CN111043389A - 一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆。该电磁阀的控制方法包括：产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；将脉宽调制信号传递至电磁阀。本发明实施例通过调制PWM信号的占空比在预设范围内周期波动，PWM信号的占空比的波动范围和波动周期分别确定颤振信号的幅值和频率，由此实现了颤振信号的幅值和频率的独立调节。在解决了电磁阀因系统的静摩擦或者自身的寄生颤振而存在迟滞的问题的基础上，使颤振信号的算法更简单化，更好的根据迟滞效应的需要控制颤振信号的幅值和频率，从而更好地改善了电磁阀的动态响应特性。

Description

一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆
技术领域
本发明实施例涉及电磁阀驱动技术领域，尤其涉及一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆。
背景技术
在液路系统中电磁阀用来实现液路的通断或液流方向的改变，电磁阀一般具有一个可以在其电磁线圈的电磁力驱动下滑动的阀芯，通过滑动阀芯控制电磁阀的通断。由于磁铁材料具有磁滞特性，以及阀芯从静止开始滑动的过程中要克服电磁阀系统中一定的静摩擦力，导致电磁阀产生粘滞效应，发生迟滞，降低了电磁阀的动态响应性能。
现有技术中，可以通过脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号改善电磁阀的迟滞效应。具体地，电磁线圈中的电流在一定频率的PWM信号控制中，PWM高电平时会呈上升趋势，低电平时会呈下降趋势，从而引起电流周期性波动，产生了寄生电流。图1为现有技术中采用PWM信号对电磁阀进行控制时电磁阀自身的寄生电流的波形示意图，其中，横坐标表示时间t，纵坐标表示流经电磁线圈的寄生电流I，T为PWM信号的一个脉冲的周期，DT为PWM的一个脉冲的一个占空比的周期。如图1所示，寄生电流是在电磁阀主电流的基础上增加了颤振电流，可作为颤振信号对电磁阀进行颤振，从而改善电磁阀的迟滞效应，提高电磁阀的动态性能。而寄生电流的幅值和频率由PWM信号的幅值、频率和占空比共同决定，当需要改变电磁阀的主电流以控制电磁阀的开启状态时，寄生电流也会随着PWM信号的改变而改变，从而无法独立调节寄生电流的幅值和频率，因此无法根据电磁阀的迟滞效应控制寄生电流的幅值和频率。
发明内容
本发明实施例提供一种电磁阀的控制方法、控制装置及车辆，以改善电磁阀的动态响应性能。
第一方面，本发明实施例提供了一种电磁阀的控制方法，该电磁阀的控制方法包括：产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；将脉宽调制信号传递至电磁阀。
可选地，脉宽调制信号的占空比的预设范围为脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，脉宽调制信号的基准占空比为脉宽调制信号产生波动前的占空比。
可选地，颤振信号为正弦波信号。
可选地，颤振信号的频率范围为100Hz-500Hz。
可选地，将脉宽调制信号传递至电磁阀包括：将脉宽调制信号传递至电磁阀的电磁线圈。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电磁阀的控制装置，该电磁阀的控制装置包括：脉宽调制信号产生模块，用于产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；传递模块，用于将脉宽调制信号传递至电磁阀。
可选地，脉宽调制信号的占空比的预设范围为脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，脉宽调制信号的基准占空比为脉宽调制信号产生波动前的占空比。
可选地，颤振信号的波形为正弦信号。
可选地，颤振信号的频率范围为100Hz-500Hz。
第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆包括如第二方面所述的电磁阀的控制装置。
