CN112648062B - 汽车用温控模块的自学习方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用温控模块的自学习方法，包括：整车熄火下电，将球阀转角调整至预设停机位置，并保存当前行程起点和行程终点；整车上电，温控模块自学习，控制球阀向上止点运动，在撞击上止点后以上一次的参照系记录当前上止点位置，并检查新旧上止点的位置偏差；如位置偏差小于设定值，则依据球阀设计角度及新旧上止点位置偏差推算球阀行程的当前起点、当前终点和当前下止点；如位置偏差大于设定值，则控制球阀反向运动，直至撞击下止点，在撞击下止点后以上一次的参照系记录当前下止点位置，并根据当前上下止点位置检查球阀的实际行程宽度是否正确；如正确，则分别以当前上、下止点位置为依据更新球阀行程；如不正确，则结束自学习。

Description

汽车用温控模块的自学习方法
技术领域
本发明涉及发动机水冷***，特别是涉及一种汽车用温控模块的自学习方法。
背景技术
目前，市面上常用的整车冷却***通常使用节温器。节温器的物理结构以蜡包为主，水温低时，蜡包为固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭冷却液通往散热器的支路，水温高时，蜡包熔化为液体，体积随之增大，推动节温器阀打开散热器支路进行降温。基于蜡包的物理特性，节温器是否打开取决于当前水温，与其他因素无关，整个过程自发而不可控。
温控模块是一种新开发的零部件，通过电机驱动球阀，当球阀的开口与对应的管路对齐时，对应的支路打开，当球阀开口与对应管路错开时，即可关闭该支路，或使该支路处于半开半闭状态。温控模块可以同时控制3～5个支路的流量，对大循环、小循环、暖风、油冷器等支路的流量按需分配，由于是通过电机驱动调整开度，因此可随时对开度进行主动式调节。
由于温控模块的球阀转角与流量控制有极其密切的关系，在球阀长期运动的过程中，球阀转角可能会出现轻微的位置偏移，如球阀转角位置与设计位置无法对应，控制上就不能正确地达到预期的位置，也就不能起到切实的效果，在某些工况下可能导致希望支路打开但实际上是全关的情况，对于整车而言存在较严重的风险，因此有必要在每次启动时对温控模块进行自学习。但自学习通常要求球阀至少完成一次全行程的旋转，旋转角度较大，而温控模块的球阀通过旋转与各个支路的管口进行对应，需要相关的密封元件避免冷却液的泄露，但是密封元件通常存在长期磨损后存在密封性不佳的问题，因此在满足需求的前提下尽可能减少球阀的运动，降低磨损以改善温控模块的整体寿命。
前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。
发明内容
基于此，本发明提供一种可减小自学习时球阀旋转角度的汽车用温控模块的自学习方法。
本发明提供的汽车用温控模块的自学习方法，包括如下步骤：整车熄火下电，温控模块将球阀转角调整至预设的停机位置，并保存当前行程起点和行程终点的位置；整车上电，温控模块进入自学习模式，控制球阀向上止点运动，在球阀撞击上止点后以上一次停车熄火时的参照系记录当前上止点位置，并检查新上止点位置与旧上止点位置的偏差；如新旧上止点的位置偏差小于设定值，则依据球阀的设计角度以及新旧上止点位置的偏差推算球阀行程的当前起点、当前终点以及当前下止点的位置，自学习结束；如新旧上止点的位置偏差大于设定值，则控制球阀反向运动，直至撞击下止点，在球阀撞击下止点后以上一次停车熄火的参照系记录当前下止点位置，并根据当前上止点位置和当前下止点位置检查球阀的实际行程宽度是否正确；如球阀的实际行程宽度与设计行程宽度一致或偏差小于设定值，分别以当前上、下止点位置作为依据更新球阀行程，自学习结束；如球阀的实际行程宽度与设计行程宽度的偏差大于设定值，则自学习结束，上报温控模块故障，并要求发动机限速限扭。
进一步地，预设的停机位置位于散热器全开的位置区间。
进一步地，在控制球阀向止点运动的过程中，先控制球阀以正常速度向止点运动，在接近止点时，下调球阀速度，使球阀以较低的速度撞击止点。
进一步地，控制球阀向止点运动的过程包括：判断球阀的转动方向；如球阀反转，检查目标角度与设定的控制精度之差是否小于理论最小转角，如小于理论最小转角，则在当前球阀角度等于理论最小转角与控制精度之和时，降低球阀转速，使球阀以较低的速度撞击下止点；如球阀正转，检查目标角度与设定的控制精度之和是否大于理论最大转角，如大于理论最大转角，则在当前球阀角度等于理论最大转角与控制精度之差时，降低球阀转速，使球阀以较低的速度撞击上止点。
进一步地，判断球阀的转动方向包括：检查目标角度是否大于当前角度，如大于则认为球阀正转，如小于则认为球阀反转。
