车辆阀门的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆阀门技术领域，具体提供一种车辆阀门的控制方法。

背景技术

车辆阀门在打开或关闭时会产生噪音，对驾驶人员的驾驶体验和舒适性造成影响。

目前对于车辆阀门噪音的控制有几种方案，各有不足；例如在阀门增加消音设备，虽然可以降低噪音，但是增加了系统的硬件成本，以及增加了整车的安装工序；例如在系统外部包裹隔音壳体，该方式需要提供额外的隔音部件，影响了系统的散热，降低了阀体寿命，同时也增加了车辆的成本和重量。

针对上述现有技术的问题，本领域技术人员亟需一种车辆阀门的控制方法，以避免阀门产生的噪音影响驾驶舒适性。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有车辆阀门产生的噪音会影响驾驶舒适性的问题。

在第一方面，本发明提供一种车辆阀门的控制方法，包括以下步骤：检测是否接收到车辆阀门的控制指令；若接收到所述控制指令，则根据车辆的行驶参数，选择性地控制所述阀门以速度模式组中的一种速度模式执行所述控制指令；其中，所述速度模式组包括至少两种对应不同速度的速度模式。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的控制方法能够兼顾阀门的响应速度以及降低阀门产生的噪音，提高驾驶体验和舒适性；其中，车辆阀门的控制指令为阀门的打开指令或者关闭指令，速度模式对应阀门打开或关闭时的速度；在接收到车辆阀门的打开或关闭指令后，根据车辆的行驶参数的不同，控制车辆阀门按照不同的速度执行打开或关闭指令；当根据车辆的行驶参数判定对应的驾驶状态比较平稳、环境比较安静时，控制阀门以较低的速度打开或关闭，实现降低噪音的效果，提高驾驶人员的驾驶舒适性；当根据车辆的行驶参数判定处于剧烈的动态驾驶状态使得驾驶人员不会感觉到噪音时，控制阀门以较高的速度打开或关闭，提高阀门的响应速度。

进一步地，所述速度模式组包括第一模式和第二模式；“根据车辆的行驶参数，选择性地控制所述阀门以速度模式组中的一种速度模式执行所述控制指令”的步骤进一步包括：根据车辆的行驶参数，选择性地控制所述阀门以第一模式执行所述控制指令或者控制所述阀门以第二模式执行所述控制指令。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的第一模式的阀门打开或关闭速度大于第二模式的阀门的打开或关闭速度，阀门在第一模式下能够提高响应速度，在第二模式下能够降低阀门的噪音，以达到兼顾阀门响应速度和降低阀门噪音的效果。

进一步地，“控制所述阀门以第一模式执行所述控制指令”的步骤进一步包括：确定第一模式的目标电流波形；根据所述目标电流波形控制所述阀门执行所述控制指令。

进一步地，“确定第一模式的目标电流波形”的步骤进一步包括：确定控制所述阀门的推动电流；确定控制所述阀门的保持电流；根据所述推动电流和所述保持电流得到第一模式的目标电流波形。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的第一模式的目标电流波形沿时间轴依次分为推动电流段和保持电流段，即先是通过推动电流控制阀门打开或者关闭，然后通过保持电流继续控制阀门打开或者关闭直至保持打开或者关闭的状态。

进一步地，“控制所述阀门以第二模式执行所述控制指令”的步骤进一步包括：确定第二模式的目标电流波形；根据所述目标电流波形控制所述阀门执行所述控制指令。

进一步地，“确定第二模式的目标电流波形”的步骤进一步包括：确定控制所述阀门的初始电流、推动电流以及自初始电流上升至推动电流的斜坡函数；确定控制所述阀门的保持电流；根据所述初始电流、所述斜坡函数、所述推动电流以及所述保持电流得到第二模式的目标电流波形。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的第二模式的目标电流波形沿时间轴包括自初始电流逐渐增大至推动电流的斜坡段、推动电流段和保持电流段；斜坡段的电流值逐渐增大，以控制阀门缓慢打开或者关闭，然后在推动电流段继续推动阀门打开或关闭，保持电流段继续控制阀门打开或关闭直至保持打开或关闭的状态。

进一步地，“根据车辆的行驶参数，选择性地控制所述阀门以第一模式执行所述控制指令或者控制所述阀门以第二模式执行所述控制指令”的步骤进一步包括：判断车辆的行驶参数是否大于预设阈值；若是，则控制所述阀门以第一模式执行所述控制指令；若否，则控制所述阀门以第二模式执行所述控制指令。

