CN103516287B - 计算方法和计算装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计算方法和计算装置，其中，计算装置包括：通讯模块，用于从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵中获取所述泵的电动机的温度、定子电流和转子转速；测量模块，用于根据所获取的温度和定子电流以及所述电动机的定子电压，确定所述电动机的工作效率；以及，计算模块，用于根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及所述电动机的定子电压，计算所述泵的液压压力。利用该计算方法和计算装置，不需要用于测量泵的液压压力的压力传感器，从而能够减少车辆尾气处理的成本。

Description

计算方法和计算装置

技术领域

本发明涉及一种计算方法和计算装置。

背景技术

为了减少车辆尾气对大气的污染，车辆通常在排气管中安装有尾气处理装置，其通常利用车用尿素（例如adBlue、AUS32）作为还原剂来处理车辆的发动机排出的尾气。

尾气处理装置包括用于向车辆的排气管供给车用尿素的还原剂供给泵，其具有泵体和电动机。其中，电动机用于驱动泵体向车辆的排气管供给车用尿素。

为了确保车辆排出的尾气符合环保规定，还原剂供给泵向车辆的排气管供给的车用尿素需要维持在期望的车辆尿素剂量范围内，这可以通过控制还原剂供给泵中的电动机的转子速度来实现。

车辆包括尿素喷射控制单元（DCU：Dosing Control Unit），其包括有泵压力控制（PPC：Pump Pressure Control）模块，用于根据还原剂供给泵的液压压力，通过比例积分微分（PID：Proportional-Integral-Differential）控制来计算还原剂供给泵中的电动机的设定转子速度，以维持向车辆的排气管供给的车用尿素在期望的车辆尿素剂量范围内。

目前，车辆上装备有专用压力传感器来测量还原剂供给泵的液压压力，以提供给DCU来计算还原剂供给泵中的电动机的设定转子速度。

然而，利用专用压力传感器来测量还原剂供给泵的液压压力，增加了车辆尾气处理的成本。

发明内容

考虑到现有技术的上述问题，本发明实施例提供一种计算方法和计算装置，其能够降低车辆尾气处理的成本。

按照本发明实施例的一种计算方法，包括步骤：从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵中获取所述泵的电动机的温度、定子电流和转子转速；根据所获取的温度和定子电流以及所述电动机的定子电压，确定所述电动机的工作效率；以及，根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及所述电动机的定子电压，计算所述泵的液压压力。

按照本发明实施例的一种计算装置，包括：通讯模块，用于从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵中获取所述泵的电动机的温度、定子电流和转子转速；测量模块，用于根据所获取的温度和定子电流以及所述电动机的定子电压，确定所述电动机的工作效率；以及，计算模块，用于根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及所述电动机的定子电压，计算所述泵的液压压力。

从上面的描述可以看出，本发明根据用于向车辆供给还原剂的泵中的电动机的参数来确定该泵的液压压力，因此，与利用压力传感器来获取用于向车辆供给还原剂的泵的液压压力的现有技术相比，本发明减少了车辆尾气处理的成本。

附图说明

本发明的其它特点、特征、益处和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。其中：

图1A-1C示出了按照本发明一个实施例的还原剂供给泵的结构示意图；

图2示出了按照本发明一个实施例的尿素喷射控制单元与还原剂供给泵的通信示意图；

图3示出了按照本发明一个实施例的计算方法的流程示意图；以及

图4示出了按照本发明一个实施例的计算装置的示意图。

具体实施方式

本发明实施例所提供的技术方案利用尾气处理装置的还原剂供给泵中的电动机的参数来确定还原剂供给泵的液压压力，从而在不使用压力传感器的情况下就能获得还原剂供给泵的液压压力，降低了车辆尾气处理的成本。

下面，将结合附图详细描述本发明的各个实施例。

图1A-1C示出了按照本发明一个实施例的还原剂供给泵的结构示意图。其中，图1A是还原剂供给泵的正视图，图1B是还原剂供给泵的左视图，以及，图1C是还原剂供给泵的分解示意图。

如图1C所示，还原剂供给泵10包括电动机12。其中，电动机12包括带有电路板的电动机定子14和电动机转子16。其中，电动机定子14中的电路板能够测量并输出电动机12的温度、定子电流和转子转速。此外，电动机定子14中的电路板还能够从外部接收电动机12的设定转子转速，并控制电动机转子16按照所接收的设定转子转速转动。