进一步地，通过降低占空比降低球阀转速。
进一步地，在判断新旧上止点的位置偏差是否小于设定值时，采用的设定值为球阀的控制精度。
进一步地，在球阀转动过程中，持续读取球阀位置并与上一次读取的球阀位置进行对比，若本次读取的球阀位置相较于上一次读取的球阀位置没有变化，则认为球阀已经撞击止点。
进一步地，还包括：若球阀位置信号丢失，强制进行全行程校准。
综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：
本发明汽车用温控模块的自学习方法，利用了整车过热风险的保护功能(即停车熄火时温控模块控制球阀转至散热器全开的位置)，依据设计参数只对单边止点进行确认，当出现比较大的偏差时才对球阀进行全行程自学习，可以在保证转角对应关系正确的前提下，最大限度地降低因自学习对温控模块寿命的影响。
附图说明
图1为本发明的汽车用温控模块的自学习方法中部分流程的控制策略图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的汽车用温控模块的自学习方法包括：
步骤S10：整车熄火下电，温控模块将球阀转角调整至预设的停机位置Pstop，并保存当前行程的起点P0和终点P100的位置；
为确保温控模块正常工作时，球阀的运动可以满足设计需求，需要定义球阀的正常工作行程范围P0～P100，该范围是温控模块正常工作时，球阀可能工作到的范围，该范围可以满足发动机所有工况需求，在该范围内也不会出现球阀撞击机械止点的情况。该范围内可设置若干个位置区间，当球阀转动到不同的位置区间时，可以打开不同的功能支路，例如，当球阀运动至第一区间，水冷***的全部支路均关闭；当球阀运动至第二区间，仅小循环支路打开；当球阀运动至第三区间，小循环和暖风回路均打开；当球阀运动至第四区间，小循环逐渐关闭，大循环逐渐打开；当球阀运动至第五区间，大循环支路全部打开。为了便于通过自学习的方式识别球阀的位置，机械上止点Ptend和下止点Pdend是必须存在的，因此需要预先设定机械上止点Ptend、下止点Pdend以及P0和P100的相对位置，通常考虑的是球阀的控制精度，需要保证控制球阀运行到球阀行程的极限位置P0和P100时，球阀在精度范围内不会碰撞到下止点和上止点。在本发明的一个实施例中，假定球阀的行程范围一共有200°，即P0为0°，P100为200°，而控制精度为±5°，则此时机械下止点的位置为-5°，机械上止点的位置为205°。
在每一次停车下电时，需考虑到下一次启动汽车时，温控模块可能由于卡滞、接插件失灵、电机烧毁等故障无法响应，但汽车必须能够保持一定时间的正常行驶以进入维修区域，因此，在停车时，温控模块需要在下电之前将球阀位置调整到散热器全部打开的位置区间(而不仅仅是维持小循环，小循环散热器支路不通，整车无法正常散热)，以避免下次启动时因温控模块故障造成发动机过热。在本发明的一个实施例中，预设的停机位置Pstop要求大于180°，每次停车时，要求温控模块的球阀调整到一个位于180°～200°区间的位置，比如可设定Pstop为190°。
步骤S20：整车上电，温控模块进入自学习模式，将球阀按照正常速度向上止点Ptend运动；
步骤S30：在运动过程中，以设定频率不断对比球阀当前位置Pcurrent和上一次球阀位置Pcurrent’，在接近上止点Ptend时，下调球阀速度，以较低的速度尝试撞击上止点Ptend，在球阀撞击上止点后以上一次停车熄火时的参照系记录当前上止点位置，检查新上止点位置与旧上止点位置的偏差；
步骤S40：如新旧上止点的位置偏差小于设定值，则通过设计行程以及新旧上止点位置的偏差推算球阀行程的当前起点P0、当前终点P100以及下止点Pdend的位置，自学习结束；
步骤S50：如新旧上止点的位置偏差大于设定值，则将球阀反向运动，直至撞击下止点Pdend，在球阀撞击下止点Pdend后以上一次停车熄火时的参照系记录当前下止点位置，并根据当前上止点位置和当前下止点位置检查实际行程宽度是否正确，若此次撞击的上、下止点区间宽度与设计行程宽度一致或偏差小于设定值，则分别以当前上、下止点位置作为依据更新球阀行程，自学习结束；
步骤S60：若此次撞击的上、下止点区间宽度与设计行程宽度的偏差大于设定值，则自学习结束，报温控模块故障，并要求发动机限速限扭。
由于停车时，温控模块的球阀要求运行到的停机位置Pstop距离上止点Ptend比较近，故优先学习上止点。此时需设定一个过调量AGOT，过调量AGOT的设定与球阀的控制精度有关，通常为球阀控制精度的两倍。在本发明的一个实施例中，球阀的控制精度为±5°，则过调量AGOT设定为公差带10°。
