CN114922795A - 燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路 - Google Patents

燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路。燃油加热器柱塞泵的降噪方法包括以下步骤：检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值，计算所述电流值与标定电流值之间的电流差值；如果所述电流差值大于预设值，则根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压；重复上述步骤，直至所述电流差值小于或等于所述预设值。上述的燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路通过检测柱塞泵的电磁铁的电流值，在电流值与标定电流值之间的电流差值超过预设值时，根据该电流差值调整电磁铁的电压，从而可以降低电流差值至小于或者等于预设值，实现电磁铁的吸力基本恒定，从而可以改善电磁铁因吸力变化而导致柱塞泵噪声变大的问题。

Description

燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路
技术领域
本公开涉及属于新能源车辆辅助热管理领域，尤其是一种燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路。
背景技术
新能源车辆因采用动力电池提供能源，具有静音、供能效率高等有点。但由于动力电池的存储容量的限制，难以在供能的同时为车辆提供热量。为此，在一些新能源车辆中，还可以设置燃油加热器以通过燃油燃烧为新能源车辆供热。燃油加热器需要柱塞泵将油液脉冲式泵入燃烧器内燃烧。柱塞泵具有价格低廉、应用成熟方便等优点，但由于柱塞泵需要使用电磁铁通过线圈通电产生的吸力移动泵油，在电磁铁移动过程中，不可避免地会产生噪声，尤其是当电磁铁的吸力变化时，电磁铁的噪声更为明显。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路，旨在改善燃油加热器柱塞泵的噪声问题。
为此，本发明首先提供了一种燃油加热器柱塞泵的降噪方法，包括以下步骤：
检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值，计算所述电流值与标定电流值之间的电流差值；
如果所述电流差值大于预设值，则根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压；
重复上述步骤，直至所述电流差值小于或等于所述预设值。
优选地，检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值包括：
通过连接所述电磁铁的反馈线路将流经所述电磁铁的电流导引至控制器的电流采样端以检测所述电流值。
优选地，根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压包括：根据所述电流差值调整所述电压的占空比来调整所述电磁铁的电压的有效值。
优选地，根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压包括：
根据下式调整所述电压的占空比：
Figure BDA0003685427270000021
其中，I为所述电磁铁的电流值，U为所述电磁铁的电压值，R为所述电磁铁的电阻值，D为所述电压的占空比。
优选地，调整所述电磁铁的电压包括：
控制器通过向所述电磁铁输出斩波信号控制所述电磁铁的电压，并根据所述电流差值调整所述斩波信号的占空比。
优选地，还包括：检测所述柱塞泵的温度，如果所述温度低于预设值，则导通所述电磁铁，使得所述电磁铁的温度大于或者等于所述预设值。
此外，本发明还提供了一种燃油加热器柱塞泵的控制电路，包括：
驱动电路，连接所述柱塞泵的电磁铁，用于在闭合时驱动所述柱塞泵的电磁铁牵引所述柱塞泵的柱塞泵出燃油；
反馈电路，连接所述电磁铁，用于反馈所述电磁铁的工作电流；
控制器，连接所述驱动电路和所述反馈电路，用于根据所述反馈电路反馈的电流值，执行如权利要求1-5任一项所述的降噪方法，通过所述驱动电路控制所述电磁铁。
优选地，所述驱动电路包括开关器件，所述开关器件连接所述电磁铁的线圈。
优选地，所述反馈电路还包括放大器，所述放大器的输入端连接所述电磁铁的线圈，输出端连接所述控制器的采样端口。
优选地，还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器，所述温度传感器连接所述控制器，用于检测所述柱塞泵的温度，在所述温度低于预设值时，所述控制器通过所述驱动电路控制所述电磁铁的线圈导通预设时间以预设所述柱塞泵。
相较于现有技术，上述的燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路通过检测柱塞泵的电磁铁的电流值，在电流值与标定电流值之间的电流差值超过预设值时，根据该电流差值调整电磁铁的电压，从而可以降低电流差值至小于或者等于预设值，实现电磁铁的吸力基本恒定，从而可以改善电磁铁因吸力变化而导致柱塞泵噪声变大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，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是燃油加热器柱塞泵的控制电路的原理图。
