CN109683638A - 一种比例调节阀的控制系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种比例调节阀的控制系统和控制方法，所述控制系统的单片机当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器，使得所述高边驱动器依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。实现了比例调节阀的实时、自适应控制，实时性高。
Description
技术领域
本申请涉及发动机领域，尤其涉及一种电比例调节阀的控制系统和控制方法。
背景技术
燃料电池发动机作为新能源汽车的重要动力源，其动力性和经济性有着重要的意义。
现有技术中，燃料电池发动机的氢气系统由比例调节阀、传感器、循环泵以及管路接头等部件所组成，燃料电池发动机的控制器通过调节比例调节阀的开度来控制进氢压力和进氢量，从而实现外部需求。
但是，使用时间较长后，会导致比例调节阀线圈会老化，实时性变差。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种电比例调节阀的控制系统和控制方法，目的在于提高调节比例调节阀的实时性。
为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
一种比例调节阀的控制系统，包括：
单片机、高边驱动器、采样电路以及比例调节阀；
其中，所述单片机分别与所述高边驱动器和所述采样电路电连接；
所述高边驱动器与所述比例调节阀电连接，用于控制控制所述比例调节阀到不同开度；
所述采样电路与所述比例调节阀的入口电连接，用于采集所述比例调节阀的入口压力值；
所述单片机用于当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器，使得所述高边驱动器依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。
优选的，所述依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值具体包括：
依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述需求开度；
依据所述需求开度查询预设的开度电流MAP图，得到与所述需求开度相匹配的目标电流值。
优选的，还包括：
所述单片机还用于实时获取所述比例调节阀出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
优选的，还包括：
所述单片机还用于在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
优选的，还包括：
所述单片机还用于通过预设算法所述目标电流值为被控量，对当前的电流值进行实时调节。
本发明还提供了一种比例调节阀的控制方法，包括：
当接收到对比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述比例调节阀入口当前的入口压力值；
依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；
依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。
优选的，还包括：
实时获取所述比例调节阀出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
优选的，还包括：
在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
本申请提供了一种比例调节阀的控制系统和控制方法，所述控制系统的单片机当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器，使得所述高边驱动器依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。实现了比例调节阀的实时、自适应控制，实时性高。
并且，由于比例调节阀自身的线圈电流与比例调节阀的开度对应关系不受线圈内阻的影响，因此，可以有效消除线圈内阻变化而带来的不利影响。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种比例调节阀的控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例公开的一种比例调节阀的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的一种比例调节阀的控制系统和控制方法，可以应用在车辆上，尤其是具有燃料电池的汽车上。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明实施例公开了一种比例调节阀的控制系统。
参见图1，图1是本发明公开的一种比例调节阀的控制系统的结构示意图。
本发明公开的一种比例调节阀的控制系统，包括：
单片机1、高边驱动器2、采样电路3以及比例调节阀4；
其中，所述单片机1分别与所述高边驱动器2和所述采样电路3电连接；
所述高边驱动器2与所述比例调节阀4电连接，用于控制控制所述比例调节阀4到不同开度；
所述采样电路3与所述比例调节阀4的入口电连接，用于采集所述比例调节阀4的入口压力值；
所述单片机1用于当接收到对所述比例调节阀4进行调节的调节指令时，获得比例调节阀4出口的出口目标压力值以及所述采样电路3所采集的所述比例调节阀4入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀4的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器2，使得所述高边驱动器2依据所述目标电流值控制所述比例调节阀4调节至所述需求开度。
结合图1，本发明实施例公开了一种比例调节阀的控制系统。其中采样电路3主要包括有采样电阻以及差分放大电路。其中高边驱动器利用PWM信号进行驱动信号的调节，以驱动比例调节阀达到不同的电流开度。采样电阻可以对电流进行采样，差分放大电路将电流采样信号放大，使得单片机可以采集该模拟信号。
可以理解的是，本发明实施例中，还可以在单片机1与高边驱动器2之间以及单片机与差分放大电路之间增加隔离电路，实现信号隔离的效果。隔离电路可以是开关型光耦、线性光耦、隔离型运放。
本发明实施例中，高边驱动器具体可以为由P-MOS管搭建的电路，或专用高边驱动芯片，采样电阻的阻值可以是精密采样电阻，差分放大电路可以为利用运放搭建的电路，或专用差分放大器芯片，单片机的具体型号可以是汽车级芯片。
本发明实施例中，为了实现比例调节阀的实时控制，在硬件上增加了单片机1、高边驱动器2、采样电路3来实现。
具体的，当接收到调节指令时，获得比例调节阀的出口目标压力值。其中获得目标压力值可以包括：获得发动机功率需求；根据该功率需求，利用预设控制算法计算得到目标压力值。可以理解的是，本发明实施例中不对预设控制算法进行赘述，参考现有技术即可。
得到目标压力值后，获得传感器采集的比例调节阀的入口当前的入口压力值，由目标压力值和所述入口压力值可以计算得到比例调节阀的需求开度，其中计算方式可以是通过查询预设的需求开度MAP图来实现，也可以根据预设算法得到。可以理解的是，采集如何压力值的传感器位于比例阀的入口处，可以是与比例阀可以做成一体式结构，也可以与比例阀分开布置，此传感器位于比例阀上游，二者不宜距离过远。