本发明实施例通过对电磁阀产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；将脉宽调制信号传递至电磁阀。本发明实施例的技术方案通过调制PWM信号的占空比在预设范围内周期波动，使PWM信号产生周期性波动的颤振信号，PWM信号的占空比的波动范围可以确定颤振信号的幅值，PWM信号的波动周期可以确定颤振信号的频率，由此实现了颤振信号的幅值和频率的独立调节。在解决了电磁阀因系统的静摩擦或者自身的寄生颤振而存在迟滞的问题的基础上，使颤振信号的算法更简单化，更好的根据迟滞效应的需要控制颤振信号的幅值和频率，从而更好地改善了电磁阀的动态响应特性。
附图说明
图1为现有技术中采用PWM信号对电磁阀进行控制时电磁阀自身的寄生电流的波形示意图；
图2为本发明实施例一中的一种电磁阀的控制方法流程图；
图3为本发明实施例一提供的PWM信号的占空比周期性波动的波形图；
图4为本发明实施例一提供的PWM信号的占空比周期性波动的波形的局部放大图；
图5为本发明实施例一提供的PWM信号叠加颤振信号后电磁阀的动态响应测试图；
图6为本发明实施例二中提供的一种电磁阀的控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图2为本发明实施例一中的一种电磁阀的控制方法流程图，该控制方法可以由电磁阀的控制装置执行，如图2所示，该电磁阀的控制方法包括：
S10，产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号。
具体地，PWM信号可以用于控制电磁阀的开启状态。当PWM信号输出的电流越大，电磁阀开启的越多。而PWM信号输出的电流随着PWM的占空比的增大而增大。且PWM的频率越大，PWM信号输出的电流随着PWM的占空比变化的线性度越好。因此，控制PWM的频率大于电磁阀的响应频率，可以消除PWM信号中的寄生颤振电流。同时，控制PWM信号的占空比在预设范围内周期性波动，可以使PWM信号输出的电流产生周期性扰动，即为周期性的颤振信号，以使PWM信号叠加有颤振信号。PWM信号的占空比的波动周期为颤振信号的周期，因此可以通过PWM信号占空比的波动周期可以确定颤振信号的频率。PWM信号占空比的波动范围确定了PWM信号输出的电流的幅值波动范围，即确定了颤振信号的幅值。因此，通过调制PWM信号的占空比在预设范围内周期性波动，可以实现对颤振信号的幅值和频率进行调节，使颤振信号的算法更简单化，从而可以根据电磁阀的迟滞效应的需要控制掺杂信号的幅值和频率，更好地改善了电磁阀的动态响应特性。
S20，将脉宽调制信号传递至电磁阀。
具体地，将PWM信号施加于电磁阀，由于PWM信号中叠加有幅值和频率均可独立调制的颤振信号，因此在不改变电磁阀的开启状态的基础上，可以使颤振信号的算法更简单化，从而可以根据电磁阀迟滞效应的需求调制颤振信号的幅值和频率，尽可能的减小了流经电磁线圈的小电流死区以及电磁阀阀前压力迟滞，从而更好地改善了电磁阀动态响应性能。
本发明实施例一的技术方案，通过对电磁阀产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率。可以消除PWM信号中的寄生颤振电流。同时，脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；将脉宽调制信号传递至电磁阀。可以使PWM信号输出的电流产生周期性扰动，即为周期性的颤振信号。PWM信号的占空比的波动周期为颤振信号的周期，因此可以通过PWM信号占空比的波动周期可以确定颤振信号的频率。PWM信号占空比的波动范围确定了PWM信号输出的电流的幅值波动范围，即确定了颤振信号的幅值。因此，通过调制PWM信号的占空比在预设范围内周期性波动，可以实现对颤振信号的幅值和频率进行调节，使颤振信号的算法更简单化，从而可以根据电磁阀的迟滞效应的需要控制掺杂信号的幅值和频率，更好地改善了电磁阀的动态响应特性。
可选地，脉宽调制信号的占空比的预设范围为脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，脉宽调制信号的基准占空比为脉宽调制信号产生波动前的占空比。
