CN111208861B - Ptc功率控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例所提供的一种PTC功率控制方法和装置，涉及PTC功率控制领域，所述方法包括：获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流，根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流，预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值，根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流。通过当前周期实际电流的积分计算和上一个周期的实际电流预测下一个周期的预测电流，根据预测电流与目标电流的差值计算下一个周期的目标PWM占空比输出，使得通过PTC加热器的电流更加精准的接近目标电流，进而使PTC加热器的稳定为目标功率。
Description
技术领域
本发明涉及PTC功率控制领域，具体而言，涉及一种PTC功率控制方法和装置。
背景技术
随着新能源汽车的飞速发展，采用正温度系数热敏材料(positivetemperaturecoefficient，PTC)为取暖的车用空调也越来越多。对于PTC的功率控制，业内主要通过比例-积分-微分(ProportionIntegration Differentiation，PID)控制器调节脉冲宽度调制波(Pulse width modulation，PWM)占空比的方式，对加在PTC两端的高压电压的开启和关闭进行控制，PID控制器主要基于设定功率和实际功率的偏差来调整PTC两端的功率。
由于不同温度下PTC的电阻值存在变化，所以即使同样的PWM占空比PTC的实际功率也是变化的，而PTC在进行功率控制的时候，传统PID控制方式根据实际功率和设定功率的偏差进行计算，这种PID控制方式是一种纯粹的反馈控制方式，势必会有震荡和收敛的过程，进而导致调整的PTC功率不准确。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种PTC功率控制方法和装置，其能够控制PTC功率稳定为目标值。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种PTC功率控制方法，包括：
获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流；所述第一电流为上一个周期最小PWM占空比对应的电流值；所述第二电流为当前周期每最小PWM占空比对应的电流值；
根据所述第一电流及所述第二电流计算得到下一个周期的预测电流；所述预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值；
根据所述预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为所述目标电流。
在可选的实施方式中，获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流的步骤，包括：
获取所述上一个周期的预设PWM占空比；
采集所述上一个周期的第一实际电流；
根据所述预设PWM占空比及所述第一实际电流计算得到所述第一电流。
在可选的实施方式中，获取PTC加热器的电流曲线的当前周期的第二电流的步骤，包括：
根据所述第一电流及所述目标电流计算当前周期的PWM占空比；
采集所述当前周期的第二实际电流；
根据所述PWM占空比及所述第二实际电流计算得到所述第二电流。
在可选的实施方式中，根据所述第一电流及所述第二电流计算得到下一个周期的预测电流的步骤，包括：
计算所述第二电流与所述第一电流的差值；
将所述第二电流与所述差值相加得到所述预测电流。
在可选的实施方式中，根据所述预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出的步骤，包括：
将所述目标电流除以所述预测电流得到目标PWM占空比的占空比值。
第二方面，本发明实施例提供一种PTC功率控制装置，包括：
获取模块，用于获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流；所述第一电流为上一个周期最小PWM占空比对应的电流值；所述第二电流为当前周期每最小PWM占空比对应的电流值；
处理模块，用于根据所述第一电流及所述第二电流计算得到下一个周期的预测电流；所述预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值；
以及还用于根据所述预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为所述目标电流。
在可选的实施方式中，所述获取模块，还用于获取所述上一个周期的预设PWM占空比；
以及还用于采集所述上一个周期的第一实际电流；
所述处理模块，还用于根据所述预设PWM占空比及所述第一实际电流计算得到所述第一电流。
在可选的实施方式中，所述处理模块，还用于根据所述第一电流及所述目标电流计算当前周期的PWM占空比；
所述获取模块，还用于采集所述当前周期的第二实际电流；
所述处理模块，还用于根据所述PWM占空比及所述第二实际电流计算得到所述第二电流。
在可选的实施方式中，所述处理模块，还用于计算所述第二电流与所述第一电流的差值；
以及还用于将所述第二电流与所述差值相加得到所述预测电流。
在可选的实施方式中，所述处理模块，还用于将所述目标电流除以所述预测电流得到目标PWM占空比的占空比值。
本发明实施例的有益效果包括，例如：获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流，根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流，预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值，根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流。通过当前周期实际电流的积分计算和上一个周期的实际电流预测下一个周期的预测电流，根据预测电流与目标电流的差值计算下一个周期的目标PWM占空比输出，使得通过PTC加热器的电流更加精准的接近目标电流，进而使PTC加热器的稳定为目标功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种PTC功率控制算法框图。
图2为本发明实施例提供的一种PTC电阻变化曲线图。
图3为本发明实施例提供的一种PTC功率示意图。
图4为本发明实施例提供的一种PTC功率变化曲线图。
图5为本发明实施例提供的一种实际电流变化曲线图。
图6为本发明实施例提供的一种PTC功率控制方法的流程示意图。
