CN113039383B - 用于诊断阀的异常状态的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例，提供了一种诊断阀的异常状态的方法，包括：将具有预定强度的电流施加到阀；基于根据所述电流的施加而来自该阀的反馈电流的强度以及该阀的两个端子之间的电压来估计该阀的电阻值；以及，当在第一时间点估计的该阀的电阻值与在第二时间点估计的该阀的电阻值之间的差值大于或等于阈值时，确定该阀中已经发生了异常。

Description

用于诊断阀的异常状态的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于诊断阀的异常状态的方法和装置。
背景技术
近年来，随着电子阀的性能得到明显提高，已经进行了很多尝试以将现有工程机械的液压系统中使用的机械式液压滑阀移除并用电子阀替代。
传统的液压滑阀不能保证阀的独立性，而电子阀使得能够实现独立的阀系统。应用了电子阀的独立阀技术被称为独立计量阀技术(IMVT)。
一台IMVT EXC机器包含并控制大约40个电子液压比例阀(EHPV)，以控制该机器的直接操作，即，该机器的使用(access)和移动。
所述EHPV由从电子控制单元(ECU)提供的脉宽调制(PWM)信号控制。图1是用于描述ECU控制EHPV的操作的电路图。
参考图1，ECU 10通过用PWM信号控制EHPV 20的两个端子之间的电压V1来确定要施加到EHPV 20的电流值。通过EHPV的电流被作为反馈电流I1重新输入到ECU 10。
ECU 10可以通过EHPV 20的两个端子之间的电压V1和反馈电流I1的强度来估计EHPV 20的当前电阻值R1。
(R1＝V1/I1)
由于EHPV 20具有独特的电阻特性，所以电阻值必须在第一值(最小值)和第二值(最大值)之间的范围内。当由ECU 10使用上述方法估计出的电阻值小于第一值或大于第二值时，可以确定已经发生了异常。
然而，这种诊断EHPV的异常的方法在某些情况下不可能做出准确的诊断。
图2是电路图，示出了一种不可能进行异常诊断的情况。
参考图2，假设第一EHPV 20和第二EHPV 21的电阻值落在正常范围内，但第一EHPV20和第二EHPV 21的负(-)端子彼此短接。
在这种情况下，假设ECU 10控制第一EHPV 20的两个端子之间的电压V1和第二EHPV 21的两个端子之间的电压V2，l第一EHPV 20的电流IR1的一部分或流过第二EHPV21的电流IR2的一部分可能流经短接线I’。
例如，当流过第一EHPV 20的电流IR1的一部分经由所述短接线流入第二EHPV 21的负(-)端子时，与没有发生短路的情况相比，输入到ECU 10的第一反馈电流I1的强度可能会降低，并且与没有发生短路的情况相比，第二反馈电流I2的强度可能会增加。
因此，与没有发生短路的情况相比，基于第一反馈电流I1估计的第一EHPV 20的电阻值可能增加；并且与没有发生短路的情况相比，基于第二反馈电流I2估计的第二EHPV 21的电阻值可能减少。
由于ECU 10识别出第一反馈电流I1的强度小于实际流过第一EHPV 20的电流IR1的强度，所以，就PWM控制而言，ECU 10可能会增加第一EHPV 20的两个端子之间的电压V1。然而，在实际中，由于第一EHPV 20的电阻值在正常范围内，所以ECU 10的控制会导致故障。
也就是说，在图2所示的情况下，ECU无法准确诊断EHPV的异常状态。
因此，需要一种在任何情形下都能够准确地确定EHPV的异常状态的技术。
发明内容
技术问题
为了克服上述缺点，本发明的一个目的是提供如下一种方法和装置：即使在存在阀的外部异常状况时，该方法和装置也可以提高对所述阀的异常状态的诊断准确性。
