一种新能源车辆热管理电控三通阀的控制及诊断方法与流程

本发明涉及新能源热管理，尤其涉及一种新能源车辆热管理电控三通阀的控制及诊断方法。

背景技术：

1、随着汽车发展及新能源车的普及，汽车热管理系统越来越复杂，特别是越野车辆通常动力强、运行工况复杂、动力系统负荷较大，对热管理系统要求更高，在管路布置上通常也存在较大难度，目前大多热管理系统各个冷却、加热回路上使用三通阀，如冷媒的分配，冷却液的分配等，该措施能够有效较少管路数量，同时通过对三通阀进行有效控制能够提升热管理系统的能量管理水平，降低能耗。

2、现有技术中有提供一种燃料电池热管理系统中电控三通阀的控制方法及驱动系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术中电动三通阀会随开关次数累计出现温度控制不准确的问题。该方法包括：识别电动三通阀处于全开或全关状态的时刻，开始计时；从计时开始时刻开始，采集电动三通阀在预设时段内的开度数据，根据所述开度数据对电控三通阀的驱动占空比进行修正；控制电控三通阀执行修正后的驱动占空比，直到达到设定的学习时间结束计时，识别驱动占空比修正后电动三通阀的实际最大开度位置和实际最小开度位置，进而修正电动三通阀的设定位置。

3、但现有技术中对三通阀的控制方法比较简单，控制精准度和可靠性都不够高，且具有能耗降低不明显，响应速度慢以及稳定性低的问题，还经常出现阀杆卡死等故障且无法及时解决。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种新能源车辆热管理电控三通阀的控制及诊断方法，通过设计非连续精准控制算法，实现了对三通阀任一位置的精确控制，从而提升了新能源汽车热管理系统的能量管理水平，还通过多段pid控制和积分项卸载控制，优化了阀门控制策略，提高了控制系统的响应速度和稳定性。

2、按照本发明的第一方面，提供一种新能源车辆热管理电控三通阀的控制方法，包括：

3、s100、设定三通阀运行位置目标调用函数，进行阀自检及运行位置保持控制，包括阀自检过程控制和角度保持控制，获得得阀自检位置以及运行位置；

4、s200、进行阀目标位置仲裁，获得阀目标位置，包括根据阀是否进入卡滞故障诊断确定所述阀目标位置，当阀没有进入卡滞故障诊断时，所述阀目标位置取所述阀自检位置或运行保持位置，当阀进入卡滞诊断时，阀目标位置取卡滞诊断的目标位置；

5、s300、根据阀位置传感器获取阀当前位置以及所述阀目标位置进行占空比pid计算；

6、s400、进行阀占空比仲裁，包括阀的pid占空比，阀一次pid调整完成后占空比，阀的卡滞故障情况下占空比以及阀位置检测故障下占空比。

7、进一步地，所述设定三通阀运行位置目标调用函数包括：

8、目标角度α1＝阀的转动角度+当前阀开度

9、其中，所述阀的转动角度根据阀出口冷却效果差异查表确定，所述当前阀开度根据阀位置传感器获取。

10、进一步地，所述阀自检过程控制包括：

11、当控制器检测到钥匙上电信号有效时，三通阀开始初始化过程，阀门的目标角度设置为当前位置传感器反馈的角度，并开始计时；如果计时超过预设的时间阈值1，阀门将进入自检过程；在自检过程中，阀门的目标位置被设置为自检最小值；当阀门的位置到达自检最小值并停止，且没有进入卡滞诊断，阀门的目标角度将变更为自检最大值；如果阀门的位置再次到达自检最大值并停止，且没有进入卡滞诊断，阀门的目标位置将变更为基准位置；当控制器检测到钥匙上电信号无效时，阀门的位置也将被调整到基准位置；所述基准位置表征为三通阀两个出口开度大小相同的位置。

12、进一步地，所述角度保持控制包括：

13、阀自检完成后，阀门处于基准位置，当检测到阀门出口两端负荷不一致时，则触发一次阀位置调整，所述阀位置调整即调用所述目标调用函数计算运行位置，所述运行位置为所述目标角度α1。

