CN109177952A - 一种智能刹车系统电磁阀线圈pwm控制方法 - Google Patents

一种智能刹车系统电磁阀线圈pwm控制方法 Download PDF

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刘启程
唐文
金军
郑鸿云
蒋开洪
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/36—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including a pilot valve responding to an electromagnetic force
    • B60T8/3615—Electromagnetic valves specially adapted for anti-lock brake and traction control systems

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Abstract

本发明涉及一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，包括以下步骤：根据实时的线圈输出PWM等效电流积分计算线圈的累积热量，计算线圈和周围环境的热耗散，求解出线圈与环境之间的热量交换，得出线圈工作过程中的温度变化情况，通过线圈的温升电阻换算求解出线圈的电阻变化，根据得到的线圈的电阻变化控制线圈的PWM。本发明精确地控制每个电磁阀的工作PWM，不需要额外的硬件电路测量线圈温度，减小了系统复杂程度和成本，提高了系统可维护性。

Description

一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法
技术领域
本发明涉及智能刹车技术领域，特别是涉及一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法。
背景技术
随着ABS/ESC/IBS等车辆安全制动控制系统的发展和大规模普及，汽车的安全性逐渐提高，但消费者对安全辅助系统提出了更高的要求，其中包括：
1.高强度的制动性能，以保证车辆行驶的安全性；
2.安全辅助系统的高度稳定性，以保证车辆制动状态的可靠性。
为了满足消费者的上述需求，以电磁阀的线性精确控制来满足制动性能，并提高系统工作时的稳定性。
常用电磁阀的控制使用PWM控制，实现了线圈控制电流的持续性，但由于IBS系统中，线圈需要长时间通电，导致电磁阀线圈的温度上升(简称温升)，线圈电阻会随之改变，其结果降低了电磁阀的控制性能和精确度，最终影响车辆的制动性能。因此，电磁阀要精确地控制线圈PWM，就需要对线圈的温度进行估算，进而计算电阻变化，这对智能刹车系统的控制性能具有重要的作用。
现有电磁阀线圈的温度测量方法有热电偶法，热电阻法等，这些方法的测量精度虽然高，但需要较为复杂的硬件设备，使电磁阀控制单元的硬件结构复杂化，同时也增加了造价。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，减小系统复杂程度和成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，包括以下步骤：
(1)根据实时的线圈输出PWM等效电流积分计算线圈的累积热量；
(2)计算线圈和周围环境的热耗散，求解出线圈与周围环境之间的热量交换，得出线圈工作过程中的温度变化情况；
(3)通过线圈的温升电阻换算求解出线圈的电阻变化；
(4)根据得到的线圈的电阻变化控制线圈的PWM。
所述步骤(1)中的线圈的累积热量根据ΔQ＝R*∫I2t计算得到，其中，ΔQ为绝缘条件下线圈单位时间产生的热量，R为线圈当前电阻，I为线圈通电电流，t为单位时间。
所述步骤(2)中绝缘条件下线圈温升变化根据计算得到，线圈和周围环境的热耗散温度变化根据ΔTrise＝(Kt*ΔTrase*dt)/Kcap，其中，ΔTrase为绝缘条件下线圈单位时间内产生的温升，ΔQ为绝缘条件下线圈单位时间产生的热量，Kcap为线圈热容，ΔTrise为线圈在单位时间内产生的温降，Kt为线圈散热时间常数。
所述步骤(3)中线圈的温升电阻根据ΔRrase＝ΔTrase*KTCR*Rnormal计算得到，线圈散热电阻根据ΔRrise＝ΔTrise*KTCR*Rnormal，其中，ΔRrase为绝缘条件下线圈热电阻的变化量，ΔTrase为绝缘条件下线圈单位时间内产生的温升，KTCR为线圈电阻温度系数，Rnormal为线圈在常温下的电阻值，ΔRrise为线圈散热电阻，ΔTrise为线圈在单位时间内产生的温降；电阻变化ΔR＝ΔRrase-ΔRrise。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过线圈的温升电阻估算，精确地控制每个电磁阀的工作PWM，不需要额外的硬件电路测量线圈温度，减小了系统复杂程度和成本，提高了系统可维护性。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，该方法以能量守恒定律和热力学公式为基础，包括以下步骤：根据实时的线圈输出PWM等效电流积分计算线圈的累积热量，同时，计算线圈和周围环境的热耗散，求解出线圈与环境之间的热量交换，最后得出线圈工作过程中的温度变化，通过线圈的温升电阻换算求解出线圈的电阻变化，从而精确控制线圈PWM。如图1所示，具体如下：
步骤1：对于电磁阀线圈，产生的绝缘热计算如下：
ΔQ＝R*∫I2t
其中，ΔQ为绝缘条件下线圈单位时间产生的热量，R为线圈当前电阻，I为线圈通电电流，t为单位时间。
步骤2：绝缘热线圈温升变化计算：
其中，ΔTrase为绝缘条件下线圈单位时间内产生的温升，Kcap为线圈热容，RCoil_k1为上一周期开始时刻线圈电阻，dt为单位周期时间。
根据以上热力学公式可计算出线圈在当前电流下的绝缘热，再计算出绝缘温度变化。
步骤3：线圈绝缘温升电阻变化计算：
ΔRrase＝(KTCR*Rnormal*dt/Kcap)*(RCoil_k1*I2)
其中，ΔRrase为线圈绝缘热电阻变化，RCoil_k1为上一周期开始时刻线圈电阻，KTCR为线圈电阻温度系数，Rnormal为线圈在常温下的电阻值，KTCR为线圈电阻温度系数，表示电阻当温度改变1摄氏度时，电阻值的相对变化。
步骤4：线圈热耗散计算：
ΔQ＝Kt*ΔTrase*dt
ΔTrise＝(Kt*ΔTrase*dt)/Kcap
步骤5：线圈散热电阻计算：
步骤6：电阻变化计算：
ΔR＝ΔRrase-ΔRrise
RCoil＝RCoil_k1+ΔR
其中，Rnormal为线圈在常温下的电阻值，Kcap为线圈热容，RCoil_k1为上一周期开始时刻线圈电阻，RCoil为上一周期结束时刻线圈电阻，Req为线圈初始电阻，Kt为线圈散热的时间常数，KTCR为线圈电阻温度系数，表示电阻当温度改变1摄氏度时，电阻值的相对变化。
步骤7：根据得到的线圈的电阻变化控制线圈的PWM。
本发明通过线圈的温升电阻估算，精确地控制每个电磁阀的工作PWM，不需要额外的硬件电路测量线圈温度，减小了系统复杂程度和成本，提高了系统可维护性。

