专利汇可以提供一种用于电动汽车增程器的电子节气门装置和控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且针对 电动车 对 增程器 的迫切需求,本 发明 提供一种用于电动 汽车 增程器的 电子 节气 门 装置,包括 加速 踏板 位置 传感器 、节气门 位置传感器 、节气门 电子控制单元 ECU、节气门执行器、 发动机 和电子节气门。本发明还提供一个采用本发明装置的控制方法:步骤一,获取车辆的工作参数;步骤二,测算车辆当前的发动机的转速和电子节气门的开度,判定发动机当前处于停机工作状态、启动工作状态、 怠速 工作状态还是发电工作状态;步骤三,根据四种工作状态,对电子节气门的开度大小进行控制:步骤四,根据四种工作状态,对发动机进行点火提前 角 。本发明的有益的技术效果为:本产品及控制方法模式简单可靠;能够提高电动车的动 力 性、经济性、续航里程。,下面是一种用于电动汽车增程器的电子节气门装置和控制方法专利的具体信息内容。
1.一种用于电动汽车增程器的电子节气门装置,包括加速踏板位置传感器(1)、节气门位置传感器(2)、节气门电子控制单元ECU(3)、节气门执行器(4)、发动机(5)和电子节气门(6);电子节气门(6)设置在发动机(5)内,并通过节气门执行器(4)与节气门电子控制单元ECU(3)相连接;发动机(5)上设有节气门位置传感器(2),用以实时检测电子节气门(6)的开合状态;节气门电子控制单元ECU(3)分别与加速踏板位置传感器(1)、节气门位置传感器(2)、发动机电子控制单元和自动变速器电子控制单元相连接;加速踏板位置传感器(1)将需要加速或减速的信息传递给节气门电子控制单元ECU(3),再由节气门电子控制单元ECU(3)计算出相应的最佳节气门位置并向发出控制信号给节气门执行器(4)发出控制指令,由节气门执行器(4)将电子节气门(6)开到节气门电子控制单元(3)计算出的最佳节气门开度位置;此外,节气门电子控制单元ECU(3)分别自发动机电子控制单元、自动变速器电子控制单元以及节气门位置传感器(2)获取车辆自身的实时车况信息以及电子节气门(6)的实时位置情况,对电子节气门(6)的最佳位置进行不断的修正,使得电子节气门(6)的开度达到车辆行驶的理想位置;
其特征在于:加速踏板位置传感器(1),由两个无触点线性电位器传感器组成,加速踏板位置传感器(1)产生反应加速踏板行程大小和变化速率的电压信号并输入节气门电子控制单元ECU(3);通过连杆转动机构(7)将电子节气门(6)与节气门执行器(4)相互连接;
连杆转动机构(7)的杆身垂直连接有短杆(10),在短杆(10)运动方向分别设有左侧限位块(11)和右侧限位块(12),在左侧限位块(11)的右端设有F形限位件(13),F形限位件(13)相对于左侧限位块(11)左右移动,F形限位件(13)的杆身上依次设有竖直向下的第一限位杆(14)和第二限位杆(15);其中,通过一根复位弹簧(9)将第一限位杆(14)的左侧与左侧限位块(11)的右端相连接,通过另一根复位弹簧(9)将第二限位杆(15)的左侧与短杆(10)的右端相连接,第一限位杆(14)的底部低于短杆(10)的顶部,即通过复位弹簧(9)将连杆转动机构(7)向相反方向进行牵引,确保当在节气门电子控制单元ECU(3)有故障时,与连杆转动机构(7)相连接的电子节气门(6)的转角能够回复到由两根复位弹簧(9)共同确定的平衡位置,确保发动机(5)能正常工作;
初始状态下,电子节气门(6)在复位弹簧(9)的作用下处于平衡位置,当节气门执行器(4)驱动连杆转动机构(7)向左运动,当短杆(10)与左侧限位块(11)相接触时,即达到连杆转动机构(7)向左运行的限位位置,此时电子节气门(6)处于全开状态;当节气门执行器(4)驱动连杆转动机构(7)向右运动,当短杆(10)与右侧限位块(12)相接触时,即达到连杆转动机构(7)向右运行的限位位置,此时电子节气门(6)处于全闭状态;
