油泵控制器及其操作方法与流程

1.本发明涉及燃油泵领域，更具体而言，本发明涉及一种油泵控制器及其操作方法。


背景技术：

2.油泵控制器的控制对象是燃油低压系统的燃油泵，其输入及输出功率在100w左右。在油泵控制器开发设计时，综合考虑油泵控制器的自加热、噪音及emc等问题，油泵控制器的输出占空比设计成在0％到100％之间可调节，但其输出的开关频率是固定的，例如设计成固定值10k、15k等。
3.目前主流的油泵控制器的硬件驱动电路由多个mosfet开关管组成，而mosfet开关管的损耗是油泵控制器的功率损耗的主要原因，在相同的工作条件下(即，相同的供电电压、泵芯相电流、泵芯转速)，油泵控制器的功率损耗越大，其驱动电路的pcba温升将越高。
4.mosfet开关管的损耗分为导通损耗、开关损耗和驱动损耗，其中占比最大的是导通损耗和开关损耗。由模拟电路基础知识可知，开关管的开关频率越高，开关管每秒钟改变状态的次数就越多，开关损耗也就越大。
5.人类的听觉范围在20hz到20khz之间，所以处在该频率范围内的电流纹波会在电机运行时产生噪声。
6.因此，在油泵控制器的固定输出频率条件下，如果输出频率较低(例如为5khz)，能够解决大功率输出时的pcba自发热的问题，但会存在低频率输出下的噪音问题。反之，如果输出频率较高(例如为25khz)，则电流纹波随之减小，可解决电机噪音的问题，但在大功率输出条件下又会出现pcba温升较大及emc超限的问题。


技术实现要素：

7.在现有的油泵控制器的解决方案中，由于油泵控制器的输出频率固定，无法同时兼顾小功率输出下的电机噪音问题和大功率输出下的pcba温升问题。
8.为克服现有的解决方案中所存在的缺陷，本发明提出一种新型的油泵控制器，其可根据油泵控制器的输出功率(或输出占空比)和/或车辆发动机的运行状态和/或油泵控制器的pcba温度的不同，自动调整油泵控制器所输出的控制信号的频率，以克服油泵控制器在各个工况下所面临的缺陷，从而实现最优的温度、声学及emc性能表现。
9.根据本发明的第一方面，提出了一种油泵控制器，其中，该油泵控制器包括：通信模块，所述通信模块与车辆的ecu进行通信，以从ecu获取油泵的供油需求信号；供油控制模块，所述供油控制模块配置为基于由所述通信模块获取的供油需求信号输出一控制信号；驱动模块，所述驱动模块配置为基于由所述供油控制模块输出的控制信号驱动油泵泵油；以及变频控制模块，所述变频控制模块配置为根据车辆发动机和/或油泵控制器的运行状态调整由所述供油控制模块输出的控制信号的频率。
10.可选地，所述变频控制模块配置为根据由所述供油控制模块输出的控制信号的占空比或者根据油泵控制器的供电电流和/或供电电压来估算所述油泵控制器的功耗，并且
根据所估算的功耗调整由所述供油控制模块输出的控制信号的频率。
11.可选地，如果由所述供油控制模块输出的控制信号的占空比小于第一占空比阈值，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第一频率，如果由所述供油控制模块输出的控制信号的占空比处于第一占空比阈值与第二占空比阈值之间，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第二频率，如果由所述供油控制模块输出的控制信号的占空比大于第二占空比阈值，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第三频率，
12.其中，所述第一占空比阈值小于所述第二占空比阈值，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
13.可选地，所述ecu为车辆的发动机控制器，其中所述油泵控制器配置为借助所述通信模块从发动机控制器获取发动机的运行状态，并且所述变频控制模块还配置为根据发动机的运行状态调整由所述供油控制模块输出的控制信号的频率。
14.可选地，如果发动机处于怠速运转状态，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第一频率，如果发动机处于低速运转状态，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第二频率，如果发动机处于高速运转状态，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第三频率，
15.其中，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
16.可选地，所述油泵控制器还包括用于采集油泵控制器的pcb温度的信号采集模块，并且所述变频控制模块还配置为根据油泵控制器的pcb温度调整由所述供油控制模块输出的控制信号的频率。