具体地，当PWM信号的占空比波动范围过大时，容易使得PWM信号输出的电流值发生比较大的变化，从而导致通过PWM信号输出的电流控制的电磁阀的开启状态有所改变，进而使电磁阀控制的流量产生变化。当PWM信号的占空比波动范围比较小时，PWM信号叠加的颤振信号的幅值比较小，从而会导致颤振信号克服的电磁阀中的静摩擦力比较小，导致电磁阀仍具有迟滞效应，电磁阀的动态响应性能得不到比较好的改善。因此，可以将PWM的占空比的预设范围控制为PWM的基准占空比的±10％，在保证PWM信号输出的电流变化比较小的基础上，使颤振信号的幅值比较大，从而使得颤振信号更多的克服电磁阀中的静摩擦力，更好的改善电磁阀的迟滞效应，进而更好的改善电磁阀的动态响应性能。其中，PWM信号的基准占空比为PWM信号叠加颤振信号前的占空比。
可选地，图3为本发明实施例一提供的PWM信号的占空比周期性波动的波形图，图4为本发明实施例一提供的PWM信号的占空比周期性波动的波形的局部放大图，结合图3与图4，颤振信号为正弦波信号。
具体地，控制PWM信号的占空比在预设范围内周期性波动，产生的颤振信号的幅值随着PWM信号的占空比变化而变化。即颤振信号的波形包络线中，颤振信号的最大值Imax和最小值Imin都随着PWM信号的占空比周期性波动。通过将最大值Imax和最小值Imin的平均值作为颤振信号的波形包络线上的点，从而容易确定颤振信号的波形包络线，进而容易确定颤振信号的幅值。示例性地，如图3所示，q1所示的虚线框为未叠加颤振信号的占空比大小，q2所示的实线框为叠加有颤振信号的占空比的大小，控制PWM的占空比周期性波动的波形包络线可以为正弦波形Asin t包络线，则颤振信号的包络线为正弦波信号，其中，横坐标为时间t/ms，纵坐标分别为用电压U/v和电流I/A表示PWM信号的幅值。如图4所示，m1所示的虚线为未加颤振信号时PWM的瞬时电流I的波动，m2所示的实线为叠加有颤振信号时PWM信号的瞬时电流I的波动，颤振信号的最大值Imax和最小值Imin都随着PWM信号的占空比正弦波动，通过将最大值Imax和最小值Imin的平均值作为颤振信号的正弦波形包络线上的点，从而确定颤振信号的正弦波形包络线，进而确定颤振信号的幅值，其中，D为PWM信号的一个脉冲周期，DT为PWM信号的一个脉冲的一个占空比的时间长度。通过设置颤振信号的包络线为正弦波形，可以根据正弦波的幅值和频率调节颤振信号的幅值和频率。
可选地，颤振信号的频率范围为100Hz-500Hz。
具体地，颤振信号的频率不同时，消除电磁阀的迟滞效应不同。示例性地，当颤振信号的频率小于200Hz时，可以有效地消除电磁阀的静摩擦力导致的迟滞效应。当颤振信号的频率小于2kHz时，可以有效地消除磁铁材料的磁滞效应导致的电磁阀的迟滞效应。可选地，颤振信号的频率范围可以为100Hz-500Hz，以保证颤振信号兼顾于消除不同原因导致的电磁阀的迟滞效应。需要说明的是，颤振信号的频率小于PWM信号的频率，当颤振信号的频率为100Hz-500Hz时，PWM信号的频率可以为2-3kHz。
可选地，将脉宽调制信号传递至电磁阀包括：将脉宽调制信号传递至电磁阀的电磁线圈。
具体地，将PWM信号施加于电磁阀，主要是将PWM信号施加于电磁阀的电磁线圈，使电磁线圈通电，从而可以产生电磁力作用于阀芯，实现对阀芯的移动，进而可以控制电磁阀的开启状态。图5为本发明实施例一提供的PWM信号叠加颤振信号后电磁阀的动态响应测试图，横轴为电磁阀响应时的电流大小I/mA，纵轴为电磁阀响应时阀前压力的大小p/MPa，n1所示的实线所围面积为未叠加颤振信号时电磁阀阀前压力p的响应过程，n2所示的虚线所围面积为叠加有颤振信号时电磁阀阀前压力p的响应过程，如图5所示，n2的面积小于n1的面积，即叠加有颤振信号时电磁阀的压力迟滞以及小电流对应的死区均小于未叠加有颤振信号时电磁阀的压力迟滞以及小电流对应的死区，因此，通过设置颤振信号可以使电磁阀的迟滞和小电流的死区减小。
实施例二
图6为本发明实施例二中提供的一种电磁阀的控制装置结构示意图，如图6所示，该电磁阀的控制装置包括：
脉宽调制信号产生模块10，用于产生脉宽调制信号；脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号；
传递模块20，用于将脉宽调制信号传递至电磁阀。