Claims (4)

1.一种智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据实时的线圈输出PWM等效电流积分计算线圈的累积热量；
(2)计算线圈和周围环境的热耗散，求解出线圈与周围环境之间的热量交换，得出线圈工作过程中的温度变化情况；
(3)通过线圈的温升电阻换算求解出线圈的电阻变化；
(4)根据得到的线圈的电阻变化控制线圈的PWM。
2.根据权利要求1所述的智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中的线圈的累积热量根据ΔQ＝R*∫I2t计算得到，其中，ΔQ为绝缘条件下线圈单位时间产生的热量，R为线圈当前电阻，I为线圈通电电流，t为单位时间。
3.根据权利要求1所述的智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中绝缘条件下线圈温升变化根据计算得到，线圈和周围环境的热耗散温度变化根据ΔTrise＝(Kt*ΔTrase*dt)/Kcap，其中，ΔTrase为绝缘条件下线圈单位时间内产生的温升，ΔQ为绝缘条件下线圈单位时间产生的热量，Kcap为线圈热容，ΔTrise为线圈在单位时间内产生的温降，Kt为线圈散热时间常数。
4.根据权利要求1所述的智能刹车系统电磁阀线圈PWM控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中线圈的温升电阻根据ΔRrase＝ΔTrase*KTCR*Rnormal计算得到，线圈散热电阻根据ΔRrise＝ΔTrise*KTCR*Rnormal，其中，ΔRrase为绝缘条件下线圈热电阻的变化量，ΔTrase为绝缘条件下线圈单位时间内产生的温升，KTCR为线圈电阻温度系数，Rnormal为线圈在常温下的电阻值，ΔRrise为线圈散热电阻，ΔTrise为线圈在单位时间内产生的温降；电阻变化ΔR＝ΔRrase-ΔRrise。
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