17.可选地，如果油泵控制器的pcb温度小于第一温度阈值，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第一频率，如果油泵控制器的pcb温度处于第一温度阈值与第二温度阈值之间，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第二频率，如果油泵控制器的pcb温度大于第二温度阈值，则将由所述供油控制模块输出的控制信号的频率调整为第三频率，
18.其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
19.可选地，所述信号采集模块还用于检测油泵的供电电压、泵芯电流和输出油压，并且所述油泵控制器还包括诊断模块(50)，该诊断模块配置为基于油泵控制器的pcb温度、油泵的供电电压、泵芯电流以及输出油压中的一者或多者判断油泵控制器的运行状态。
20.根据本发明的第二方面，提出了一种油泵控制器的操作方法，其中，该方法包括如下步骤：第一步骤：获取油泵的供油需求信号；第二步骤：基于该供油需求信号输出一控制信号；以及第三步骤：基于该控制信号驱动油泵泵油；其中，在所述第二步骤与所述第三步骤之间还包括：根据车辆发动机和/或油泵控制器的运行状态调整由油泵控制器输出的控制信号的频率。
21.可选地，在所述第二步骤与所述第三步骤之间还包括：根据由所述油泵控制器输出的控制信号的占空比或者根据油泵控制器的供电电流和/或供电电压来估算所述油泵控制器的功耗，并且根据所估算的功耗调整由所述油泵控制器输出的控制信号的频率。
22.可选地，如果由所述油泵控制器输出的控制信号的占空比小于第一占空比阈值，
则将该控制信号的频率调整为第一频率，如果由所述油泵控制器输出的控制信号的占空比处于第一占空比阈值与第二占空比阈值之间，则将该控制信号的频率调整为第二频率，如果由所述油泵控制器输出的控制信号的占空比大于第二占空比阈值，则将该控制信号的频率调整为第三频率，
23.其中，所述第一占空比阈值小于所述第二占空比阈值，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
24.可选地，在所述第二步骤与所述第三步骤之间还包括：
25.获取发动机的运行状态，并且根据发动机的运行状态调整由所述油泵控制器输出的控制信号的频率。
26.可选地，如果发动机处于怠速运转状态，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第一频率，如果发动机处于低速运转状态，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第二频率，如果发动机处于高速运转状态，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第三频率，
27.其中，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
28.可选地，在所述第二步骤与所述第三步骤之间还包括：
29.采集油泵控制器的pcb温度，并且根据油泵控制器的pcb温度调整由所述油泵控制器输出的控制信号的频率。
30.可选地，如果油泵控制器的pcb温度小于第一温度阈值，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第一频率，如果油泵控制器的pcb温度处于第一温度阈值与第二温度阈值之间，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第二频率，如果油泵控制器的pcb温度大于第二温度阈值，则将由所述油泵控制器输出的控制信号的频率调整为第三频率，
31.其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值，所述第一频率大于所述第二频率，并且所述第二频率大于所述第三频率。
附图说明
32.下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
33.图1示出了根据本发明一优选实施例的油泵控制器的结构图。
34.图2示出了根据本发明一优选实施例的油泵控制器的操作方法的流程图。
具体实施方式
35.下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的油泵控制器及其操作方法。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方法、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
36.在本说明书中，“包含”和“包括”之类的用语表示除了具有在说明书和权利要求书中有直接和明确表述的单元和步骤以外，本技术的技术方案也不排除具有未被直接或明确
表述的其它单元和步骤的情形。再者，诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的用语并不表示单元或数值在时间、空间、大小等方面的顺序，而仅仅是作区分各单元或数值之用。最后，表述“处于数值a与b之间”包含本数“a”和“b”。