本发明实施例二的技术方案，通过脉宽调制信号产生模块产生脉宽调制信号；且脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率，可以消除PWM信号中的寄生颤振电流。脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使脉宽调制信号叠加有颤振信号，然后传递模块将脉宽调制信号传递至电磁阀，可以使PWM信号输出的电流产生周期性扰动，即为周期性的颤振信号。PWM信号的占空比的波动周期为颤振信号的周期，因此可以通过PWM信号占空比的波动周期可以确定颤振信号的频率。PWM信号占空比的波动范围确定了PWM信号输出的电流的幅值波动范围，即确定了颤振信号的幅值。因此，通过调制PWM信号的占空比在预设范围内周期性波动，可以实现对颤振信号的幅值和频率进行调节，使颤振信号的算法更简单化，从而可以根据电磁阀的迟滞效应的需要控制掺杂信号的幅值和频率，更好地改善了电磁阀的动态响应特性。
可选地，脉宽调制信号的占空比的预设范围为脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，脉宽调制信号的基准占空比为脉宽调制信号产生波动前的占空比。
在保证PWM信号输出的电流变化比较小的基础上，使颤振信号的幅值比较大，从而使得颤振信号更多的克服电磁阀中的静摩擦力，更好的改善电磁阀的迟滞效应，进而更好的改善电磁阀的动态响应性能。其中，PWM信号的基准占空比为PWM信号叠加颤振信号前的占空比。
可选地，颤振信号的波形为正弦信号。
可以根据正弦波的幅值和频率调节颤振信号的幅值和频率。
可选地，脉宽调制信号波动的频率范围为100Hz-500Hz。
具体地，以保证颤振信号兼顾于消除不同原因导致的电磁阀的迟滞效应。
实施例三
本发明实施例三提供一种车辆，该车辆包括如实施例二所述的电磁阀的控制装置，技术特征一一对应，能够达到与上述实施例二中任一技术方案所达到的技术效果一样的实施效果，此处不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电磁阀的控制方法，其特征在于，包括：
产生脉宽调制信号；所述脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；所述脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使所述脉宽调制信号叠加有颤振信号；
将所述脉宽调制信号传递至所述电磁阀。
2.根据权利要求1所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述脉宽调制信号的占空比的预设范围为所述脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，所述脉宽调制信号的基准占空比为所述脉宽调制信号产生波动前的占空比。
3.根据权利要求2所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述颤振信号为正弦波信号。
4.根据权利要求1所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，所述颤振信号的频率范围为100Hz-500Hz。
5.根据权利要求1所述的电磁阀的控制方法，其特征在于，将所述脉宽调制信号传递至所述电磁阀，包括：
将所述脉宽调制信号传递至所述电磁阀的电磁线圈。
6.一种电磁阀的控制装置，其特征在于，包括：
脉宽调制信号产生模块，用于产生脉宽调制信号；所述脉宽调制信号的频率大于电磁阀的响应频率；所述脉宽调制信号的占空比在预设范围内周期波动，使所述脉宽调制信号叠加有颤振信号；
传递模块，用于将所述脉宽调制信号传递至所述电磁阀。
7.根据权利要求6所述的电磁阀的控制装置，其特征在于，所述脉宽调制信号的占空比的预设范围为所述脉宽调制信号的基准占空比的±10％；其中，所述脉宽调制信号的基准占空比为所述脉宽调制信号产生波动前的占空比。
8.根据权利要求7所述的电磁阀的控制装置，其特征在于，所述颤振信号的波形为正弦信号。
9.根据权利要求6所述的电磁阀的控制装置，其特征在于，所述颤振信号的频率范围为100Hz-500Hz。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求6-9任一所述的电磁阀的控制装置。
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