比例电磁阀的等效电感测量方法及油压控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及比例电磁阀的控制领域，尤其涉及一种比例电磁阀的等效电感测量方 法及油压控制方法。
【背景技术】
[0002 ]液压比例电磁阀是重型车辆换挡变速控制系统和其他液压系统的关键元件。比例 电磁阀输出压力的精确与否对变速系统的换挡平稳性与舒适性有很大影响。在变速系统的 油温不发生很大改变的情况下，比例电磁阀输出油压P与其输入电流I呈一确定的函数关 系，其控制精度也较易得到保障。但在实际中，变速系统的油温不可避免地会出现相当大的 温度变化，导致比例电磁阀的输入输出关系发生变化，从而影响换挡性能。以前采用的应对 措施为结合温度传感器，标定出比例电磁阀在各个温度点下的输入输出函数关系，以此为 基础在不同温度点下，对比例电磁阀输入电流I对应的输出油压P进行预测。此方法虽然能 基本满足需要，但对每一个比例电磁阀进行标定，工作量巨大，而且标定过程需要温度传感 器。
[0003] 换挡系统油温对比例电磁阀输出油压P的影响，主要体现在对比例电磁阀的关键 元件--比例电磁铁的输出电磁力上。比例阀的输出油压P的大小是由输入电磁力大小决 定的。而根据等效气隙磁导法，电磁力大小受比例电磁铁的输入电流I和等效电感Ld两个因 素的影响。在系统油温不变的情况下，等效电感Ld也不变。所以在这种情况下比例电磁阀输 出油压P的大小只取决于输入电流I的大小。而在系统油温变化较大时，等效电感Ld的大小 也随之变化，这就是比例阀输入输出关系发生变化的原因。
[0004] 比例电磁阀等效电感在线测量方法之前之所以没有引起重视的原因在于，相比于 等效电阻R，等效电感Ld的测量要困难得多。等效电感L d的测量需要先求得等效电路的时间 常数，准确的时间常数测量的困难之处在于需要相当多的数据点进行拟合以保证精度，且 要克服反电动势的影响。等效电感Ld测量的困难之处还在于，电感是关于温度和电流I的二 元函数，即使在同一温度下，也会随着电流I的改变而改变。要找出决定比例电磁铁输出电 磁力的等效电感Ld，也需要一定的分析和处理技巧。
【发明内容】
[0005] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种比例电磁阀的等效电感 测量方法及油压控制方法，其能准确的测量出控制过程中比例电磁阀的等效电感，并且无 需利用温度传感器就能依据得到的等效电感准确的控制比例电磁阀的输出油压。
[0006] 为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种比例电磁阀的等效电感测量 方法，其包括步骤1至步骤5。
[0007] 步骤1:对比例电磁阀输入pmi信号，并利用数据采集模块采集输入的电压信号的 数据点和对应的电流信号的数据点，进而得到稳态电流电压波形;其中PWM信号的频率为f Hz，占空比D %，P丽信号的电压幅值为E;数据采集模块的采样频率为F Hz，在P丽信号的一 个周期内，采集的电压信号的数据点数和对应的电流信号的数据点数：
[0008]
[0009] PWM信号的输出c个周期的电压信号，采集到的总的数据点数为c · η。
[0010] 步骤2:从采集的数据中提取电流曲线:PWM信号输入的电压只有0V和Ε两个状态， 若电压从0V跳变到Ε的时间点为，电压从Ε跳变到0V的时间点为t 2,那么在七~^的时间段 内电流信号为上升状态，得到的电流曲线为上升曲线;在步骤1中采集的数据点中电压从0V 跳变到E的所有跳变点的集合为1^，电压从E跳变到0V的所有跳变点的集合为的求 取方法为：
[0011] 如果V〇lt(m+l)-V〇ltm>El，那么Ti(k) =tm;
[0012] 如果乂〇11：(111+1)-￥〇11：111〈-已1，那么丁2(1〇 = 1：111;
[0013] 其中，tm代表第m点的时刻，Vo 1U代表第m点的电压值，k e (〇，m)，Ei = 0 · 8E。
[0014] 如果TsdKTKl)，则去除T2(l)对应的电流信号数据点；如果h的数据点数比T2的 数据点数多一个，则去掉!^的最后一个对应的电流信号的数据点，保证?^υΧΓΚ?)且对应 的电流信号的数据点数相同；那么在任意的时间段TKIO-I^k)对应的电流曲线为第k段的 电流曲线，该电流曲线对应的电流函数为I(k)，由此可以提取出采集的数据点对应的所有 电流曲线以及电流函数。
[0015] 步骤3:对得到的所有电流曲线进行消除噪声处理:对于PWM信号当相邻的j个电流 曲线的时间间隔在2 · j以内时，视为电气特性参数没有变化，将这j个电流曲线通过下式求 和平均处理，以达到消除噪声的作用：
[0016]
[0017] 其中，Io(k)为消除噪声后的电流函数，I(k)为截取的第k段电流函数。
[0018] 步骤4:对消除噪声后的电流曲线进行多项式曲线拟合，得到电感变化曲线。因为 比例电磁铁电路可看成一阶电阻电感串联电路，与普通一阶电路不同的是，其电感是个变 量，也就是说系统的时间常数不是恒定的，在这种情况下，不能用简单的指数型函数进行拟 合。