37.图1示出了根据本发明一优选实施例的油泵控制器1的结构图。如图1中所示，油泵控制器1可包括通信模块20、供油控制模块30和驱动模块60，其中通信模块20用于与车辆的ecu(例如发动机控制器)进行通信，以从ecu获取油泵的供油需求信号，供油控制模块30可基于由通信模块20获取的供油需求信号输出一控制信号，例如pwm信号。
38.在现有的解决方案中，由供油控制模块30输出的控制信号的频率是固定的，仅占空比是可调的。该控制信号进一步被传送到驱动模块60，从而驱动油泵2以目标流量泵油。
39.在本发明的该优选实施例中，油泵控制器1还包括一变频控制模块40，该变频控制模块40优选地设置在供油控制模块30与驱动模块60之间，用于根据车辆发动机和/或油泵控制器的运行状态调整由供油控制模块30输出的控制信号的频率。
40.作为一个示例，变频控制模块40可估算油泵控制器1的功耗，并且根据所估算的功耗调整由供油控制模块30向驱动模块60输出的控制信号的频率。例如，油泵控制器1的功耗可根据供油控制模块30输出的控制信号的占空比或油泵控制器1的供电电流和/或供电电压来进行估算。
41.例如，当确定油泵控制器1处于低功耗时，可将油泵控制器的输出频率调整为25k，以减少电机的电流纹波并由此降低噪音；当油泵控制器处于中功耗时，可将油泵控制器的输出频率调整为15k，以兼顾电机噪音和电路板温升两方面的性能；当油泵控制器处于高功耗时，可将油泵控制器的输出频率调整为5k，以降低pcba温升，保护电路板。
42.在此，油泵控制器1的低、中、高功耗区域范围(或者对应的输出占空比范围)需要根据整车实际情况进行标定，同时避免在低、中、高功耗区域出现波动，实际标定需要考虑到迟滞的问题。此外，油泵控制器1的可调输出频率也需要根据实际的燃油泵总成进行标定，以获得最优的温度、声学及emc性能表现。
43.根据一优选实施例，油泵控制器1还可包括一诊断模块50，该诊断模块配置为基于油泵控制器1的pcb温度、油泵的供电电压、泵芯电流以及输出油压中的一者或多者来判断油泵控制器1的运行状态。
44.在本发明的优选实施例中，油泵控制器1的通信模块20可与车辆的发动机控制器进行通信。本领域技术人员可以理解的是，油泵控制器与发动机控制器之间的通信方式分为can通信、pwm通信或者无通信方式。如果油泵控制器与发动机控制器之间是can通信，则可获取发动机运行状态，此时变频控制模块40可根据发动机的运行状态来调整由油泵控制器1的输出频率。如果油泵控制器与发动机控制器之间是pwm通信或者无通信方式，则通信模块20无法获取到发动机的运行状态，此时可根据油泵控制器1输出的占空比来调整油泵控制器1的输出频率。
45.此外，油泵控制器1的还可包括一信号采集模块10，用于采集油泵控制器的pcb温度，以及可选地用于检测油泵的供电电压、泵芯电流和输出油压，并且变频控制模块40还可配置为根据油泵控制器的pcb温度调整由供油控制模块30输出的控制信号的频率。
46.作为第一示例，变频控制模块40可根据油泵控制器1的输出占空比来调整油泵控制器输出的控制信号的频率。例如，当油泵控制器的输出占空比小于50％时，将油泵控制器
的输出频率调整为25k，以减少电机的电流纹波并由此降低噪音；当油泵控制器的输出占空比处于50％-80％之间时，将油泵控制器的输出频率调整为15k，以兼顾电机噪音和电路板温升两方面的性能；当油泵控制器的输出占空比大于80％，将油泵控制器的输出频率调整为5k，以降低pcba温升，保护电路板。
47.作为第二示例，变频控制模块40可根据车辆发动机的运行状态来调整油泵控制器输出的控制信号的频率。例如，当车辆发动机处于怠速工况时，将油泵控制器的输出频率调整为25k；当车辆发动机以正常速度运行时，将油泵控制器的输出频率调整为15k；当车辆发动机以高速运行时，将油泵控制器的输出频率调整为5k。
48.作为第三示例，变频控制模块40可根据油泵控制器1的pcba温度来调整油泵控制器输出的控制信号的频率。例如，当油泵控制器的pcba温度低于100度时，将油泵控制器的输出频率调整为25k；当油泵控制器的pcba温度处于90度-120度之间，将油泵控制器的输出频率调整为15k；当油泵控制器的pcba高于120度时，将油泵控制器的输出频率调整为5k。
49.图2示出了根据本发明的示例性实施例的油泵控制器的操作方法的流程图。下面将参考图2来详细描述该油泵控制器的操作方法的各个步骤。
50.首先，在步骤s1中，获取油泵的供油需求信号，该供油需求信号通常借助油泵控制器的通信模块从车辆的ecu(例如发动机控制器)获取。
51.随后，在步骤s2中，基于该供油需求信号输出一控制信号，例如pwm信号。在现有的解决方案中，该控制信号的频率通常是固定的，仅占空比是可调的。在本发明的示例性实施例中，增设一附加的步骤，在该附加的步骤中，根据车辆发动机和/或油泵控制器的运行状态调整由油泵控制器输出的控制信号的频率。例如可根据油泵控制器的输出占空比或者根据油泵控制器的供电电流和/或供电电压，来估算油泵控制器的功耗，并且根据所估算的功耗调其输出的控制信号的频率。