本发明实施例中，预先设置了开度电流MAP图，其保存有电流值和需求开度相对应的信息，将得到的需求开度在预设的开度电流MAP图中进行查询，得到目标电流值。该目标电流值是将比例调节阀调节到需求开度的电流值。
由于比例调节阀通过调整其开度实现调节出口的压力值，而开度通过线圈的电磁力调节，线圈的电磁力通过线圈电流控制，因此，线圈电流值与比例调节阀的开度对应关系不变。即使线圈电阻的阻值发生变化，也不影响比例调节阀的开度。
本发明实施例中，得到目标电流值后，将该目标电流值作为高边驱动器PWM控制的目标电流值。
本发明实施例中，电流调节采用分段PID算法，以目标电流值为被控量，通过采样电流实时采集的电流值对高边驱动器的驱动电流进行实时控制，保证比例调节阀的开度依据需求快速响应。
本发明实施例中，实现了两个闭环控制，第一个闭环控制是外部闭环控制，第二个闭环控制是内部闭环控制。
其中，外部闭环控制是将目标压力值，即对氢气压力控制作为外部闭环，内部闭环控制是将目标电流值，即对比例调节阀的需求开度作为内部闭环，采用这两个闭环控制，来实现比例调节阀的自适应控制。
本申请提供了一种比例调节阀的控制系统和控制方法，所述控制系统的单片机当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器，使得所述高边驱动器依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。实现了比例调节阀的实时、自适应控制，实时性高。
并且，由于比例调节阀自身的线圈电流与比例调节阀的开度对应关系不受线圈内阻的影响，因此，可以有效消除线圈内阻变化而带来的不利影响。
本发明实施例中，还具有故障诊断功能。
本发明实施例中，所述单片机1还用于实时获取所述比例调节阀4出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
所述单片机1还用于在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
本发明实施例中，由于可以有多个输入，因此，还具有故障诊断的功能。如果在第一预定周期内，高边驱动器施加PWM信号时，如果比例调节阀的出口的出口压力值始终为零，并且，当该PWM信号的占空比增加到第一故障阈值时，仍然为零，则比例调节阀的线圈为断路，因此，发出表征断路故障的故障信息。
可以理解的是，与控制系统相连接的显示模块，可以是用户的显示屏幕的界面，也可以是某移动终端的显示界面等，在此不进行限定。
除了断路故障，还可以诊断出卡滞故障。
如果在第二预定周期内，高边驱动器施加PWM信号时，如果高边驱动器PWM信号的占空比变化时，比例调节阀的出口的出口压力值始终未变，当占空比增加到第二故障阈值时，出口压力值仍然未发生变动，则比例调节阀的线圈为卡滞，因此，发出表征卡滞故障的故障信息。
同样的，也可以将故障信息发送给显示模块。
可以看出，本发明实施例还可以进行故障诊断，提高了实用性。
本发明另一方面提供了一种比例调节阀的控制方法，参见图2，图2是本发明提供的一种比例调节阀的控制方法的流程示意图。
所述方法包括：
S1、当接收到对比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述比例调节阀入口当前的入口压力值；
S2、依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；
S3、依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。
还包括：
实时获取所述比例调节阀出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
还包括：
在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
本发明实施例中，公开了比例调节阀的控制方法，其中，控制方法可以应用到本发明上述实施例中的一种比例阀的控制系统中。当然，还可以用于其它可以实现上述方法的其它系统中。
本发明实施例中，当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。实现了比例调节阀的实时、自适应控制，实时性高。
本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种比例调节阀的控制系统，其特征在于，包括：
单片机、高边驱动器、采样电路以及比例调节阀；
其中，所述单片机分别与所述高边驱动器和所述采样电路电连接；
所述高边驱动器与所述比例调节阀电连接，用于控制控制所述比例调节阀到不同开度；
所述采样电路与所述比例调节阀的入口电连接，用于采集所述比例调节阀的入口压力值；
所述单片机用于当接收到对所述比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述采样电路所采集的所述比例调节阀入口当前的入口压力值；并依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；将所述目标电流值发送到所述高边驱动器，使得所述高边驱动器依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值具体包括：
依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述需求开度；
依据所述需求开度查询预设的开度电流MAP图，得到与所述需求开度相匹配的目标电流值。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：
所述单片机还用于实时获取所述比例调节阀出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，还包括：
所述单片机还用于在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：
所述单片机还用于通过预设算法所述目标电流值为被控量，对当前的电流值进行实时调节。
6.一种比例调节阀的控制方法，其特征在于，包括：
当接收到对比例调节阀进行调节的调节指令时，获得比例调节阀出口的出口目标压力值以及所述比例调节阀入口当前的入口压力值；
依据所述出口目标压力值以及所述入口压力值得到所述比例调节阀的需求开度所对应的目标电流值；
依据所述目标电流值控制所述比例调节阀调节至所述需求开度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
实时获取所述比例调节阀出口的实时出口压力值；
在第一预定周期内，当所述目标电流值增加到第一故障阈值且所述实时出口压力值始终为零时，则发送表征所述比例调节阀发生断路故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在第二预定周期内，当所述目标电流值增加到第二故障阈值且所述实时出口压力值始终未发生变化时，则发送表征所述比例调节阀发生卡滞故障的故障信息到与所述控制系统相连接的显示模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190426 |