本发明的另一个目的是：即使在机器处于关机状态时，也允许诊断阀的异常状态。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种诊断阀的异常状态的方法，包括：将具有预定强度的电流施加到阀上；基于来自该阀的随着所述电流的施加而产生的反馈电流的强度以及该阀的两个端子之间的电压来估计该阀的电阻值；以及，当在第一时间点估计的该阀的电阻值与在第二时间点估计的该阀的电阻值之间的差值大于或等于阈值时，确定该阀中已经发生了异常。
所述电流强度可以小于该阀工作所需的最小电流强度。
电流的施加可以包括分别在第一时间点和第二时间点施加具有不同强度的第一电流和第二电流。
第一电流的强度可以小于该阀工作所需的最小电流强度，并且第二电流的强度可以大于该阀工作所需的最小电流强度。
本发明的另一方面提供了一种用于诊断阀的异常状态的装置，该装置包括阀控制器，该阀控制器被配置成：通过向阀施加具有预定强度的电流来估计该阀的电阻值，并且，当在不同时间点估计的该阀的电阻值之间的差值大于或等于阈值时，确定该阀中已经发生了异常。
本发明的有利效果
根据本发明的一个实施例，使用在不同时间点测量的阀的电阻值之间的差值来诊断该阀的异常状态，而不是使用在特定时间点估计的该阀的电阻值，从而可以提高对该阀的异常状况的诊断准确性。
此外，根据本发明的一个实施例，即使在机器处于关机状态时，也可以诊断阀的异常状态。
附图说明
图1是示出了一般的阀控制系统的图。
图2是用于描述阀控制系统中可能发生的异常状况的图。
图3是示出了根据本发明的一个实施例的、用于对阀进行控制并诊断该阀的异常的装置的图。
图4是用于描述根据本发明的一个实施例的诊断阀的异常状态的过程的流程图。
图5是示出了根据本发明的另一实施例的、用于对阀进行控制并诊断该阀的异常的装置的图。
图6是用于描述根据本发明的另一实施例的、诊断阀的异常状态的过程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更全面地描述本发明的示例性实施例，以便本发明所属领域的技术人员容易实践本发明。然而，本发明不限于本文中描述的示例性实施例，而是还可以以其它形式实施。而且，为了更清楚和简洁起见，图中省略了不相关的细节，并且在整个说明书中，相同或相似的元件由相同的附图标记表示。此外，为了便于说明，图中的部件的尺寸和厚度是任意示出的，因此以下的实施例不限于此。
在整个说明书中，应该理解，当一个元件被称为“连接”或“联接”到另一个元件时，它可以直接连接或联接到另一个元件，或者也可以存在中间元件。
在下文中，将参照附图来详细描述本发明的实施例。
图3是示出了根据本发明的一个实施例的、用于对阀进行控制并诊断该阀的异常的装置的图。
参考图3，根据本发明的一个实施例的用于诊断阀的异常的装置包括阀控制器100和阀200。可以看出，该装置具有与参考图1和2描述的常规系统相同的硬件配置。
也就是说，根据本发明，可以在不改变现有阀控制系统的硬件配置的情况下准确诊断阀的异常。
再次参考图3，阀控制器100控制阀200的整体操作，并诊断阀200的异常状态。
通过用脉宽调制(PWM)控制来控制阀200的两个端子之间的电压，阀控制器100把具有预定强度的电流施加到阀200。阀控制器100可以具有至少三种状态，包括关机状态、待机状态和开机状态。关机状态表明其上安装有图3所示系统的机器处于关机状态，并且在这种情况下，阀控制器100不向阀200提供任何电子信号。待机状态表明在该机器进入开机状态之后，阀200被提供有待机电流Is。待机电流Is的强度可能小于阀200工作所需的最小电流强度。最后，开机状态表明阀200被提供有其强度刚好足以使阀200工作的电流。
根据本发明的实施例的阀控制器100即使在关机状态和待机状态下也可以通过检测阀200的电阻值的变化来准确地诊断异常状态。下面将详细描述诊断方法。