此外，还原剂供给泵10还包括偏心轮18，其与电动机转子16一起转动。

此外，还原剂供给泵10还包括套在偏心轮18上的曲柄轴承20。其中，当偏心轮18转动时，曲柄轴承20上下移动。

此外，还原剂供给泵10还包括套在曲柄轴承20上的连杆22，其随着曲柄轴承20的上下移动而上下移动。

此外，还原剂供给泵10还包括与连杆22连接的工作隔膜24，其随着连杆22的上下移动而在泵体的内腔上下移动，以把还原剂喷射到车辆的排气管。

发明人在对图1A-1C所示的还原剂供给泵10进行大量实验研究的情况下，发现以下规律。

其中，还原剂供给泵10的电动机12的输入功率、定子电压和定子电流满足以下等式（1）。

P_in=U×I （1）

其中，P_in是电动机12的输入功率，U是电动机12的定子电压，以及，I是电动机12的定子电流。

此外，还原剂供给泵10的电动机12的输出功率和转子转速以及电动机12中的工作隔膜24的液压扭矩满足以下等式（2）。

P_out=M_t×2π×n/60 （2）

其中，P_out是电动机12的输出功率，M_t是电动机12中的工作隔膜24的液压扭矩，以及，n是电动机12的转子转速。

此外，电动机12中的工作隔膜24的液压扭矩、还原剂供给泵10的液压压力、工作隔膜24的表面面积和偏心轮18的偏心距满足以下等式（3）。

M_t=P×A×2r （3）

其中，P是还原剂供给泵10的液压压力，A是工作隔膜24的表面面积，以及，r是偏心轮18的偏心距。对于给定的还原剂供给泵10，A和r是常量。

此外，电动机12的工作效率、输入功率和输出功率满足等式（4）。

η=P_out/P_in （4）

其中，η是电动机12的工作效率。

根据等式（1）、（2）、（3）和（4），可以得到用于计算还原剂供给泵10的液压压力的等式（5）。

P=k×η×U ×I/n （5）

其中，k=15/(A×r×π)，对于给定的还原剂供给泵10，k是常量。

显然，根据等式（5），只利用还原剂供给泵10中的电动机12的参数就能计算得到还原剂供给泵10的液压压力，从而不需要用于测量还原剂供给泵10的液压压力的压力传感器，降低了车辆尾气处理的成本。

此外，发明人经过大量的实验还发现，电动机12的温度与电动机12的定子电流成反比关系。即，随着电动机12的温度升高，电动机12的定子电流变小，以及，随着电动机12的温度降低，电动机12的定子电流变大。

在本发明的实施例中，为了快速获得计算原剂供给泵10的液压压力所需的电动机12的工作效率，预先测量出在常温下电动机12的各个输入功率所对应的电动机12的工作效率，并把所测量的电动机12的工作效率与对应的电动机12的输入功率之间的映射关系预先存储在DCU 30中。此外，预先测量出电动机12在各个温度下的定子电流，计算所测量的电动机12在各个温度下的定子电流与电动机12在常温下的定子电流的比值，作为电动机12在各个温度下的电流校正系数，并把所计算的电流校正系数与对应的温度之间的映射关系预先存储在DCU 30中。

图2示出了按照本发明一个实施例的尿素喷射控制单元与还原剂供给泵的通信示意图。如图2所示，尿素喷射控制单元（DCU）30和还原剂供给泵10仅通过一根以时分复用方式工作的数据线40进行通信。

具体地，数据线40的使用时间被分成多个时隙T1、T2、T3、…Tn。

其中，奇数时隙T1、T3、T5、…被分配给还原剂供给泵10使用，以便还原剂供给泵10在所分配的时隙中通过数据线40向DCU 30发送计算还原剂供给泵10的液压压力所需的参数，即：还原剂供给泵10中的电动机12的定子电流、温度和转子转速。计算还原剂供给泵10的液压压力所需的参数还包括电动机12的定子电压，但电动机12的电源是由DCU 30提供给电动机12的，所以DCU 30知道电动机12的定子电压，因而DCU 30不需要从还原剂供给泵10获取电动机12的定子电压。

其中，偶数时隙T2、T4、T6、…被分配给DCU 30使用，以便DCU 30在所分配的时隙中通过数据线40向还原剂供给泵10发送所计算的设定转子转速，从而还原剂供给泵10能够控制电动机12的转子按照所接收的设定转子转速进行转动。