14、进一步地，当阀位置误差在特定范围内时，将总的积分项占空比置0，实现阀在目标位置附近减速，同时保证在占空比从其他模式切换到pid占空比时，阀占空比初始值仅为pid值，无i项累积值，初始时所述pid值较小，阀以相对平稳的速度开始转动。

15、进一步地，所述占空比pid计算包括；

16、s301、通过所述阀目标位置减去所述阀当前开度获得位置误差；

17、s302、将比例项系数与所述位置误差相乘得到比例项占空比；将积分项系数与所述位置误差相乘得到当前周期积分项占空比，并和上一次积分项占空比累加得到当前总的积分项占空比；将微分项系数与阀经过pt1滤波后的阀门位置相乘得到微分项占空比；

18、s303、将比例、积分、微分三项占空比相加，取绝对值，得到最终pid占空比。

19、进一步地，所述阀的pid占空比仲裁包括：

20、设置阀目标位置误差范围，定义阀的正向旋转为0和反向旋转为1；

21、初始化时，阀占空比为0，当目标位置开度和当前位置开度偏差为正值，且值超出误差带，则判断阀需要正转，阀转动方向为0，阀占空比为pid最终占空比；

22、初始化时，阀占空比为0，当目标位置开度和当前位置开度偏差为负值，且值超出误差带，则判断阀需要反转，阀转动方向为1，阀占空比为所述pid最终占空比；

23、当阀处在正转0，且出现过调，即目标位置开度和当前位置开度偏差变为负值，此时定义阀转动方向变为反转1，阀占空比取pid最终占空比；

24、当阀处在反转1，且出现过调，即目标位置开度和当前位置开度偏差变为正值，此时定义阀转动方向变为反正传0，阀占空比取pid最终占空比。

25、进一步地，所述调整完成后占空比仲裁包括：

26、初始化时，stop状态为0，当在进行pid调整时，阀目标位置和实际位置偏差进入误差带后开始计时，计时超过时间阈值，则判断pid完成阀应停止转动，stop状态切换为1，如果在计时过程中阀位置偏差超出误差带，则stop状态置0；stop状态切换为1后，当执行新的目标位置，阀位置偏差超出误差带，则stop状态立即切换成0；

27、在检测到stop状态激活为1时，说明阀位置调整到目标位置附近且无明显震荡，此时将阀占空比置0，阀停止转动。当stop状态为0，阀占空比重新取pid占空比，阀开始转动。

28、进一步地，所述阀的卡滞故障情况下占空比以及阀位置检测故障下占空比仲裁包括：

29、阀卡滞故障有效时占空比为0，阀位置传感器信号故障有效时占空比为0。

30、根据本发明的第二方面，提供一种新能源车辆热管理电控三通阀的诊断方法，应用于所述的一种新能源车辆热管理电控三通阀的控制方法实现，还包括阀故障诊断方法，所述阀故障诊断方法包括：阀位置传感器信号范围故障以及阀卡滞故障。

31、进一步地，所述阀位置传感器信号范围故障诊断方法包括：

32、采集传感器电压，在信号范围故障检测模块完成阀位置电压信号范围检测，并输出信号检测故障状态。

33、进一步地，所述阀卡滞故障包括阀单向卡滞以及双向卡滞，对于阀单向卡滞，将阀反向旋转到一定角度后再次执行卡滞前的目标角度，如果能够达到目标角度则不报卡滞故障，如果反复3次都无法达到目标角度，则报阀卡滞故障；如果阀出现双向卡滞，则直接报阀卡滞故障。

34、本发明的有益效果：

35、1.本发明通过设计非连续精准控制算法，实现了对三通阀任一位置的精确控制，从而提升了新能源汽车热管理系统的能量管理水平，还通过多段pid控制和积分项卸载控制，优化了阀门控制策略，提高了控制系统的响应速度和稳定性。

36、2.本发明减少了对三通阀的调整次数，使得阀门能够更加稳定地工作，从而延长了部件的使用寿命。

37、3.本发明通过对三通阀的有效控制，能够更精确地调节冷却介质的分配，避免了不必要的能量浪费，从而降低了能耗。

38、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。