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1、(10)申请公布号 CN 103516287 A (43)申请公布日 2014.01.15 CN 103516287 A (21)申请号 201210203560.8 (22)申请日 2012.06.19 H02P 23/14(2006.01) F04B 49/06(2006.01) (71)申请人 博世汽车柴油系统股份有限公司 地址 214028 江苏省无锡市国家高新技术产 业开发区新华路 17 号 (72)发明人 肖斌 (74)专利代理机构 北京永新同创知识产权代理 有限公司 11376 代理人 钟胜光 (54) 发明名称 计算方法和计算装置 (57) 摘要 本发明涉及计算方法和计算装置，。
2、 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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103516287 A CN 103516287 A 1/2 页 2 1. 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。 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。
4、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=kUI/n 其中， p 是所述泵的液压压力， 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。
5、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 ： Pin-equivalent=UI 其中， Pin-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， 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。
6、转子速度。 7. 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。 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 权 利 要 求 书 CN 103516287 A 2 2/2 页 3。
7、 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=kUI/n 其中， p 是所述泵的液压压力， 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。
8、， 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 ： Pin-equivalent=UI 其中， Pin-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， 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。
9、压压力， 计算所述电动机的设定转子速度。 权 利 要 求 书 CN 103516287 A 3 1/5 页 4 计算方法和计算装置 技术领域 0001 本发明涉及一种计算方法和计算装置。 背景技术 0002 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。 0003 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。 0004 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。
10、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。 0005 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。 0006 目前， 车辆上装备有专用压力传。
11、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。 0007 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 0008 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。 0009 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。
12、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。 0010 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。 0011 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。
13、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。 说 明 书 CN 103516287 A 4 2/5 页 5 附图说明 0012 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 ： 0013 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 ； 0014 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 ； 0015 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 0016 图 4 示出了按照本发明一个实施例的计算装置的示意图。。
14、 具体实施方式 0017 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。 0018 下面， 将结合附图详细描述本发明的各个实施例。 0019 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。 0020 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。
15、 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。 0021 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。 0022 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。 0023 此外， 还原剂供给泵 10 还包括套在曲柄轴承 20 上的连杆 22， 。
16、其随着曲柄轴承 20 的上下移动而上下移动。 0024 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。 0025 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。 0026 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） 。 0027 Pin=UI （1） 0028 其中， Pin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。 0029 此外，。
17、 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） 。 0030 Pout=Mt2n/60 （2） 说 明 书 CN 103516287 A 5 3/5 页 6 0031 其中， Pout是电动机 12 的输出功率， Mt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。 0032 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） 。 0033 Mt=PA2r （3。
18、） 0034 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。 0035 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） 。 0036 =Pout/Pin （4） 0037 其中， 是电动机 12 的工作效率。 0038 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） 。 0039 P=kU I/n （5） 0040 其中， k=15/(Ar)， 对于给定的还原剂供给泵 10。
19、， k 是常量。 0041 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。 0042 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。 0043 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。
20、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。 0044 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。
21、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。 0045 具体地， 数据线 40 的使用时间被分成多个时隙 T1、 T2、 T3、Tn。 0046 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 DC。
22、U 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。 0047 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 说 明 书 CN 103516287 A 6 4/5 页 7 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。 0048 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。
23、。 0049 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。 0050 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。 0051 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。 0052 Pin-equivalent=UI （6） 0053 其中， Pin-equival。
24、ent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， 是所查找的电流校正系数。 0054 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。 0055 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。
25、。 0056 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。 0057 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。 0058 其它变型 0059 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。
26、 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。 0060 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。
27、据线， 其中， 每一根数据线用于传输其中一个参数。 0061 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。 0062 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 说 明 书 CN 103516287 A 7 5/5 页 8 实施例中， 例如也。
28、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。 0。
29、063 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。 0064 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。
30、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。 0065 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。
31、 的 工作效率的模块。 0066 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。 0067 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。 说 明 书 CN 103516287 A 8 1/2 页 9 图 1A 图 1B 图 1C 图 2 说 明 书 附 图 CN 103516287 A 9 2/2 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103516287 A 10 。