[0019] 比例电磁铁电路中的平均电流为1，1由采集到的所有消除噪声后的电流函数1〇 (k)中的电流求和平均得到;比例电磁铁电路中的等效电阻为R，
[0020]
[0021] 当电感保持不变时，比例电磁铁电路中的电感为L，那么电流变化关系满足如下的 函数关系式：
[0022]
[0023] 其中，i(t)为电流i与时间t的关系函数，i(0)为初始电流，i(〇〇)为饱和电流。
[0024] 当电感变化时，将电感作为电流的函数L(i)，将电流i的变化过程分为1段，每一段 Δ t内的电感看做常量LP，那么在整个过程中，电流变化满足如下的函数关系式：
[0025]
[0026] 当1趋于无穷大时，电流的变化函数如下：
[0027]
[0028] 其中，i(0)为初始电流，i(⑴）为饱和电流，且i(⑴）= I/(D%);
[0029] 对上式求导，得到电感随时间t的关系函数L(t):
[0030] L(t)=R*(i(°°)-i(t))/(di/dt)。
[0031] 补充推导过程如下：
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036] 得到：L(t)=R*(i(°°)-i(t))/(di/dt)。
[0037] 步骤5:剔除电感函数L(t)中的偏差部分，得到有效的等效电感Ld。
[0038] 虽然对电流曲线进行多项式曲线拟合的效果较好，但是电流曲线的起始和终止阶 段会存在较大的偏差，影响结果的准确度;剔除偏差较大的起始和终止阶段，并保留中间变 化平稳的中间阶段，以得到修正的电感函数
[0039] 如果dL(t)/dt<M，那么l/(t)=L(t)，其中Μ为依据电感函数L(t)及其导数人为设 定的值。
[0040] 再对修正的电感函数l/(t)取平均，即得到所求的有效的等效电感Ld:
[0041] Ld=mean(L/ (t)) 〇
[0042] 在第二方面，本发明提供了一种油压控制方法，其采用本发明第一方面的比例电 磁阀的等效电感测量方法，并标定所述比例电磁阀的输出油压P与输入电流I和等效电感Ld 的关系曲线P = f (Ld，I)，然后依据对比例电磁阀输入PWM信号控制比例电磁阀的输出油压 P〇
[0043] 本发明的有益效果如下：
[0044] 在根据本发明的比例电磁阀的等效电感测量方法中，避开对温度的测量，直接利 用采集的比例电磁阀的电流曲线得到比例电磁阀的电感的关系函数L (t )，准确的测量出控 制过程中比例电磁阀的等效电感;而对电流曲线的消噪处理，能够保证采集的电流曲线的 有效性，剔除电感函数中的偏差部分，能够提尚比例电磁阀的等效电感的准确度。
[0045] 在根据本发明的油压控制方法中，不需要利用温度传感器来标定油温对电磁阀输 出的油压P影响，而直接将油温的变化反应在比例电磁阀的等效电感的变化上，通过利用上 述的比例电磁阀的等效电感测量方法测量的等效电感Ld以及输入电流I来准确的控制比例 电磁阀输出的油压P，简化油压控制的结构以及温度传感器标定的工作量。
【附图说明】
[0046] 图1为根据本发明的比例电磁阀的等效电感测量方法及油压控制方法的原理示意 图。
【具体实施方式】
[0047] 下面参照附图来详细说明本发明的比例电磁阀的等效电感测量方法及油压控制 方法。
[0048] 首先说明根据本发明第一方面的比例电磁阀的等效电感测量方法。
[0049] 参照图1，根据本发明的比例电磁阀的等效电感测量方法包括步骤1至步骤5。
[0050] 步骤1:对比例电磁阀输入信号，并利用数据采集模块采集输入的电压信号的 数据点和对应的电流信号的数据点，进而得到稳态电流电压波形;其中PWM信号的频率为f Hz，占空比D %，P丽信号的电压幅值为E;数据采集模块的采样频率为F Hz，在P丽信号的一 个周期内，采集的电压信号的数据点数和对应的电流信号的数据点数：
[0051]
[0052] P丽信号的输出c个周期的电压信号，采集到的总的数据点数为c · η。
[0053] 步骤2:从采集的数据中提取电流曲线:PWM信号输入的电压只有0V和Ε两个状态， 若电压从0V跳变到Ε的时间点为，电压从Ε跳变到0V的时间点为t 2,那么在七~^的时间段 内电流信号为上升状态，得到的电流曲线为上升曲线;在步骤1中采集的数据点中电压从0V 跳变到E的所有跳变点的集合为1^，电压从E跳变到0V的所有跳变点的集合为的求 取方法为：
[0054] 如果V〇lt(m+l)-V〇ltm>El，那么Ti(k) =tm;
[0055] 如果乂〇11:(111+1)-￥〇11：111〈41，那么12(10 = 1：111;
[0056] 其中，U代表第m点的时刻，Vo 1U代表第m点的电压值，k e (〇，m)，Ei = 0.8E。
[0057] 如果TsdKTKl)，则去除T2(l)对应的电流信号数据点；如果h的数据点数比T2的 数据点数多一个，则去掉!^的最后一个对应的电流信号的数据点，保证?^υΧΓΚ?)且对应 的电流信号的数据点数相同；那么在任意的时间段TKIO-I^k)对应的电流曲线为第k段的 电流曲线，该电流曲线对应的电流函数为I(k)，由此可以提取出采集的数据点对应的所有 电流曲线以及电