进一步地，“根据所述目标电流波形控制所述阀门执行所述控制指令”的步骤进一步包括：根据所述目标电流波形得到控制所述阀门的脉宽调制指令；所述阀门的驱动模块响应于接收到的所述脉宽调制指令，输出驱动电流控制所述阀门执行所述控制指令。

在采用上述技术方案的情况下，本发明根据第一模式或者第二模式的目标电流波形得到对应的脉宽调制指令并输出至阀门的驱动模块，阀门的驱动模块经过调制、过滤和放大步骤输出驱动电流实现阀门的打开或者关闭。

进一步地，“根据所述目标电流波形得到控制所述阀门的脉宽调制指令”的步骤进一步包括：获取所述阀门的实际电流值；根据目标电流值和所述实际电流值，采用微分-积分-比例控制算法得到控制所述阀门的脉宽调制指令。

在采用上述技术方案的情况下，本发明根据当前打开或者关闭的时刻在目标电流波形上得到对应的目标电流值，并回采反馈的实际电流值，计算目标电流值和时间电流值的差值，采用微分-积分-比例控制算法得到对应时刻的脉宽调制指令。

进一步地，“确定控制所述阀门的保持电流”的步骤进一步包括：获取所述阀门的环境温度；根据所述环境温度确定控制所述阀门的保持电流。

进一步地，所述保持电流小于所述推动电流。

在采用上述技术方案的情况下，本发明随着阀门打开或者关闭过程的进行，在打开或者关闭过程的后段采用电流值较小的保持电流继续控制阀门打开或者关闭直至保持阀门打开或关闭的状态，以控制阀门的发热量。

进一步地，所述行驶参数包括车速、制动压力、转向角以及电机力矩中的任一种或者多种。

进一步地，所述车辆阀门包括空气悬架排气阀和空气悬架腔阀。

在采用上述技术方案的情况下，本发明的有益效果是：

(1)本发明的控制方法能够根据车辆的行驶参数控制阀门以不同的速度执行打开或者关闭指令；当车辆的行驶参数大于预设阈值时，即判定车辆当前处于剧烈的动态行驶状态，驾驶员不容易察觉到阀门产生的噪音，此时控制阀门快速打开或关闭，能够提高阀门的响应速度；当车辆的行驶参数小于等于预设阈值时，即判定车辆当前处于平稳或者静态的驾驶过程中，此时控制阀门慢速打开或关闭，能够降低阀门产生的噪音；从而本发明的控制方法兼顾阀门的响应速度和降低产生的噪音，能够显著提高驾驶体验和舒适性；同时相对于采用消音/隔音设备的方式，节约了整车的空间布局消耗和成本消耗。

(2)本发明的控制方法为降低阀门打开或关闭时产生的噪音，采用多阶段的斜坡函数波形/曲线控制阀门的打开或关闭速度，可以通过控制阀门缓慢打开或关闭以降低阀门的噪音；并且采用缓慢打开或关闭阀门的方式，分段控制阀门打开或关闭的电流，减小了平均电流的输入，能够降低阀门的热累计，提高阀门的使用寿命；具体的，根据初始电流、推动电流、自初始电流上升至推动电流的斜坡函数以及保持电流，得到控制阀门慢速动作的目标电流波形/曲线，可以具体调整自初始电流上升至推动电流的斜坡函数的斜率或者上升时间，以控制阀门慢速打开或关闭的速度大小，显著降低阀门动作的噪音。

(3)本发明的控制方法在确认目标电流后，根据驱动模块回采的实际电流，采用闭环PID精准控制阀门驱动电流，阀门按照控制逻辑实现打开或关闭，具有降低噪音，降低阀门的占空比，降低阀门的有效电流，降低阀门的发热量，提升阀门的寿命的效果；并且采用闭环电流控制，避免了由于电流较小阀门无法打开或关闭的问题出现，确保准确的执行系统控制指令，保障行驶安全。

(4)本发明的控制方法基于阀门周围的环境温度确定保持电流的大小，且保持电流小于推动电流；在周围环境温度较高时，减小保持电流，控制阀门的发热量；也就是说，能够避免阀门一直以最高电流控制导致的发热量较高的情况，以提高阀门的使用寿命。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明的控制方法的主要步骤流程图；

图2是本发明的控制方法的具体步骤流程图；

图3是本发明的第一模式的目标电流波形图；

图4是本发明的第二模式的目标电流波形图；

图5是本发明的排气阀控制方法的控制接口图；

图6是本发明的排气阀控制方法的流程图；

图7是本发明的双腔阀控制方法的控制接口图；

图8是本发明的双腔阀控制方法的流程图；

图9是本发明的PID闭环控制的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。例如，尽管本申请中按照特定顺序描述了本发明的方法的各个步骤，但是这些顺序并不是限制性的，在不偏离本发明的基本原理的前提下，本领域技术人员可以按照不同顺序来执行步骤。

