針對(duì)BURKERT電磁閥的線性控制導(dǎo)致電磁閥控制線圈的溫升進(jìn)而影響電磁閥控制性能的問(wèn)題，提出一種基于電磁閥內(nèi)控制線圈溫度預(yù)測(cè)模型的無(wú)傳感溫度測(cè)量方法。該溫度預(yù)測(cè)模型建立于能量守恒定律，利用控制線圈的溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和最小二乘法來(lái)優(yōu)化模型參數(shù)，以電磁閥的實(shí)際線性控制指令來(lái)驗(yàn)證控制線圈的耐溫性和電磁閥的控制性能。結(jié)果表明，該溫度預(yù)測(cè)模型能有效地計(jì)算出控制線圈的溫升，實(shí)現(xiàn)了無(wú)傳感線圈溫度測(cè)量，為判斷控制線圈的耐溫性提供了有利的依據(jù)，為簡(jiǎn)化電磁閥控制單元的硬件結(jié)構(gòu)提供了有效的手段。
目前，國(guó)內(nèi)外車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)由剎車防抱死系統(tǒng)(ABS)發(fā)展到牽引力控制系統(tǒng)(TCS)，又進(jìn)一步發(fā)展到車輛動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)(VDC)。其中ABS已成為車輛標(biāo)準(zhǔn)裝備；而VDC以歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家為中心開(kāi)始推廣標(biāo)準(zhǔn)化，以此促進(jìn)車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)，保證駕駛員的行駛安全。
隨著B(niǎo)URKERT電磁閥等車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)的逐步普及，用戶對(duì)車輛制動(dòng)控制性能提出了兩方面要求：一方面要求高度的制動(dòng)性能，以保證車輛行駛的安全性；另一方面要求系統(tǒng)工作時(shí)的靜肅性，以滿足駕駛的舒適性。為了滿足上述要求，以電磁閥的線性控制來(lái)滿足制動(dòng)性能，并提高系統(tǒng)工作時(shí)的靜肅性。
BURKERT電磁閥的線性控制實(shí)現(xiàn)了線圈控制電流的連續(xù)性，同時(shí)也增加了控制線圈的導(dǎo)電時(shí)間，導(dǎo)致控制線圈的溫度上升(簡(jiǎn)稱溫升)，其結(jié)果降低了電磁閥的控制性能和控制線圈的耐溫性，最終影響車輛的制動(dòng)控制性能。因此，采用電磁閥的線性控制須正確把握控制線圈的溫升，這對(duì)確保控制線圈的耐溫性和電磁閥的控制性能具有重要的作用。控制線圈的溫度測(cè)量方法有熱電偶法、熱電阻法等。這些方法的測(cè)量精度高，但需要較為復(fù)雜的硬件設(shè)備，使電磁閥控制單元的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，同時(shí)也增加了造價(jià)。為此，本文提出一種基于電磁閥內(nèi)控制線圈溫度預(yù)測(cè)模型的無(wú)傳感溫度測(cè)量方法，該方法已成功地應(yīng)用于車輛制動(dòng)控制系統(tǒng)，判斷控制線圈的耐溫性和提高電磁閥的控制性能取得了初步成效。
線圈溫升對(duì)控制性能的影響分析
以車輛單輪液壓系統(tǒng)為例，它主要由常態(tài)開(kāi)通的電磁閥(NO控制閥)、常態(tài)關(guān)閉的電磁閥(NC控制閥)、單向閥、制動(dòng)主缸、液壓泵和輪缸等部件組成。在制動(dòng)主缸施壓的情況下，當(dāng)兩個(gè)控制閥為常態(tài)時(shí)，輪缸的制動(dòng)壓力逐步增加而進(jìn)入增壓狀態(tài)；當(dāng)NC控制閥為常態(tài)，NO控制閥關(guān)閉時(shí)，輪缸的制動(dòng)壓力逐步進(jìn)入保持壓狀態(tài)；當(dāng)NO控制閥關(guān)閉，NC控制閥打開(kāi)時(shí)，降低輪缸的制動(dòng)壓力而進(jìn)入減壓狀態(tài)。
車輛單輪液壓控制系統(tǒng)如圖1所示。
輪缸的“增加-保持-降低”3種制動(dòng)壓力是由作用于電磁閥內(nèi)活塞的3種力(彈簧力、電磁力和流體力)的相互作用而實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示。
由圖2可知，電磁閥內(nèi)流體流量是由電磁閥內(nèi)活塞的開(kāi)口面積和壓力差決定的，而閥內(nèi)活塞的開(kāi)口面積決定于3種作用力的平衡關(guān)系，比如：
①NO控制閥：電磁力=彈簧力+流體力；
②NC控制閥：彈簧力=電磁力+流體力。
其中電磁力的線性控制將改變輪缸的制動(dòng)壓力，但是這種線性控制會(huì)帶來(lái)一些負(fù)面影響。以保持輪缸的制動(dòng)壓力為例，當(dāng)輪缸的制動(dòng)壓力進(jìn)入保持狀態(tài)時(shí)，NO控制閥開(kāi)始工作。由于NO控制閥的線性控制，增加了控制線圈的導(dǎo)電時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致控制線圈的溫升，隨之增大了控制線圈的電阻值。而電阻值的增大導(dǎo)致控制電流減小，迫使增大控制閥的開(kāi)口面積，從而增加了輪缸的制動(dòng)壓力，最終影響NO控制閥的控制性能和車輛制動(dòng)控制性能。控制線圈的溫升也會(huì)改變控制線圈的耐溫性，其溫度超過(guò)限定值就會(huì)燒壞控制線圈，直接影響到車輛行駛安全。
結(jié)語(yǔ)
本文提出一種基于電磁閥內(nèi)控制線圈溫度預(yù)測(cè)模型的無(wú)傳感溫度測(cè)量及其耐溫性判斷方法。該方法利用能量守恒定律來(lái)建立線圈溫度預(yù)測(cè)模型，通過(guò)線圈溫度的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和最小二乘法來(lái)優(yōu)化模型參數(shù)，以單輪液壓系統(tǒng)的機(jī)上仿真和實(shí)車的線性控制指令，來(lái)分析驗(yàn)證該線圈溫度預(yù)測(cè)模型的有效性和判斷耐溫性以及控制閥的控制性能。結(jié)果表明，該模型雖然存在建模誤差，但能有效地計(jì)算出控制線圈的溫升，為電磁閥內(nèi)控制線圈的無(wú)傳感溫度測(cè)量提供了有效的手段。這不僅簡(jiǎn)化了電磁閥控制單元的硬件結(jié)構(gòu)，而且為判斷控制線圈的耐溫性和提高控制閥的控制性能提供了有利的依據(jù)。
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