阀200是在阀控制器100控制下操作的阀，并且可以实施为以下的阀：即，电子液压比例阀(EHPV)，其响应于从阀控制器接收到的信号而按比例控制液压系统的压力、流量或方向。然而，根据本发明的一个实施例的阀200应被理解为：除了EHPV之外，还包括其它阀，只要所述阀接收电子信号并根据该电子信号执行操作即可。
阀200由导体制成，并且该导体的电阻可随着温度而变化。当阀200具有正(+)温度系数时，电阻值随温度的升高而增加。阀200的温度可随着设备内的油温的变化、直接施加到阀200的电流值的变化、大气温度的变化等而变化。通常，温度随着时间逐渐变化，并且可以说，温度变化的速率不是突然变动的。因此，在阀200的根据温度变化的电阻值变化无法突然变动的前提下，可以准确地诊断阀200的异常状态。
图4是用于描述根据本发明的一个实施例的诊断阀的异常状态的方法的流程图。
在下文中，将参考图3和图4来描述根据本发明的一个实施例的诊断阀的异常的方法。
如上所述，阀控制器100在机器的关机状态、待机状态和开机状态下不同地工作，并且可以在待机状态下向阀200供应待机电流Is(S410)。
待机电流Is可以具有使得阀200不能工作的小的强度，并且例如可以具有约150mA的强度。
在阀控制器100供应待机电流Is之后，阀控制器100可以基于从阀200输入到阀控制器100的反馈电流If的强度以及阀200的两个端子之间的电压V来估计阀200的电阻值Rs(S420)。
Rs＝V/If
阀控制器在预定时间段或连续地使用上述方法来估计该阀的电阻值Rs，并将所估计的阀200的电阻值Rs存储在存储器中(S430)。
如上述所述，由于阀200的电阻值Rs无法突然变化，所以当所估计的阀200的电阻值Rs在短时间段内急剧变化时，可以确定阀200中已经发生了异常。
为了进行这种确定，阀控制器100确定在第一时间点T1估计的该阀的电阻值Rs1与在第一时间点T1之后的第二时间点T2估计的电阻值Rs2之间的差值是否大于或等于预定阈值(S440)。第一时间点T1和第二时间点T2之间的间隔和所述阈值可以是预设值。此外，所述阈值可以大致与第一时间点T1和第二时间点T2之间的间隔成比例。例如，当第一时间点T1和第二时间点T2之间的间隔为1秒时，所述阈值可以设置为3Ω(欧姆)。
当确定阀200的电阻值Rs的变化大于或等于阈值时，可以确定阀200中已经发生了异常。
具体地，当阀200的电阻值Rs的变化大于或等于所述阈值并且该变化“增加”时，可以输出表明电流强度低于正常水平的错误信息(“电流低于正常”错误)(S450)，而当该变化“减小”时，可以输出表明电流强度高于正常水平的错误信息(“电流高于正常”错误)(S460)。
同时，当阀200的电阻值Rs在预定时间间隔内的变化小于或等于所述阈值时，可以确定阀200处于正常状态(S470)。
图5是示出了根据本发明的另一实施例的、用于对阀进行控制并诊断该阀的异常的装置的图。
参考图5，可以看到其配置类似于图3所示的配置。
图6是用于描述根据本发明的另一实施例的、诊断阀的异常的方法的流程图。
在下文中，将参照图3、图5和图6来描述根据本发明的一个实施例的诊断阀的异常的方法。
当阀控制器100不向阀200提供任何电信号时，不可能诊断阀200的异常状态。也就是说，通常，在机器的关机状态下，无法诊断阀200的异常状态。
本实施例涉及即使在机器处于关机状态时也诊断该阀的异常状态。首先，当机器处于关机状态时，阀控制器100向阀200供应具有预定强度的电流Ie(S610)。
此时，电流的强度可类似于或等于使阀200工作的最小电流强度。
在阀控制器100供应具有这种强度的电流Ie之后，阀控制器100可以基于从阀200输入到阀控制器100的反馈电流If以及阀200的两个端子之间的电压V来估计阀200的电阻值Re(S620)。将所估计的电阻值Re存储在存储器中(S630)。
当机器处于待机状态时，阀控制器100向阀200供应待机电流Is,并且如上所述，基于供应待机电流Is时的反馈电流If来估计阀200的电阻值Rs。