在电子节气门(6)上设有两个节气门位置传感器(2);上述两个节气门位置传感器(2)输出的电压信号随电子节气门(6)的开度增加而呈反比,且上述两个节气门位置传感器(2)输出的电压信号之和始终等于节气门位置传感器(2)的供电总电压,实现两个节气门位置传感器(2)信号的相互检测;节气门执行器(4)为一个控制电机;节气门执行器(4)的输出转矩和脉宽调制信号的占空比成正比,节气门执行器(4)的旋转方向受与电子节气门(6)相连的复位弹簧控制的;当节气门执行器(4)接收到的占空比恒定时,节气门执行器(4)的输出转矩与同电子节气门(6)相连的复位弹簧的阻力矩保持平衡时,确保节电子节气门(6)的气门开度不变;当节气门执行器(4)接收到的占空比增大时,节气门执行器(4)的驱动力矩克服复位弹簧的阻力矩,电子节气门(6)的节气门开度增大;当节气门执行器(4)接收到的占空比减小时,节气门执行器(4)输出转矩小于复位弹簧的阻力矩,电子节气门(6)的节气门开度也随之减小。
2.采用如权利要求1所述一种用于电动汽车增程器的电子节气门装置的控制方法,其特征在于按如下的步骤进行控制:
步骤一:由节气门电子控制单元ECU(3)获取车辆的工作参数:曲轴位置信号、凸轮轴位置信号、实际节气门开信号度、进气压力信号、进气温度信号和冷却液温度信号;
步骤二:由节气门电子控制单元ECU(3)根据步骤一中获取的信号测算车辆当前的发动机(5)的转速和电子节气门(6)的开度,判定发动机(5)当前处于停机工作状态、启动工作状态、怠速工作状态还是发电工作状态;
步骤三:根据步骤二判断而得到的四种工作状态,分别按下列公式计算出相应的目标节气门开度,对电子节气门(6)的开度大小进行控制:
3.1停机工作状态或启动工作状态
由发动机(5)的水温和转速,确定电子节气门(6)的开度大小;
停机工作状态或启动工作状态下的电子节气门目标开度ETC_SP是通过查询一二维表得到的函数值,该二维表以水温和转速为自变量,输出电子节气门目标开度ETC_SP;电子节气门开度ETC_SP=f(水温,转速)随水温的升高而值变小,随转速的升高而值变小;
3.2怠速工作状态
由怠速基本开度、转速闭环PID调节开度,以及风扇和温度补偿三部分组成;
怠速时的节气门开度ETC_SP为怠速基本开度ETC_SP_IS_BAS和转速闭环PID调节开度ETC_SP_IS_PID和风扇和温度补偿ETC_SP_ADD_LOAD之和;
ETC_SP=ETC_SP_IS_BAS+ETC_SP_IS_PID+ETC_SP_ADD_LOAD;
怠速基本开度ETC_SP_IS_BAS按照发动机有无空调,当前行车驻车状态进行分类,根据不同的状态分别查询相应状态下的两个一维表,将查表得到的函数值相加即是怠速基本开度ETC_SP_IS_BAS;两个一维表分别以水温和进气温度为自变量,分别输出不同水温和不同进气温度下对应的节气门开度值;
转速闭环PID调节开度ETC_SP_IS_PID是发动机怠速状态下的节气门电子控制单元ECU(3)的转速闭环控制的输出量,该转速闭环控制采用的是PID调节器,其P项值ETC_SP_IS_P、I项值ETC_SP_IS_I和D项值ETC_SP_IS_D分别采用标定表来实现;其中,P项值ETC_SP_IS_P和I项值ETC_SP_IS_I的标定表均是以转速偏差为自变量的一维表,通过查询该一维表所查得的函数值即是节气门开度的P项值ETC_SP_IS_P的调节量和I项值ETC_SP_IS_I的调节量;D项值ETC_SP_IS_D的标定表以当前转速偏差和上一次转速偏差的差值为自变量的一维表,通过查询该一维表所的查得的函数值即是节气门开度的D项值ETC_SP_IS_D的调节量;节气门电子控制单元ECU(3)通过计算当前工作设定转速与采集的实时实际转速之差作为转速偏差,分别查询PID调节器的P项表和I项表;此外,节气门电子控制单元ECU(3)通过计算当前转速偏差和上一次转速偏差的差值,查询PID调节器的D项表,并按照以下算法得到在n时刻条件下,由转速闭环PID调节器测算出的电子节气门(6)的节气门目标开度ETC_SP:
ETC_SP_IS_I_SUM (n) = ETC_SP_IS_I_SUM (n-1) + ETC_SP_IS_I (n);