如图1至图9所示，本发明实施例公开了一种车辆阀门的控制方法；

图1所示为本发明控制方法的主要步骤流程图，包括以下步骤：

步骤S1，检测是否接收到车辆阀门的控制指令；

步骤S2，若接收到控制指令，则根据车辆的行驶参数，选择性地控制阀门以速度模式组中的一种速度模式执行控制指令；其中，速度模式组包括至少两种对应不同速度的的速度模式。

需要说明的是，本发明的控制指令为打开指令或者关闭指令，速度模式为阀门打开或关闭时的速度控制模式，即在不同速度模式下阀门打开或关闭的速度不同；车辆的行驶参数具体可以为车速、制动压力、转向角以及电机力矩中的任一种或者多种；

车辆的行驶参数用于判断车辆的驾驶状态或者驾驶环境；当判定车辆处于相对平稳安静的行驶状态和环境中，控制阀门以较低的速度打开或关闭，达到降低噪音，提高驾驶舒适性的效果；当判定车辆处于剧烈动态的行驶状态和环境中时，控制阀门以较高的速度打开或关闭，提高响应速度；本领域技术人员可以根据阀门的种类具体选择所依据的车辆的行驶参数，并且可以具体设定速度模式组中所包含的对应不同速度的速度模式的种类，以实现兼顾阀门响应速度和降低阀门噪音的效果；例如，在控制排气阀打开时，根据车速判定车辆的当前行驶状态；在控制双腔阀关闭时，根据车速、制动压力、转向角变化率和电机力矩变化率综合判定车辆的当前行驶状态。

作为本发明一种优选的实施方式，速度模式组包括第一模式和第二模式；如图2所示，步骤S2进一步包括：

若接收到控制指令，则根据车辆的行驶参数，选择性地控制阀门以第一模式执行控制指令或者控制阀门以第二模式执行动作指令。

作为本发明一种优选的实施方式，步骤S2进一步包括：

步骤S21，判断车辆的行驶参数是否大于对应的预设阈值；

步骤S22，若是，则控制阀门以第一模式执行控制指令；

步骤S23，若否，则控制阀门以第二模式执行控制指令。

如图6所示，一具体的实施例中，当控制排气阀执行打开指令时，判断车速是否大于预设的车速阈值，以选择性地控制排气阀快速打开或者慢速打开；如图8所示，另一具体的实施例中，当控制双腔阀门执行关闭指令时，判断车辆的车速或者制动压力或者转向角变化率或者电机力矩变化率是否大于对应的预设阈值，以选择性地控制双腔阀快速关闭或者慢速关闭。

作为本发明一种优选的实施方式，步骤S22进一步包括：

步骤S221，确定控制阀门打开或关闭的推动电流；

步骤S222，确定控制阀门打开或关闭的保持电流；

步骤S223，根据推动电流和保持电流得到阀门快速动作的目标电流波形；

步骤S224，根据目标电流波形控制阀门执行打开或关闭指令。

如图3所示为本发明的第一模式的目标电流波形图，横轴为时间，纵轴为电流值；推动电流为一恒定值，其对应的时间为推动时间；保持电流为一恒定值，且保持电流小于推动电流；此处应当理解为，在刚开始推动阀门打开或关闭时，需要相对较大的推动电流，然后通过相对较小的保持电流来继续推动阀门打开或关闭直至保持阀门的打开或关闭状态。

对于不同的车辆阀门，根据具体的条件确定推动电流和保持电流；示例性地，在控制排气阀打开时，根据管路压力即空气悬架的气压确定推动电流，在管路压力高压时，增加排气阀的推动电流，在管路压力低压时，降低排气阀的推动电流；而推动时间由管路压力和阀体本身的规格决定，管路压力较大则推动时间较长；其中管路压力与车辆的载荷相关；并且保持电流根据阀门的环境温度确定，获取温度传感器的信号，在环境温度较高时，减小保持电流，以控制阀门的发热量。

作为本发明的一种优选的实施方式，步骤S23进一步包括：

步骤S231，确定控制阀门打开或关闭的初始电流、推动电流以及自初始电流上升至推动电流的斜坡函数；

步骤S232，确定控制阀门打开或关闭的保持电流；

步骤S233，根据初始电流、推动电流、斜坡函数以及保持电流得到阀门慢速动作的目标电流波形；

步骤S234，根据目标电流波形控制阀门执行打开或关闭指令。

如图4所示为本发明的慢速动作模式的目标电流波形图，横轴为时间，纵轴为电流值；推动电流为一恒定值，初始电流沿斜率为K的线性斜坡函数逐渐上升至推动电流，且斜坡函数对应的时间为电流上升时间；保持电流为一恒定值；且初始电流小于保持电流和推动电流，保持电流小于推动电流；