阀控制器100将机器关机状态时所估计的该阀的电阻值Re与待机状态时所估计的该阀的电阻值Rs进行比较，并确定二者之间的差值是否大于或等于阈值(S640)。
该操作S640中的阈值例如可以是3Ω。
当确定在机器关机状态时所估计的该阀的电阻值Re与待机状态时所估计的该阀的电阻值Rs之间的差值大于或等于阈值时，可以确定阀200中已经发生了异常。
具体地，当在机器关机状态时所估计的该阀的电阻值Re比待机状态时所估计的该阀的电阻值Rs大了所述阈值或大了更多时，可以输出表明电流强度低于正常水平的错误信息(“电流低于正常”错误)(S650)，而当在机器关机状态时所估计的该阀的电阻值Re比待机状态时所估计的该阀的电阻值Rs小了所述阈值或小了更多时，可以输出表明电流强度高于正常水平的错误信息(“电流高于正常”错误)(S660)。
同时，当阀200的电阻值的变化小于或等于阈值时，可以确定阀200处于正常状态(S670)。
根据本发明的实施例，由于阀的异常状态是基于所估计的该阀的电阻值的变化来诊断的，所以可以提高对该阀的异常状况的诊断准确性。
具体地，在参照图2描述的情况下，即：即使多个阀之间已经发生了短路，由于所估计的该阀的电阻值没有变化，可以确定该阀本身不具有异常状况。
此外，根据本发明的实施例，即使在机器处于关机状态时，也可以诊断该阀的异常状况。
上文对本发明的描述是出于举例说明的目的，本领域技术人员将会理解，在不偏离发明的技术精神或关键特征的情况下，可以容易地做出其它具体的变型。
因此，上述的实施例应被认为是说明性的，而不是对所有方面的限制。例如，被描述为单一类型的每个部件都能够以分布式的方式实现。同样，被描述为分布式的部件能够以组合的方式实现。
本发明的范围不是由上述详细描述限定的，而是由所附的本发明的权利要求书限定的。还应理解，源自权利要求书及其同等物的定义和范围的所有修改或变型都落在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种诊断阀的异常状态的方法，包括：
由阀控制器将具有预定强度的电流施加到阀；
基于来自所述阀的随着所述电流的施加而产生的反馈电流的强度以及所述阀的两个端子之间的电压来估计所述阀的电阻值；以及
当在第一时间点估计的所述阀的电阻值与在第二时间点估计的所述阀的电阻值之间的差值大于或等于阈值时，确定所述阀中已经发生了异常，
其中，所述第一时间点和所述第二时间点之间的间隔是预设值，
并且其中，所述阀控制器通过以下方式施加所述电流：通过脉宽调制(PWM)控制来控制所述阀的所述两个端子之间的电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流的强度小于所述阀工作所需的最小电流强度，
并且其中，所述阈值与所述第一时间点和所述第二时间点之间的所述间隔成比例。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，施加所述电流包括：分别在所述第一时间点和所述第二时间点施加具有不同强度的第一电流和第二电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一电流的强度小于所述阀工作所需的最小电流强度，而所述第二电流的强度大于所述阀工作所需的最小电流强度。
5.一种用于诊断阀的异常状态的装置，包括阀控制器，所述阀控制器被配置成：通过向所述阀施加具有预定强度的电流来估计所述阀的电阻值，并且当在不同时间点估计的所述阀的电阻值之间的差值大于或等于阈值时，确定所述阀中已经发生了异常，
其中，所述不同时间点之间的间隔是预设值，
并且其中，所述阀控制器通过以下方式施加所述电流：通过脉宽调制(PWM)控制来控制所述阀的两个端子之间的电压。
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