图7为本发明实施例提供的另一种PTC功率控制方法的流程示意图。
图8为本发明实施例提供的一种PTC电流示意图。
图9为本发明实施例所提供的一种PTC功率控制装置的功能模块示意图。
图标：10-目标功率；20-与实际功率；30-目标电流；40-实际电流100-PTC功率控制装置；110-获取模块；120-处理模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
对于PTC的功率控制，业内主要采用通过PID控制器调节PWM占空比的方式，对加在PTC两端的高压电压的开启和关闭进行控制，如图1所示。
请参阅图1，为本发明实施例提供的一种PTC功率控制算法框图。
首先设定目标功率，然后计算目标功率与当前实际功率之间的功率偏差，PID控制器根据该功率偏差调节PWM占空比，使PTC的功率向目标功率趋近；采集PTC的实际功率，将实际功率作为反馈量，再计算实际功率与目标功率之间的功率偏差，再控制PID控制器根据该功率偏差调节PWM占空比，如此反馈循环。
PID控制器主要基于设定功率和实际功率的偏差来进行调整，PWM计算公式为：PWM占空比＝比例系数*功率偏差+∑(积分系数*功率偏差)；其中，比例系数和积分系数由人为设定，也可以根据实际需要进行调整。
PTC的电阻值随不同的温度而变化，如图2所示。
请参阅图2，为本发明实施例提供的一种PTC电阻变化曲线图。PTC电阻变化曲线图表征PTC电阻值与温度的对应关系。
图2中，横坐标为温度，纵坐标为PTC电阻值；Rn为额定温度功率电阻，Rmin为最小零功率电阻，TRmin为最小电阻时的温度，Tc开关温度或局里温度，Rc开关电阻，Rmax最大电阻，TRmax最大电阻时的温度。
由于不同温度下PTC的电阻值存在变化，所以即使同样的PWM占空比PTC的实际功率也是变化的，而PTC在进行功率控制的时候，传统PID控制方式根据实际功率和设定功率的偏差进行计算，这种纯粹的反馈控制方式，会有震荡和收敛的过程，进而导致调整的PTC功率不准确。
请参阅图3，为本发明实施例提供的一种PTC功率示意图。目标功率10与实际功率20如图3所示。
虽然不同温度下PTC的电阻值存在变化，但电阻值的变化是连续的，可预测性的；采用积分的思想将PTC电阻变化曲线分为多个微小单元，每个微小单元为一个周期，可以预测下一个周期的PTC的电阻值，进而预测下一个周期的电流，以此来消除温度给PTC的电阻值带来的影响，进而大大降低了PTC功率的震荡，使得PTC功率控制响应更迅速，精度更高。
请参阅图4，为本发明实施例提供的一种PTC功率变化曲线图。同样的PWM占空比输出，PTC的功率是在变化的，但是采用积分的思想来看，它的变化是线性的，如图4所示；需要说明的是，图4所示的PTC功率变化曲线为一个PWM周期下的PTC功率变化。
参阅图4可发现，同样PWM占空比下，实际电流虽然在变化，采用积分的思想来看，其变化是连续的，一个PWM周期下每个微小单元之间的变化线性变化的。
请参阅图5，为本发明实施例提供的一种实际电流变化曲线图。
因此，可以通过获取上一个周期的实际电流和当前周期的实际电流来预测下一个周期的预测电流，然后根据该预测电流调整PWM占空比，进而调整PTC功率，使得PTC功率稳定。基于此，本发明实施例提供的一种PTC功率控制方法。
请参阅图6，为本发明实施例提供的一种PTC功率控制方法的流程示意图。
步骤101，获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流。
步骤102，根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流。
步骤103，根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流。
在本实施例中，首先获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流，然后根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流，最后根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流；通过当前周期实际电流的积分计算和上一个周期的实际电流预测下一个周期的预测电流，根据预测电流与目标电流的差值计算下一个周期的目标PWM占空比输出，使得通过PTC加热器的电流更加精准的接近目标电流，进而使PTC加热器的稳定为目标功率。
请参阅图7，为本发明实施例提供的另一种PTC功率控制方法的流程示意图。
需要说明的是，本实施例所提供的PTC功率控制方法，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。
步骤101，获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流。
需要说明的是，步骤101包括六个子步骤，本步骤中未提及之处将在其子步骤中进行详细的阐述。
子步骤101-1，获取上一个周期的预设PWM占空比。
在一种优选的实施例中，若上一个周期为第一个周期，则其PWM占空比50％，50％为初始化值。
若上一个周期不是第一个周期，则获取其实际输出的PWM占空比。
子步骤101-2，采集上一个周期的第一实际电流。
第一电流为上一个周期最小PWM占空比对应的电流值，最小PWM占空比为1％，即每1％占空比所对应的电流。
子步骤101-3，根据预设PWM占空比及第一实际电流计算得到第一电流。
具体的，以PWM占空比为50％时的第一实际电流为8A为例，1％占空比所对应的电流为8/50≈0.16A，此时第一电流为0.16A。
子步骤101-4，根据第一电流及目标电流计算当前周期的PWM占空比。
当前周期的目标电流以10A为例进行说明。
因为周期间的电流变化为线性的，上一个周期每1％占空比所对应的电流为0.16A，因此当前周期每1％占空比所对应的电流也可看为0.16A，通过计算得到当前周期的PWM占空比为(10/0.16)*100％≈62％。
子步骤101-5，采集当前周期的第二实际电流。
第二实际电流为当前周期的实际电流。
在一个PWM周期内，连续多次采集电流，然后取积分，可准确的获得当前电流，在本实施中第二实际电流以10.54A进行说明。
子步骤101-6，根据PWM占空比及第二实际电流计算得到第二电流。
第二电流为当前周期最小PWM占空比对应的电流值，最小PWM占空比为1％，即每1％占空比所对应的电流。
前述计算得到的PWM占空比为62％，第二实际电流为10.54A，由此计算得到第二电流为10.54/62％≈0.17A。
步骤102，根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流。
需要说明的是，步骤101包括两个子步骤，本步骤中未提及之处将在其子步骤中进行详细的阐述。
子步骤102-1，计算第二电流与第一电流的差值。
