车用智能电机控制-水泵及案例详解

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汽车无刷电子水泵是随着直流无刷电动机的发展而发展起来的水泵行业一个新亮点；直流无刷水泵的动力是直流无刷电机，直流无刷电机既具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点，又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点，故在当今国民经济各领域应用日益普及。
一个多世纪以来，电动机作为机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域以及人们的日常生活中。其主要类型有同步电动机、异步电动机和直流电动机三种。由于传统的直流电动机均采用电刷以机械方法进行换向，因而存在相对的机械摩擦，由此带来了噪声、火化、无线电干扰以及寿命短等弱点，再加上制造成本高及维修困难等缺点，从而大大限制了它的应用范围，致使目前工农业生产上大多数均采用三相异步电动机。
针对上述传统直流电动机的弊病，早在上世纪30年代就有人开始研制以电子换向代替电刷机械换向的直流无刷电动机。经过了几十年的努力，直至上世纪60年代初终于实现了这一愿望。上世纪70年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、IPM等相继出现，以及高性能永磁材料的问世，均为直流无刷电动机的广泛应用奠定了坚实的基础——也为直流无刷水泵的产生创造了条；
（一） 众隆直流无刷水泵有什么特点？
优点：
1) 电子换相来代替传统的机械换相，性能可靠、永无磨损（无电火花产生）、故障率低，寿命比有刷电机提高了很多倍（一般可连续工作20000小时以上;无刷电机使用寿命,是有刷电机寿命30--40倍）无刷直流水泵代表了直流水泵的发展方向；
2). 属静态电机，空载电流小；
3). 效率高；
4). 体积小，维护保修方便
5)．节能环保，无污染，
6).噪音小
7).耐温性好,生产工艺简单
　　缺点：
1) 低速起动时有轻微振动，如速度加大换相频率增大，就感觉不到振动现象了；
2) 价格高，控制器要求高；
3) 易形成共振，因为任何一件东西都有一个固有振动频率，如果无刷电机的振动频率与车架或塑料件的振动频率相同或接近时就容易形成共振现象，但可以通过调整将共振现象减小到最小程度。所以采用无刷电机驱动的电动车有时会发出一种嗡嗡的声音是一种正常的现象。
（二）直流有刷水泵有什么优缺点？
　　优点：
1) 变速平稳，几乎感觉不到振动；
2) 温升低，可靠性好；
3) 价格低，所以被较多厂家选用。
　　缺点：
1) 碳刷易磨损（有电火花产生和碳刷粉尘污染），碳刷更换较为麻烦，寿命短（一般连续运行在500-1000小时）；
2) 运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机与电池的作用寿命。
3) 不环保（碳刷粉尘污染），有电火花产生,有闪络
二；汽车无刷电子水泵水泵工作结构
　（一）；水泵的分类
　　根据驱动方式的不同，水泵一般分为机械水泵和电动水泵；电动水泵条又分为有刷电动水泵和无刷电动水泵；目前大多数发动机采用机械水泵，在一些新开发的威廉希尔官方网站 含量较高的发动机上已经使用了电动水泵——有刷电动水泵，例如宝马６系（Ｅ６３）搭载的发动机。
　　（１）机械水泵　机械水泵由发动机曲轴通过传动胶带驱动，它的转速和发动机的转速成正比。机械水泵的工作方式有优点也有缺点。当发动机在高速大负荷工况下工作时，发动机产生的热量多，水泵的高转速使冷却液的循环流量增大，这样正好能够提高发动机的冷却能力；当发动机在低速大负荷工况下工作时，例如牵引其他车辆或开空调，此时发动机的转速低导致水泵的转速也低，这样就降低了发动机的冷却能力。
　　（２）电动水泵；电动水泵又无刷电动水泵和有刷电动水泵之分；电动水泵由发动机控制单元通过电流控制，它不受当时发动机转速的影响，可以根据发动机的实际冷却需要灵活工作。由于电动水泵消耗的发动机功率非常少，因此采用电动水泵后，发动机的燃油消耗量可以有所降低；特别是新一代的直流无刷电动水泵出现为汽车及新能源汽车的发展和性能的提高注入新的元素。（二）；水泵的结构
1． 无刷直流汽车水泵的结构
汽车上使用的水泵比一般水泵在结构和性能要求比较高；汽车水泵的工作环境比较差，要做到能防振，防潮，耐热，特别对于新能源电动汽车水泵的稳定性，可靠性都有更高的要求外，还要考滤水泵的环保节能；