52.具体地，根据第一可选示例，该操作方法包括步骤s31，在该步骤s31中可获取油泵控制器的输出占空比，并根据该占空比来调整油泵控制器所输出的控制信号的频率。例如，当油泵控制器的输出占空比小于50％时，将油泵控制器的输出频率调整为25k，以减少电机的电流纹波并由此降低噪音；当油泵控制器的输出占空比处于50％-80％之间时，将油泵控制器的输出频率调整为15k，以兼顾电机噪音和电路板温升两方面的性能；当油泵控制器的输出占空比大于80％，将油泵控制器的输出频率调整为5k，以降低pcba温升，保护电路板。
53.根据第二可选示例，该操作方法包括步骤s32，在该步骤s32中可借助通信模块从发动机控制器获取发动机的运行状态，并根据发动机的运行状态来调整油泵控制器所输出的控制信号的频率。例如，当车辆发动机处于怠速工况时，将油泵控制器的输出频率调整为25k；当车辆发动机以正常速度运行时，将油泵控制器的输出频率调整为15k；当车辆发动机以高速运行时，将油泵控制器的输出频率调整为5k。
54.根据第三可选示例，该操作方法包括步骤s33，在该步骤s33中可借助油泵控制器的信息采集模块获取pcba温度，并基于所获取的pcba温度来调整油泵控制器所输出的控制信号的频率。例如，当油泵控制器的pcba温度低于100度时，将油泵控制器的输出频率调整为25k；当油泵控制器的pcba温度处于90度-120度之间，将油泵控制器的输出频率调整为15k；当油泵控制器的pcba高于120度时，将油泵控制器的输出频率调整为5k。
55.综上，在根据本发明的油泵控制器及其操作方法的解决方案中，增设一变频控制
模块，该变频控制模块可根据油泵控制器的输出占空比和/或车辆发动机的运行状态和/或油泵控制器的pcba温度，自动调整油泵控制器输出的控制信号的频率，以克服油泵控制器在各个工况下所面临的缺陷，从而实现最优的温度、声学及emc性能表现。
[0056]-当油泵控制器处于低功耗时，例如，油泵控制器的输出占空比小于50％，或者车辆发动机处于怠速工况，或者油泵控制器的pcba温度低于100度，可将油泵控制器的输出频率调整为25k，以减少电机的电流纹波并由此降低噪音；
[0057]-当油泵控制器处于中功耗时，例如，油泵控制器的输出占空比处于50％-80％之间，或者车辆在城市中以正常速度行驶，或者油泵控制器的pcba温度处于90度-120度之间，可将油泵控制器的输出频率调整为15k，以兼顾电机噪音和电路板温升两方面的性能；
[0058]-当油泵控制器处于高功耗时，例如，油泵控制器的输出占空比大于80％，或者车辆以高速行驶，或者油泵控制器的pcba高于120度，可将油泵控制器的输出频率调整为5k，以降低pcba温升，保护电路板。
[0059]
本文重点列举了基于油泵控制器的功耗(或输出占空比)、车辆发动机的运行状态以及油泵控制器的pcba温度三种条件中的一者或多者来调节油泵控制器的输出频率，然而本领域技术人员可以理解的是，油泵控制器输出频率的调节依据并不限于本技术所列举的这三种，而是也可以包括其他多种判断依据。
[0060]
此外，可以理解的是，本技术可以排他性地考虑多种判断依据中的仅一者，并根据仅一个条件来调节油泵控制器输出频率；或者，可以同时考虑多种判断依据，在这种情况下可为多种判断依据设定优先级，例如，优先考虑油泵控制器的pcba温度，其次是油泵控制器的功耗，最后是车辆发动机的运行状态。总之，本技术旨在提出一种输出频率可调的油泵控制器，而调节频率的多种判断依据的优先级及其组合方式之间的变换并不构成对本发明构思的限制。
[0061]
在本技术中，本领域普通技术人员可以理解，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块的功能可以结合或者某个模块的功能可以被进一步拆分。本技术的油泵控制器中的信号采集模块、通信模块、供油控制模块、变频控制模块、诊断模块、驱动模块等可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现，或者可采用软、硬件结合的形式实现。
[0062]
所述集成的单元如果以硬件功能单元的形式实现时，各个模块是使用硬件逻辑实现特定功能的电路级硬件，并且各个硬件之间的连接关系是明确的硬件连接关系。本技术利用上述硬件来实现与上位机之间的网络连接以及各模块之间的电连接，并且完成信号传送与处理操作。
[0063]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的
前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
[0064]
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。