前述计算得到第二电流为0.17A，第一电流为0.16A，其差值为0.17A-0.16A＝0.01A。
子步骤102-2，将第二电流与差值相加得到预测电流。
下一个周期的预测电流为0.17A+0.01A＝0.18A。
步骤103，根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流。
需要说明的是，步骤101包括一个子步骤，本步骤中未提及之处将在其子步骤中进行详细的阐述。
子步骤103-1，将目标电流除以预测电流得到目标PWM占空比的占空比值。
目标PWM占空比：10A/0.18A≈55％。
得到目标PWM占空比之后，PID控制器调节PWM占空比按照目标PWM占空比进行输出，以使实际电流稳定为目标电流。
请参阅图8，为本发明实施例提供的一种PTC电流示意图。其中，图(a)为PTC目标电流示意图，图(b)为PTC实际电流示意图；采用本发明的PTC功率控制方法调整的PWM占空比输出得到的目标电流30与实际电流40如图8所示。
综上所述，本发明实施例所提供的一种PTC功率控制方法和装置，所述方法包括：获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流，根据第一电流及第二电流计算得到下一个周期的预测电流，预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值，根据预测电流和目标电流计算下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为目标电流。通过当前周期实际电流的积分计算和上一个周期的实际电流预测下一个周期的预测电流，根据预测电流与目标电流的差值计算下一个周期的目标PWM占空比输出，使得通过PTC加热器的电流更加精准的接近目标电流，进而使PTC加热器的稳定为目标功率。
请参照图9，为本发明实施例所提供的一种PTC功率控制装置的功能模块示意图。需要说明的是，本发明实施例所提供的一种PTC功率控制装置100，其基本原理及产生的技术效果与前述方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考前述方法实施例中的相应内容。PTC功率控制装置100用于执行图6及图7所述的PTC功率控制方法，其包括获取模块110以及处理模块120。
可以理解的，在一种实施例中，通过获取模块110执行步骤101。
可以理解的，在一种实施例中，通过处理模块120执行步骤102及步骤103。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块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机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说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，该计算机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机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种PTC功率控制方法，其特征在于，包括：
获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流；所述第一电流为上一个周期最小PWM占空比对应的电流值；所述第二电流为当前周期每最小PWM占空比对应的电流值；
计算所述第二电流与所述第一电流的差值，并将所述第二电流与所述差值相加得到预测电流；所述预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值；
将目标电流除以所述预测电流得到下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为所述目标电流；
所述获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流的步骤，包括：
获取所述上一个周期的预设PWM占空比；
采集所述上一个周期的第一实际电流；
根据所述预设PWM占空比及所述第一实际电流计算得到所述第一电流；
所述获取PTC加热器的电流曲线的当前周期的第二电流的步骤，包括：
根据所述第一电流及所述目标电流计算当前周期的PWM占空比；
采集所述当前周期的第二实际电流；
根据所述PWM占空比及所述第二实际电流计算得到所述第二电流。
2.一种PTC功率控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取PTC加热器的电流曲线的上一个周期的第一电流及当前周期的第二电流；所述第一电流为上一个周期最小PWM占空比对应的电流值；所述第二电流为当前周期每最小PWM占空比对应的电流值；
处理模块，用于计算所述第二电流与所述第一电流的差值，并将所述第二电流与所述差值相加得到预测电流；所述预测电流为下一个周期最小PWM占空比对应的电流值；
以及还用于将目标电流除以所述预测电流得到下一个周期的目标PWM占空比输出，以使下一个周期的电流稳定为所述目标电流；
所述获取模块，还用于获取所述上一个周期的预设PWM占空比；
以及还用于采集所述上一个周期的第一实际电流；
所述处理模块，还用于根据所述预设PWM占空比及所述第一实际电流计算得到所述第一电流；
所述处理模块，还用于根据所述第一电流及所述目标电流计算当前周期的PWM占空比；
所述获取模块，还用于采集所述当前周期的第二实际电流；
所述处理模块，还用于根据所述PWM占空比及所述第二实际电流计算得到所述第二电流。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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Effective date of registration: 20201029 Address after: 401120, No. 2001, Golden Road, North New District, Chongqing, Yubei District Applicant after: Chongqing super force electric appliance Co.,Ltd. Address before: 400000, No. 2001, Golden Road, North New District, Chongqing Applicant before: CHONGQING CHAOLI HI-TECH Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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