　无直流刷水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的磁转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，轴套是高耐磨性能石墨固定在转子体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间是一个空腔，水泵泵体腔与电机转子腔连通，电机转子腔与电机定子及电机控制完全隔离，转轴是用高光洁度，又有高强度的氧化锆精加工而成，轴将电机与泵体连成一体，采用无腔真空灌流式一体化工艺流程生产制作, 所以无需配以传统的机械轴封，不需要轴润滑油，因而是完全密封而又可防漏。
电机的扭力是通过矽钢片(定子)上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁(转子)工作运转。　对磁体进行n (n为偶数) 级充磁使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当定子线圈产生的磁极与磁铁的磁极处于异极相对，即两个磁极间的位移角Φ=0，此时磁系统的磁能最低;当磁极转动到同极相对，即两个磁极间的位移角Φ=2π/n，此时磁系统的磁能最大。去掉外力后，由于磁系统的磁极相互排斥，磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动，带动磁转子旋转；直流无刷水泵叶轮的驱动力是直流无刷电机。
直流无刷水泵通过电子换向，无需使用碳刷，磁体转子和定子矽钢片都有多级磁场，当磁体转子相对定子旋转一个角度后会自动改变磁极方向，使转子始终保持同级排斥，从而使无刷直流磁力隔离泵有较高的转速和效率，
直流无刷汽车水泵的定子与转子完全隔离，完全避免了传统的电机式直流无刷水泵存在的液体泄漏问题。而且可以完全潜水使用并且完全防水，有效的提高了泵的使用寿命及性能，所以直流无刷水泵不需要水泵轴承，也不用用润滑脂润滑，也没有密封垫和油封，减小了机械磨损，降低了功耗，提高了工作寿命。
2．有刷直流汽车水泵
有刷直流汽车水泵，支撑水泵轴的轴承用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封动密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。　
有刷直流离心水泵的磁铁与叶轮注塑成一体组成电机的转子，转子中间有直接注塑成型的轴套，通过高性能陶瓷轴固定在壳体中，电机的定子与电路板部分采用环氧树脂胶灌封于泵体中，定子与转子之间有一层薄壁隔离，无需配以传统的机械轴封，因而是完全密封。电机的扭力是通过矽钢片（定子）上的线圈通电后产生磁场带动永磁磁铁（转子）工作运转。其电磁工作原理与无刷水泵电机是一样的。总而言之：无刷水泵电电子换相；有刷水泵电机是机械换相；有刷水泵叶轮的驱动力是有刷电机。
三；汽车直流无刷水泵工作原理
汽车直流无刷水泵工作的最终目的是把汽车上受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下正常工作。
接通电源水泵运转工作带动叶轮转动，水泵中的冷却液被叶轮带动一起旋转，在离心力的作用下被甩向水泵壳体的边缘，同时产生一定的压力，然后从出水道或水管流出。叶轮的中心处由于冷却液被甩出而压力降低，水箱中的冷却液在水泵进口与叶轮中心的压差作用下经水管被吸入叶轮中，实现冷却液的往复循环。
　　有刷水泵，支撑有刷水泵轴的轴承要用润滑脂润滑，因此要防止冷却液泄漏到润滑脂造成润滑脂乳化，同时还要防止冷却液的泄漏。水泵防止泄漏的密封措施有水封和密封垫。水封对密封环与轴通过过盈配合装在叶轮与轴承之间，水封静密封座紧紧的靠在水泵的壳体上，从而达到密封冷却液的目的。
水泵壳体通过密封垫与发动机相连，并支撑着轴承等运动部件。水泵壳体上还有泄水孔，位于水封与轴承之间。一旦有冷却液漏过水封，可从泄水孔泄出，已防止冷却液进入轴承腔，而破坏轴承润滑及部件锈蚀。如果发动机停止后仍有冷却液漏出，则表明水封已经损坏；
而无刷水泵，由于设计结构及生产工艺不同；无碳刷磨损，水泵泵体与电机为一整体，所以就不存在以上的密封和防漏的情况。
我们是日本ELNA铝电解电容产品的一级代理商，目前汽车电子所用的混合铝电解电容都符合AEC-Q200和IATF16949的车规要求，这类混合电容，兼备导电性聚合物和电解液的特点，相对于普通铝电解电容和固态聚合物电容等，具有纹波电 流大，等效串联电阻低：低ESR，低漏电流，高的工作温度，长寿命，高可靠性等优点。

ELNA（伊尔那），日本最老牌的高端铝电解电容厂商之一，也是世界极少数最先开发成功并可以提供稳定量产 的混合电容的品牌之一，现在是世界上可以大规模，全系列提供混合铝电解电容最前列的厂家之一。
目前主流是12V24V的电路，,ELNA在48V 混动系统，可以提供300W,500W，甚至更高的功率的产品，主要应用在水泵，油泵，汽车空调冷却器控制，EPS转向等。
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