图3示出了按照本发明一个实施例的计算方法的流程示意图。本实施例的计算方法由DCU 30执行。

如图3所示，在步骤S300，DCU 30从还原剂供给泵10接收电动机12的定子电流、温度和转子转速。

在步骤S304，DCU 30从预先存储的电动机12的温度与电流校正系数之间的映射关系中，查找出与所接收的电动机12的温度相映射的电流校正系数。

在步骤S308，DCU 30使用所查找的电流校正系数、电动机12的定子电压和所接收的电动机12的定子电流，根据以下等式（6）来计算电动机12在常温下的等效输入功率。

P_{in-equivalent}=U×I×λ （6）

其中，P_{in-equivalent}是电动机12在常温下的等效输入功率，U是电动机12的定子电压，I是所接收的电动机12的定子电流，以及，λ是所查找的电流校正系数。

在步骤S312，DCU 30从预先存储的在常温下电动机12的输入功率与工作效率之间的映射关系中，检索出与所计算的电动机12在常温下的等效输入功率相映射的工作效率，作为电动机12的工作效率。

在步骤S316，DCU 30使用所检索的电动机12的工作效率、电动机12的定子电压以及所接收的电动机12的定子电流和转子转速，根据等式（5）计算还原剂供给泵10的液压压力。

在步骤S320，DCU 30根据所计算的还原剂供给泵10的液压压力，通过比例积分微分（PID）控制来计算电动机12的设定转子速度。由于步骤S320的计算是现有技术，在此不再赘述。

在电动机12的设定转子速度被计算出来后，DCU 30可以把所计算的电动机12的设定转子速度通过数据线40发送给还原剂供给泵10，从而还原剂供给泵10能够控制电动机12的转子按照该设定转子转速进行转动。

其它变型

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，奇数时隙T1、T3、T5、…被分配给还原剂供给泵10使用以及偶数时隙T2、T4、T6、…被分配给DCU 30使用，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，也可以将奇数时隙T1、T3、T5、…分配给DCU 30使用，而将偶数时隙T2、T4、T6、…分配给还原剂供给泵10使用。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，DCU 30和还原剂供给泵10仅通过一根数据线40进行通信，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，也可以DCU 30和还原剂供给泵10也可以通过多根数据线进行通信。例如，DCU 30和还原剂供给泵10之间存在多个数据线，其中，每一根数据线用于传输其中一个参数。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，用于处理尾气的还原剂是车用尿素，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，还原剂也可以是适用于处理尾气的其它一些原料。

本领域技术人员应当理解，虽然在上面的实施例中，利用预先存储的电动机12的温度与电流校正系数之间的映射关系和在常温下电动机12的输入功率与工作效率之间的映射关系来获取电动机12的工作效率，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，例如也可以预先测量在不同温度下电动机12的各个输入功率所对应的电动机12的工作效率，然后把所测量的电动机的工作效率与所对应的电动机12的温度和输入功率之间的映射关系预先存储在DCU 30中。在这种情况下，在获得电动机12的温度、定子电压和定子电流之后，DCU 30根据所获得的电动机12的定子电压和定子电流计算电动机12的输入功率，然后，DCU 30从预先存储的电动机的工作效率与电动机12的温度和输入功率之间的映射关系中，检索出与所获得的电动机12的温度和所计算的电动机12的输入功率相映射的工作效率，作为电动机12的工作效率。

图4示出了按照本发明一个实施例的计算装置的示意图。图4所示的计算装置可以是可安装在DCU 30的部件，在这种情况下，该计算装置可以利用软件、硬件或软硬件结合的方式来实现。或者，图4所示的计算装置就是DCU 30本身。

如图4所示，计算装置400可以包括通讯模块404、测量模块408和计算模块412。其中，通讯模块404用于从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵10中获取泵10的电动机12的温度、定子电流和转子转速。测量模块408用于根据所获取的温度和定子电流以及电动机12的定子电压，确定电动机12的工作效率。计算模块412用于根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及电动机12的定子电压，计算泵10的液压压力。

此外，测量模块408可以包括：用于从预先存储电动机12的温度与电流校正系数之间的映射关系中，查找与所获取的温度相映射的电流校正系数的模块；用于根据所查找的电流校正系数、所述获取的定子电流和电动机12的定子电压，计算电动机12在常温下的等效输入功率的模块；以及，用于从预先存储的在常温下电动机12的输入功率与工作效率之间的映射关系中，检索出与所计算的等效输入功率相映射的工作效率，作为电动机12的工作效率的模块。