图2是燃油加热器柱塞泵的降噪方法的流程图。
主要元件符号说明
控制器 10
斩波信号输出端 11
AD电流采样端 12
温度检测端 13
驱动电路 20
线圈 21
反馈电路 30
相差放大器 31
温度检测电路 40
温度传感器 41
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都属于本公开保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。
在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
发明人在实践过程中发现，柱塞泵随着工作状况的变化或者工作时长增加，柱塞泵的电磁铁的线圈21的电阻会改变。根据电磁铁的吸力公式：
Figure BDA0003685427270000041
其中，B0为磁场大小(特斯拉，T)，S0为柱塞的横截面的面积(m2)，F为线圈21产生的吸力(牛顿，N)。
有上式可以看出，电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感应强度B0的平方成正比。当柱塞泵的结构固定时，通过改变磁场大小即可以调整改变吸力F的大小。
磁场强度的计算公式如下：
B0＝μ0×N×I
其中，μ0为常数，N为柱塞泵的电磁铁的线圈21匝数，I为线圈21中的电流(A)。
由磁场强度公式可知，当线圈21匝数N保持不变时，通过改变线圈21的导线中的电流I，从而改变磁场强度。由于线圈21的电阻在环境状况或者工作时长影响下，可能会导致变化，在向线圈21施加的电压不变的情况下，线圈21的电流I会变化而影响线圈21的磁场B0。
为此，有必要提供一种降噪方法，于上述的燃油加热器柱塞泵的控制电路实现根据电流的变化调整电压，从而可以在电阻变化的情况下仍能保持电流的变化在预设值之内，从而保持线圈21的吸力基本不变，维持电磁铁的吸力恒定，降低柱塞泵的工作噪声。
图1是燃油加热器柱塞泵的控制电路的原理图。如图1所示，燃油加热器柱塞泵的控制电路包括控制器10、驱动电路20、反馈电路30和温度检测电路40。控制器10可以通过驱动电路20驱动燃油加热器柱塞泵的电磁铁动作，实现脉冲式泵油动作，通过反馈电路30获取电磁铁的电流大小，以及通过温度检测电路40获取活塞油泵的环境温度。
控制器10安装的各类程序和数据，用于控制柱塞泵的电磁铁的动作，控制器10包含但不限于中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)、微控制单元(MicroControllerUnit，MCU)等用于解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据的装置。本实施方式中，控制器10包括三个端口：斩波信号输出端11、AD电流采样端12和温度检测端13，其中，斩波信号输出端11为输出端，连接于驱动电路20，用于输出PWM斩波信号。AD电流采样端12为输入端，用于接收反馈电路30反馈的电流信号，控制器10内部相应模块对接收的电流信号进行AD采样，实现电流信号的数字化处理。温度检测端13为输入端，用于接收温度检测电路40的电流或者电压信号，控制器10内部对应的模块可以对该电流或电压信号进行采样处理，转换为数字信号以获取燃油加热器柱塞泵的环境温度。
驱动电路20连接所述柱塞泵的电磁铁，用于在闭合时驱动所述柱塞泵的电磁铁牵引所述柱塞泵的柱塞泵出燃油。本实施方式中，驱动电路20包括开关器件，所述开关器件连接所述电磁铁的线圈21。具体的，开关器件包括三极管Q1和Q2，以及MOS管Q3，三极管Q1为PNP型三极管，基极连接控制器10的斩波信号输出端11，集电极连接三极管Q2的基极。三极管Q2为NPN型三极管，其集电极连接MOS管的栅极。柱塞泵的电磁铁的线圈21一端连接电源，另外一端连接MOS管，通过MOS管两端的连通或者关断，可以控制线圈21的连通或者关断。在使用过程中，MOS管导通动作时，线圈21从电源得到产生吸力而在柱塞泵内移动泵出油液。在MOS管断开时，线圈21失电使得柱塞泵在复位弹簧的作用下服务。通过控制器10产生的斩波信号，经三极管Q1和Q2，控制MOS管导通或者关闭，实现线圈21的得电-失电循环，从而可以控制电磁铁持续循环动作，脉冲式地向燃烧器泵送油液。
反馈电路30连接所述电磁铁，用于反馈所述电磁铁的工作电流。本实施方式中，反馈电路30包括相差放大器31，相差放大器31的输入端连接MOS管，从而可以导入线圈21的电流。相差放大器31的输出端连接控制器10的AD电流采样端12，用于接收经相差放大器31放大的电流信号。在工作过程中，可以通过反馈电路30实时检测电磁铁的线圈21的电流的大小(即电流值)。
所述温度检测电路40包括温度传感器41，所述温度传感器41连接所述控制器10，用于检测所述柱塞泵的环境温度。在所述温度低于预设值时，所述控制器10通过所述驱动电路20控制所述电磁铁的线圈21导通预设时间以预设所述柱塞泵。
图2是燃油加热器柱塞泵的降噪方法的流程图。降噪方法基。如图2所示，降噪方法包括步骤S201～S203。