需要说明的是，在确定推动电流和初始电流后，根据斜率K或者电流上升时间即可确定自初始电流上升至推动电流的斜坡函数，可以通过调整斜率K或者上升时间控制阀门慢速打开或关闭；也就是说，自初始电流沿着斜坡函数增大至推动电流的过程中，实现阀门的缓慢打开或关闭以降低噪音。

对于不同的车辆阀门，根据具体的条件确定初始电流、推动电流和分阶段的斜坡函数的斜率；示例性地，在控制排气阀打开时，根据管路压力确定初始电流、推动电流和分阶段的斜坡函数的斜率；而电流上升时间和推动时间由管路压力和阀体本身的规格决定，管路压力较大，则电流上升时间较长，且推动时间较长，可以通过整车的实际排气表现标定这两个时间变量。示例性地，在控制双腔阀关闭时，其对应的电流上升时间和和推动时间依据不同的双腔阀控制方式以及阀体本身的规格确定，可以通过实际的整车刚度切换噪音及动态响应表现来标定这两个时间变量。

作为本发明一种优选的实施方式，如图9所示，步骤S224或者步骤S234进一步包括：

根据目标电流波形得到控制阀门的脉宽调制指令；

阀门的驱动模块响应于接收到的脉宽调制指令，输出驱动电流控制阀门打开或关闭。

需要说明的是，阀门的驱动模块包括调制电路、滤波电流和放大电路，阀门的驱动响应于接收到的脉宽调制指令，经过调制、滤波和放大三个步骤输出驱动电流实现阀门打开或关闭。

作为本发明的一种优选的实施方式，如图9所示，“根据目标电流波形得到控制阀门的脉宽调制指令”的步骤进一步包括：

根据目标电流波形得到目标电流值；

获取反馈的阀门的实际电流值；

根据目标电流值和实际电流值，采用微分-积分-比例控制算法得到控制阀门的脉宽调制指令。

本发明采用PID控制方法输出控制阀门的PWM指令，能够实现精准控制阀门的驱动电流；实时采集反馈的阀门实际电流，采用闭环电流控制，避免了由于电流较小阀门无法开启或者关闭的问题出现；并且能够降低噪音，降低控制阀门的PWM指令的占空比，阀门的有效电流降低，阀门的发热量降低，从而提升阀门的使用寿命。

实施例1

如图5和图6所示，本实施例给出了空气悬架排气阀的控制方法；

图5为本发明排气阀控制方法的控制接口图；空气悬架排气阀控制系统包括排气阀控制算法模块和排气阀，排气阀控制算法模块的输入端包括排气阀控制指令、车速、管路压力、环境温度和驱动反馈电流，排气阀控制算法模块的输出端向排气阀输出PWM指令；

图6为本发明排气阀控制方法的具体步骤流程图；

当有来自高度控制的排气阀指令请求打开的情况下，如果车辆速度大于预设车速阈值，排气阀采用快开方式打开；如果车辆速度小于等于预设车速阈值，排气阀采用慢开方式打开；

在车速大于预设车速阈值时，可以认为车辆处于动态过程中，驾驶员不易察觉到排气噪音，排气阀可以采用快开方式，快速响应悬架降低；

当车速小于等于预设车速阈值时，可以认为车辆处于静态过程中，驾驶员容易察觉到排气噪音，排气阀可以采用慢开方式，通过精准的控制排气阀开阀电流，控制了开阀速度，最终降低了排气噪音；

本发明排气阀采用快开或者慢开方式，可以兼顾排气噪音和悬架控制速度，整体的提升了悬架系统的控制性能。

继续参阅图6，当排气阀快开时，获取管路的压力，根据管路压力确定推动电流；同时获取温度传感器的温度信号，根据温度信号确定保持电流；根据推动电流和保持电流得到控制排气阀快开的目标电流波形；排气阀快开的目标电流波形如图3所示；

当排气阀慢开时，获取管路的压力，根据管路压力确定初始电流、推动电流以及自初始电流上升至推动电流的斜坡函数的斜率；同时获取温度传感器的温度信号，根据温度信号确定保持电流；根据初始电流、推动电流、斜坡函数的斜率以及保持电流得到控制排气阀慢开的目标电流波形；排气阀慢开的目标电流波形如图4所示；