此外，计算装置400还可以包括：控制模块416，用于根据所计算的液压压力，计算电动机12的设定转子速度。

本领域技术人员应当理解，以上所公开的各个实施例可以在不偏发明实质的情况下做出各种变型和修改，这些变型和修改都应该落入在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应当由所附的权利要求书限定。

Claims (12)

1.一种泵的液压压力的计算方法，包括步骤：

从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵中获取所述泵的电动机的温度、定子电流和转子转速；

根据所获取的温度和定子电流以及所述电动机的定子电压，确定所述电动机的工作效率；以及

根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及所述电动机的定子电压，计算所述泵的液压压力。

2.如权利要求1所述的计算方法，其中，所述确定步骤包括：

从预先存储的所述电动机的温度与电流校正系数之间的映射关系中，查找与所述获取的温度相映射的电流校正系数；

根据所查找的电流校正系数、所述获取的定子电流和所述电动机的定子电压，计算所述电动机在常温下的等效输入功率；以及

从预先存储的在常温下所述电动机的输入功率与工作效率之间的映射关系中，检索出与所计算的等效输入功率相映射的工作效率，作为所述电动机的工作效率。

3.如权利要求1所述的计算方法，其中

按照以下等式来计算所述泵的液压压力：

P＝k×η×U×I/n

其中，P是所述泵的液压压力，η是所述电动机的工作效率，U是所述电动机的定子电压，I是所获取的所述电动机的定子电流，n是所获取的所述电动机的转子转速，以及，k是常量。

4.如权利要求2所述的计算方法，其中

按照以下等式来计算所述电动机在常温下的等效输入功率：

P_{in-equivalent}＝U×I×λ

其中，P_{in-equivalent}是所述电动机在常温下的等效输入功率，U是所述电动机的定子电压，I是所述获取的所述电动机的定子电流，以及，λ是所述查找的电流校正系数。

5.如权利要求1所述的计算方法，其中

所述电动机的温度、定子电流和转子转速是通过一根以时分复用方式工作的数据线从所述泵获取的。

6.如权利要求1-5中任意一个所述的计算方法，其中，还包括：

根据所述计算的液压压力，计算所述电动机的设定转子速度。

7.一种泵的液压压力的计算装置，包括：

通讯模块，用于从用于向车辆供给用于处理尾气的还原剂的泵中获取所述泵的电动机的温度、定子电流和转子转速；

测量模块，用于根据所获取的温度和定子电流以及所述电动机的定子电压，确定所述电动机的工作效率；以及

计算模块，用于根据所确定的工作效率、所获取的定子电流和转子转速以及所述电动机的定子电压，计算所述泵的液压压力。

8.如权利要求7所述的计算装置，其中，所述测量模块包括：

用于从预先存储的所述电动机的温度与电流校正系数之间的映射关系中，查找与所述获取的温度相映射的电流校正系数的模块；

用于根据所查找的电流校正系数、所述获取的定子电流和所述电动机的定子电压，计算所述电动机在常温下的等效输入功率的模块；以及

用于从预先存储的在常温下所述电动机的输入功率与工作效率之间的映射关系中，检索出与所计算的等效输入功率相映射的工作效率，作为所述电动机的工作效率的模块。

9.如权利要求7所述的计算装置，其中

按照以下等式来计算所述泵的液压压力：

P＝k×η×U×I/n

其中，P是所述泵的液压压力，η是所述电动机的工作效率，U是所述电动机的定子电压，I是所获取的所述电动机的定子电流，n是所获取的所述电动机的转子转速，以及，k是常量。

10.如权利要求8所述的计算装置，其中

按照以下等式来计算所述电动机在常温下的等效输入功率：

P_{in-equivalent}＝U×I×λ

其中，P_{in-equivalent}是所述电动机在常温下的等效输入功率，U是所述电动机的定子电压，I是所述获取的所述电动机的定子电流，以及，λ是所述查找的电流校正系数。

11.如权利要求7所述的计算装置，其中

所述电动机的温度、定子电流和转子转速是通过一根以时分复用方式工作的数据线从所述泵获取的。

12.如权利要求7-11中任意一个所述的计算装置，其中，还包括：

控制模块，用于根据所述计算的液压压力，计算所述电动机的设定转子速度。