步骤S201：检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值。本步骤中，通过连接所述电磁铁的反馈线路将流经所述电磁铁的电流导引至控制器10的电流采样端以检测所述电流值。具体的，可以通过反馈电路30获取流经电磁铁的线圈21的电流值，控制器10内部的对应模块可以将电流信号转换为相应的数字信号，实时获取线圈21的电流的电流值。
步骤S202：计算所述电流值与标定电流值之间的电流差值。本步骤中，控制器10可以根据获取的电流值和存储在控制器10内部存储空间的标定电流值进行差运算，得到电流值与标定电流值的绝对值，即电流差值。
步骤S203：如果所述电流差值大于预设值，则根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压。本步骤中，根据所述电流差值调整所述电压的占空比来调整所述电磁铁的电压的有效值。具体的，根据下式调整所述电压的占空比：
Figure BDA0003685427270000061
其中，I为所述电磁铁的电流值，U为所述电磁铁的电压值，R为所述电磁铁的电阻值，D为所述电压的占空比。控制器10通过向所述电磁铁输出斩波信号控制所述电磁铁的电压，并根据所述电流差值调整所述斩波信号的占空比。
最后，重复上述步骤，直至所述电流差值小于或等于所述预设值。
此外，发明人在实践过程中还发现，低温时油泵内胶塞变硬，也会导致柱塞泵的工作噪声增大。为此，本实施方式中，在柱塞泵工作前，控制器10通过温度检测电路40检测环境温度。如果所述温度低于预设值，则导通所述电磁铁，使得所述电磁铁的温度大于或者等于所述预设值，通过给柱塞泵一定的预热电压并保存一段时间，从而达到预热柱塞泵的内胶塞的目的从而减少油泵工作时的噪声。
上述的燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路通过检测柱塞泵的电磁铁的电流值，在电流值与标定电流值之间的电流差值超过预设值时，根据该电流差值调整电磁铁的电压，从而可以降低电流差值至小于或者等于预设值，实现电磁铁的吸力基本恒定，不仅可以改善电磁铁因吸力变化而导致柱塞泵噪声变大的问题，而且可以保证电磁铁能够保持足够的脉冲吸力而保证供油的可靠性。
此外，上述的燃油加热器柱塞泵的降噪方法及控制电路还通过在柱塞泵工作前检测环境温度，通过对柱塞泵的线圈21持续导电而产生的热量对柱塞泵进行预热，从而可以降低内胶塞的硬度，进一步改善柱塞泵的噪声问题。
在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值，计算所述电流值与标定电流值之间的电流差值；
如果所述电流差值大于预设值，则根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压；
重复上述步骤，直至所述电流差值小于或等于所述预设值。
2.如权利要求1所述的燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，检测所述柱塞泵的电磁铁的电流值包括：
通过连接所述电磁铁的反馈线路将流经所述电磁铁的电流导引至控制器的电流采样端以检测所述电流值。
3.如权利要求2所述燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压包括：根据所述电流差值调整所述电压的占空比来调整所述电磁铁的电压的有效值。
4.如权利要求3所述燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，根据所述电流差值调整所述电磁铁的电压包括：
根据下式调整所述电压的占空比：
Figure FDA0003685427260000011
其中，I为所述电磁铁的电流值，U为所述电磁铁的电压值，R为所述电磁铁的电阻值，D为所述电压的占空比。
5.如权利要求4所述燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，调整所述电磁铁的电压包括：
控制器通过向所述电磁铁输出斩波信号控制所述电磁铁的电压，并根据所述电流差值调整所述斩波信号的占空比。
6.如权利要求1所述燃油加热器柱塞泵的降噪方法，其特征在于，还包括：检测所述柱塞泵的温度，如果所述温度低于预设值，则导通所述电磁铁，使得所述电磁铁的温度大于或者等于所述预设值。
7.一种燃油加热器柱塞泵的控制电路，其特征在于，包括：
驱动电路，连接所述柱塞泵的电磁铁，用于在闭合时驱动所述柱塞泵的电磁铁牵引所述柱塞泵的柱塞泵出燃油；
反馈电路，连接所述电磁铁，用于反馈所述电磁铁的工作电流；
控制器，连接所述驱动电路和所述反馈电路，用于根据所述反馈电路反馈的电流值，执行如权利要求1-5任一项所述的降噪方法，通过所述驱动电路控制所述电磁铁。
8.如权利要求7所述的燃油加热器柱塞泵的控制电路，其特征在于，所述驱动电路包括开关器件，所述开关器件连接所述电磁铁的线圈。
9.如权利要求7所述的燃油加热器柱塞泵的控制电路，其特征在于，所述反馈电路还包括放大器，所述放大器的输入端连接所述电磁铁的线圈，输出端连接所述控制器的采样端口。
10.如权利要求7所述的燃油加热器柱塞泵的控制电路，其特征在于，还包括温度检测电路，所述温度检测电路包括温度传感器，所述温度传感器连接所述控制器，用于检测所述柱塞泵的温度，在所述温度低于预设值时，所述控制器通过所述驱动电路控制所述电磁铁的线圈导通预设时间以预设所述柱塞泵。
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