在进行自学习时，先读取上一次停车熄火时记录的转角信息，包括上一次的行程起点P0(0°)、行程终点P100(200°)、下止点Pdend(-5°)和上止点Ptend(205°)，并读取当前球阀位置Pcurrent，假定一切都没有故障，那么依据上一次停车熄火时的状态，此时的球阀位置Pcurrent应处于190°的位置，而由于传感器等误差的存在，可能略有偏差，此时尝试将球阀向上止点Ptend移动并进行撞击，运动过程中持续读取球阀位置Pcurrent并与上一次读取的球阀位置Pcurrent’进行对比，若本次读取的球阀位置Pcurrent相较于上一次读取的球阀位置Pcurrent’没有变化，则认为已经撞击上止点Ptend，此时以上一次停车熄火时的参照系记录当前上止点位置为Ptend’，例如为203°，然后检查新上止点Ptend与旧上止点Ptend’的位置偏差，并判断该偏差是否大于过调量AGOT的一半(即设计的控制精度)，在此例子中，由于差值为2°，小于过调量一半的5°，则认为球阀与上止点Ptend的相对关系正常，此时依据球阀的设计角度以及新旧上止点位置的相对关系更新球阀位置，例如，认为旧参照系203°是新的上止点205°的位置，旧参照系198°是新的行程终点200°，旧参照系-2°是新的行程起点0°，旧参照系-7°是新的下止点位置-5°，更新完毕结束自学习。在这种情况下，每次自学习时，球阀只需转动10°左右的角度即可完成学习，而分别碰撞上、下止点的方式，球阀至少需要转动230°，也就是说，本发明仅需花费4％的代价，即可得到自学习的结果，故该方法可以有效地降低自学习时对球阀寿命的影响。
如新上止点Ptend与旧上止点Ptend’的位置偏差大于过调量AGOT的一半，比如新上止点Ptend’的位置为190°，与旧上止点的位置205°相比偏差为15°，超过了过调量一半的5°，则说明球阀转角已经出现了偏移，需要进一步校准，此时控制球阀反方向运动，准备撞击下止点，与撞击上止点类似，在运动过程中持续读取球阀位置Pcurrent并与上一次读取的球阀位置Pcurrent’进行对比，当读取的球阀位置Pcurrent和上一次读取的球阀位置Pcurrent’相比，没有变化，则认为已经撞击下止点，此时以上一次停车熄火时的参照系记录当前下止点位置为Pdend’，比如为-21°。然后根据已确认的新上止点位置190°以及新下止点位置-21°检查实际行程范围(即行程宽度)是否正确，在本实施例中，行程宽度width＝Ptend’-Pdend’＝211°，由于该行程宽度与设计行程宽度oriwidth210°的偏差仅为1°，小于阈值err 5°，则认为球阀仅出现了偏移，位置传感器反馈值是正确的，此时更新参照系，将Pdend’、Ptend’的位置更新为新的上、下止点，并确定对应的行程起点P0和行程终点P100，自学习结束。
如行程宽度width与设计宽度oriwidth 210°的偏差超过阈值err 5°，则认为温控模块出现了球阀卡滞等重大故障，则温控模块向发动机ECU报错，发动机限速限扭。
需要说的是，当球阀尝试撞击机械止点时，以软着陆策略进行，具体包括：
a.判断球阀转动方向；在判断球阀转动方向时，采取的方式是，检查目标角度Ptag是否大于当前角度Pcurrent，如大于则定义为正转，如小于则定义为反转；在本发明的其它实施例中，也可以通过对比球阀当前位置Pcurrent和上一次球阀位置Pcurrent’的方式判断球阀转动方向，如球阀当前位置Pcurrent大于上一次球阀位置Pcurrent’，则表明球阀正转，如球阀当前位置Pcurrent小于上一次球阀位置Pcurrent’，则表明球阀反转，在采用球阀当前位置判断球阀转动方向的实施例中，为了避免球阀位置传感器采集信号错误，可以通过特定时间或连续次数内的对比结果来最终确定球阀转动方向；
b.如球阀反转，即球阀转角即将变小，则检查目标角度Ptag与设定的控制精度(过调量AGOT的一半)之差是否小于理论最小转角(球阀正常工作时的最小转角，即行程起点P0)，即检查在精度范围内，球阀是否有可能超越行程的理论起点，进入到理论起点与下止点之间的区间，如小于P0，则在P0+0.5AGOT的角度时，开始降低PWM占空比(通常认为占空比越高，球阀转速越高)，以降低球阀转速n，使用较低的速度撞击下止点；
b.如球阀正转，即球阀转角即将变大，则检查目标角度Ptag与设定的控制精度(过调量AGOT的一半)之和是否大于理论最大转角(球阀正常工作时的最大转角，即行程终点P100)，即检查在精度范围内，是否有可能超越行程理论终点，进入到理论终点与上止点之间的区间，如大于P100，则在P100-0.5AGOT的角度时，开始降低PWM占空比，以降低球阀转速n，使用较低的速度撞击上止点。