ETC_SP = ETC_SP_IS_P + ETC_SP_IS_I_SUM+ETC_SP_IS_D;
风扇和温度补偿ETC_SP_ADD_LOAD分为风扇负载补偿ETC_SP_ADD_FAN和进气温度的节气门开度修正ETC_SP_FAC_TIA两部分组成;
其中风扇负载补偿根据有无风扇、高低速风扇状态查询各相应状态下的标定值,该标定值作为风扇负载补偿中的稳态情况下的补偿量;此外,当风扇状态在有无风扇、高低速风扇之间变化情况下,风扇负载补偿在稳态风扇负载补偿的基础上附加一个瞬态风扇负载补偿,该瞬态风扇负载补偿在风扇状态变化时刻查询一标定值;此外,瞬态风扇负载补偿将按该标定值按一定梯度逐渐变化到零值;
进气温度的节气门开度修正ETC_SP_FAC_TIA通过查询以进气温度为自变量的一维表而得到的函数值,该函数值就是进气温度的节气门开度修正ETC_SP_FAC_TIA;
3.3发电工作状态
由基于发电目标转速的转速闭环PID调节模块来决定;节气门电子控制单元ECU(3)根据发电目标转速和实际转速的偏差输入给PID模块进行调节,最终的调节量为电子节气门(6)的目标开度位置ETC_SP_GE_PID;其P项值ETC_SP_GE_P、I项值ETC_SP_GE_I和D项值ETC_SP_GE_D分别采用标定表来实现;其中,P项值ETC_SP_GE_P和I项值ETC_SP_GE_I的标定表均是以转速偏差为自变量的一维表,通过查询该一维表所查得的函数值即是节气门开度的P项值ETC_SP_GE_P的调节量和I项值ETC_SP_GE_I的调节量;D项值ETC_SP_GE_D的标定表以当前转速偏差和上一次转速偏差的差值为自变量的一维表,通过查询该一维表所的查得的函数值即是节气门开度的D项值ETC_SP_GE_D的调节量;节气门电子控制单元ECU(3)通过计算当前工作设定转速与采集的实时实际转速之差作为转速偏差,分别查询PID调节器的P项表和I项表;此外,节气门电子控制单元ECU(3)通过计算当前转速偏差和上一次转速偏差的差值,查询PID调节器的D项表,并按照以下算法得到在n时刻条件下,由转速闭环PID调节器测算出的电子节气门(6)的节气门目标开度ETC_SP:
ETC_SP_GE_I_SUM (n) = ETC_SP_GE_I_SUM (n-1) + ETC_SP_GE_I (n);
ETC_SP = ETC_SP_GE_P + ETC_SP_GE_I_SUM+ETC_SP_GE_D;
步骤四:根据步骤二判断而得到的四种工作状态,由节气门电子控制单元ECU(3)对发动机(5)进行点火提前角,即发动机(5)的点火时机的控制:首先,对发动机(5)的当前进气压力和温度进行信号采样,依据进气压力、温度、以及速度-密度公式和空燃比公式计算得出发动机(5)的最佳进气流量和相应的发动机(5)喷油量;随后,对上述估算得到的喷油量进行瞬态喷油补偿,得到最终喷油量;最后由对节气门电子控制单元ECU(3)控制发动机(5)按此数值配合电子节气门(6)的开度大小进行喷油。
3.如权利要求2所述的一种用于电动汽车增程器的电子节气门装置的控制方法,其特征在于:节气门电子控制单元ECU(3)的转速闭环控制采用的是PI调节器,其P项值ETC_SP_P和I项值ETC_SP_I分别采用标定表来实现;其中,P项值ETC_SP_P和I项值ETC_SP_I的标定表均是以转速偏差为自变量的一维表,通过查询该一维表所查得的函数值即是节气门开度的P项值ETC_SP_P的调节量和I项值ETC_SP_I的调节量;
节气门电子控制单元ECU(3)通过计算当前工作设定转速与采集的实时实际转速之差作为转速偏差,分别查询PI调节器的P项表和I项表,并按照以下算法得到在n时刻条件下,由转速闭环PI调节器测算出的电子节气门(6)的节气门目标开度ETC_SP:
ETC_SP_I_SUM (n) = ETC_SP_I_SUM (n-1) + ETC_SP_I (n);
ETC_SP = ETC_SP_P + ETC_SP_I_SUM。
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