参阅图6和图9所示，根据目标电流波形得到目标电流值；获取排气阀驱动反馈的实际电流值；根据目标电流值和实际电流值得到电流差值；根据电流差值查找PID系数，根据PID动态控制输出排气阀的控制PWM指令，进而实现控制排气阀打开。

本发明在管路气压较高时，增加排气阀的控制电流；在管路气压低压时，降低排气阀的控制电流，可以减小排气阀的发热量，提升排气阀的使用寿命；在温度较高时，减小保持电流，控制排气阀的发热量。

并且慢开方式采取多阶段的斜坡电流曲线控制排气阀的阀门开启速度，可以通过缓慢开启阀门达到降低排气噪音的目的；避免了常规控制中，由于空气弹簧管路气压较高，突然打开阀门，导致的噪音较大较尖锐的问题；显著的提升了车辆悬架的NVH性能。

实施例2

如图7和图8所示，本实施例给出了空气悬架双腔阀的控制方法；

参阅图7，空气悬架双腔阀控制系统包括双腔阀控制算法模块和双腔阀；双腔阀控制算法模块的输入端包括双腔阀控制指令、车速、制动压力、转向角、电机力矩、驱动反馈电流以及环境温度；双腔阀控制算法模块的输出端向双腔阀输出PWM指令；

参阅图8，当有来自刚度控制的双腔阀关闭指令情况下，如果车辆速度或制动压力或转向角变化率或电流力矩变化率大于预设阈值，双腔阀采用快速关闭方式切换为高刚度模式；

如果车辆速度或制动压力或转向角变化率或电流力矩变化率小于等于预设阈值，双腔阀采用慢速关闭方式切换为高刚度模式；

其中车辆速度或制动压力或转向角变化率或电流力矩变化的预设阈值根据实车性能标定；

在车辆剧烈加减速、弯道行驶状态下，车辆速度或制动压力或转向角变化率或电流力矩变化率大于预设阈值，可以认为车辆处于剧烈的动态行驶过程中，驾驶员不易察觉到双腔阀关闭的噪音，因此刚度切换可以采用双腔阀快速关闭的方式，快速响应悬架的刚度切换；

在车辆速度或制动压力或转向角变化率或电流力矩变化率小于等于预设阈值，可以认为车辆处于相对平稳驾驶过程中，对高刚度的切换速度要求不高，刚度切换可以采用双腔阀缓慢关闭的方式，通过精准的控制双腔阀关阀的电流，控制了关阀速度，最终降低了切换噪音。

本发明双腔阀采用快闭或者慢闭方式，可以兼顾噪音和悬架刚度切换速度，整体的提升了悬架系统的刚度控制性能。

继续参阅图8，当双腔阀快闭时，确定推动电流；同时获取温度传感器的温度信号，根据温度信号确定保持电流；根据推动电流和保持电流得到控制双腔阀快闭的目标电流波形，如图3所示；

当双腔阀慢闭时，确定初始电流、推动电流以及自初始电流上升至推动电流的斜坡函数的斜率；同时获取温度传感器的温度信号，根据温度信号确定保持电流；根据初始电流、推动电流、斜坡函数的斜率以及保持电流得到控制双腔阀慢闭的目标电流波形，如图4所示；

参阅图8和图9，根据目标电流波形得到目标电流值；获取双腔阀驱动反馈的实际电流值；根据目标电流值和实际电流值得到电流差值；根据电流差值查找PID系数，根据PID动态控制输出双腔阀的控制PWM指令，进而实现控制双腔阀关闭的动作；采用PID优化控制，保证了双腔阀能够最终关闭，确保了行驶安全性。

本发明根据不同的双腔阀控制方式，考虑外界温度的影响，整体的分段控制双腔阀的电流，最终降低了有效电流；同时由于车辆经常处于高低刚度切换的工况，对于此种双腔阀频繁的开闭，整体的降低了阀体的发热量，有效提升双腔阀的使用寿命。

慢闭方式采用多阶段的斜坡电流曲线控制双腔阀的阀门闭合速度，可以通过缓慢闭合阀门达到降低切换噪音的目的；避免了常规控制中，由于频繁切换刚度，直接关闭阀门，导致的碰撞噪音较明显的问题，显著提升了车辆悬架的NVH性能，实现了车辆降噪和行驶安全的双重保证。

上述实施例是对本发明车辆阀门控制方法的示例性说明，本发明的控制方法显然还可以用于其它车辆阀门的控制，例如三腔室空气悬架的阀门控制，或者车辆上其它会产生噪音的阀门的控制；也就是说，只要是车辆阀门产生噪音影响驾驶体验均可以采用本发明的控制方法，即在本发明的保护范围之内。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。