另外，考虑到因检修或更换样件造成的检修或更换后的温控模块的实际球阀转角与***存储的球阀转角不一致，本发明的自学习方法还包括：
若检测到信号丢失，则认为发生了温控模块检修或更换，重新插拔了温控模块接插件，此时，强制进行温控模块全行程校准，以相同的方法，先撞击上止点、再撞击下止点，完成后退出自学习。
综上所述，本发明至少具有如下有益效果其中之一：
1、本发明汽车用温控模块的自学习方法，利用了整车过热风险的保护功能(即停车熄火时温控模块控制球阀转至散热器全开的位置)，依据设计参数只对单边止点进行确认，当出现比较大的偏差时才对球阀进行全行程自学习，可以在保证转角对应关系正确的前提下，最大限度地降低因自学习对温控模块寿命的影响。
2、本发明还在温控模块学习过程中使用了软着陆策略，可以有效改善学习过程对止点撞击产生的机械磨损。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
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 (9)

1.一种汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，包括如下步骤：
整车熄火下电，温控模块将球阀转角调整至预设的停机位置，并保存当前行程起点和行程终点的位置；
整车上电，温控模块进入自学习模式，控制球阀向上止点运动，在球阀撞击上止点后以上一次停车熄火时的参照系记录当前上止点位置，并检查新上止点位置与旧上止点位置的偏差；
如新旧上止点的位置偏差小于设定值，则依据球阀的设计角度以及新旧上止点位置的偏差推算球阀行程的当前起点、当前终点以及当前下止点的位置，自学习结束；
如新旧上止点的位置偏差大于设定值，则控制球阀反向运动，直至撞击下止点，在球阀撞击下止点后以上一次停车熄火的参照系记录当前下止点位置，并根据当前上止点位置和当前下止点位置检查球阀的实际行程宽度是否正确；
如球阀的实际行程宽度与设计行程宽度一致或偏差小于设定值，分别以当前上、下止点位置作为依据更新球阀行程，自学习结束；
如球阀的实际行程宽度与设计行程宽度的偏差大于设定值，则自学习结束，上报温控模块故障，并要求发动机限速限扭。
2.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，预设的停机位置位于散热器全开的位置区间。
3.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，在控制球阀向止点运动的过程中，先控制球阀以正常速度向止点运动，在接近止点时，下调球阀速度，使球阀以较低的速度撞击止点。
4.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，控制球阀向止点运动的过程包括：
判断球阀的转动方向；
如球阀反转，检查目标角度与设定的控制精度之差是否小于理论最小转角，如小于理论最小转角，则在当前球阀角度等于理论最小转角与控制精度之和时，降低球阀转速，使球阀以较低的速度撞击下止点；
如球阀正转，检查目标角度与设定的控制精度之和是否大于理论最大转角，如大于理论最大转角，则在当前球阀角度等于理论最大转角与控制精度之差时，降低球阀转速，使球阀以较低的速度撞击上止点。
5.如权利要求4所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，判断球阀的转动方向包括：
检查目标角度是否大于当前角度，如大于则认为球阀正转，如小于则认为球阀反转。
6.如权利要求4所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，通过降低占空比降低球阀转速。
7.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，在判断新旧上止点的位置偏差是否小于设定值时，采用的设定值为球阀的控制精度。
8.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，在球阀转动过程中，持续读取球阀位置并与上一次读取的球阀位置进行对比，若本次读取的球阀位置相较于上一次读取的球阀位置没有变化，则认为球阀已经撞击止点。
9.如权利要求1所述的汽车用温控模块的自学习方法，其特征在于，还包括：若球阀位置信号丢失，强制进行全行程校准。
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