节温器控制装置及节温器控制方法
技术领域
本发明涉及一种节温器控制装置及节温器控制方法，尤其涉及用于发动机水温控制的节温器控制装置及节温器控制方法。
背景技术
众所周知，发动机最佳工作温度在90℃左右，而发动机水温过高会损坏发动机，降低发动机使用寿命，并且会使车辆燃油经济性变差。
通常，如图2所示，使用节温器4’(大多为电子节温器)来对发动机6’进行温度调节，具体而言，节温器4’根据冷却液温度的高低通过调整开度来调节散热器3’的水量，改变流经发动机6’的冷却液的大小循环，以保证发动机4’在合适的温度范围内工作。
发明内容
发明所要解决的技术问题
当前对电子节温器的控制时，会出现节温器阀门反复开闭的现象，即节温器振荡现象，如果发生水温振荡现象，会导致发动机温度频繁波动，对发动机性能会有负面影响。
用于解决技术问题的技术方案
本发明鉴于上述问题而得以完成，本发明的一个方面中，提供一种节温器控制装置，对用于调整车辆发动机的冷却液水温的节温器输出节温器控制电压以进行控制，其特征在于，包括：传感器组，该传感器组具有多个传感器，包括进气温度传感器、车速传感器、转速传感器、负载传感器及水温传感器；节温器补正值计算部，该节温器补正值计算部分别根据所述传感器组中的所述进气温度传感器、所述车速传感器及所述转速传感器的输出来计算节温器补正值；节温器电压基准值运算部，该节温器电压基准值运算部分别根据所述传感器组中的所述转速传感器和所述负载传感器的输出及所述冷却液的目标水温来计算节温器电压基准值；PID运算部，该PID运算部根据所述传感器组中的所述水温传感器输出的当前冷却剂水温以及目标水温通过PID运算来计算P值、I值、D值；以及控制部，该控制部分别根据所述节温器补正值计算部计算出的所述节温器补正值、所述节温器电压基准值运算部计算出的所述节温器电压基准值以及所述PID运算部计算出的所述P值、所述I值、所述D值来计算所述节温器控制电压，并输出至所述节温器。
本发明的另一个方面中，提供一种节温器控制方法，对用于调整车辆发动机的冷却液水温的节温器输出节温器控制电压以进行控制，其特征在于，包括如下步骤：检测步骤，由传感器组所具有的进气温度传感器、车速传感器、转速传感器、负载传感器及水温传感器对发动机的进气温度、车速、转速、负载及冷却剂水温进行检测；节温器补正值计算步骤，在该节温器补正值计算步骤中，由节温器补正值计算部分别根据所述传感器组所具有的所述进气温度传感器、所述车速传感器及所述转速传感器所检测出的所述进气温度、所述车速及所述转速来计算节温器补正值；节温器电压基准值运算步骤，在该节温器电压基准值运算步骤中，由节温器电压基准值运算部分别根据所述传感器组所具有的所述转速传感器及所述负载传感器所检测出的所述转速、所述负载及所述冷却液的目标水温来计算节温器电压基准值；PID运算步骤，在该PID运算步骤中，由PID运算部根据所述传感器组所具有的所述水温传感器所检测出的当前冷却剂水温以及目标水温通过PID运算来计算P值、I值、D值；以及控制步骤，在该控制步骤中，由控制部分别根据所述节温器补正值计算步骤中计算出的所述节温器补正值、所述节温器电压基准值运算步骤中计算出的所述节温器电压基准值以及所述PID运算步骤中计算出的所述P值、所述I值、所述D值来计算所述节温器控制电压，并输出至所述节温器。
发明效果
本发明所涉及的节温器控制装置或节温器控制方法能够稳定地控制发动机水温，使得实际水温波动小，基本达到平稳状态，实际水温与目标水温保持大致一致。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的节温器控制装置100的框图。
图2是示出使用节流器的发动机冷却系统的示意图。
图3是表示本发明的实施方式1的节温器控制装置100的控制方法的流程图。
图4是表示以往使用PID控制下实际水温与目标水温的变化关系的示意图。
图5是表示使用本发明所涉及的节温器控制装置或节温器控制方法下实际水温与目标水温的变化关系的示意图。
图6是示出本发明的实施方式2所涉及的节温器控制装置100’的框图。
图7是表示本发明的节温器控制装置100’的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面，对于本发明所涉及的节温器控制装置的优选实施方式，使用附图进行说明，但各图中对于相同、或相当的部分，附加相同标号进行说明。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1所涉及的节温器控制装置100的框图。以下对节温器控制装置100进行具体说明。
该节温器控制装置100对节温器10输出节温器控制电压以使得节温器10将发动机的冷却液的水温调节为合适。节温器控制装置100包括：传感器组1、节温器补正值计算部6、节温器电压基础值运算部7、PID运算部8以及控制器9。
传感器组1包括多个传感器：进气温度传感器2、车速传感器3、转速传感器4、水温传感器5以及负载传感器11。该进气温度传感器2对发动机的进气温度进行检测，该车速传感器3对车辆的速度进行检测，该转速传感器4对发动机转速进行检测，水温传感器5对发动机冷却水温进行检测。
其中，进气温度传感器2、车速传感器3、转速传感器4分别将其检测值输入至节温器补正值计算部6，以供节温器补正值计算部6计算出节温器补正值C。
水温传感器5将发动机冷却水温的检测值输出至PID运算部8，该PID运算部8基于水温传感器5所检测出的当前水温及目标水温来计算出PID运算值(P值、I值、D值)。PID运算部8基于目标水温与当前水温的差值来分别求出P值、I值、D值，采用常规的PID运算，因此以下对此不进行具体说明。
转速传感器4与负载传感器11分别将转速的检测值及当前负载的检测值输出至节温器电压基础值运算部7，节温器电压基础值运算部7基于转速的检测值、当前负载的检测值及目标水温来计算出节温器电压基础值。
控制器9基于节温器补正值计算部6计算出的节温器补正值C、节温器电压基础值运算部7计算出的节温器电压基础值以及PID运算部8计算出的PID运算值(P值、I值、D值)来计算出节温器控制电压Vctl并输出至节温器10。
以下，分别对节温器补正值计算部6、节温器电压基础值运算部7及控制器9进行详细说明。
节温器补正值计算部6根据进气温度传感器2、车速传感器3、转速传感器4各自的检测值即进气温度THA、车速VSP、转速HNDATA来计算节温器补正值C。
具体而言，节温器补正值计算部6的输入与未图示的车辆内空调开关判断部的输出相连接，且具有以转速HNDATA为变量的表格T1、以进气温度THA、车速VSP为变量的映射M1、M2。该车辆内空调开关判断部对节温器补正值计算部6输出表示空调开关状态的信号。在空调为关闭状态时，使用表格T1及映射M1来如下式(1)所示那样计算节温器补正值C；在空调为开启状态时，使用表格T1及映射M2来如下式(2)所示那样计算节温器补正值C。
式(1)：
节温器补正值C＝M1(进气温度THA，车速VSP)×T(转速HNDATA)。
式(2)：
节温器补正值C＝M2(进气温度THA，车速VSP)×T(转速HNDATA)。
节温器电压基础值运算部7根据转速的检测值即转速HNDATA、当前负载的检测值即负载LDATA及目标水温即TCTEMP来计算出节温器电压基础值Duty。具体而言，节温器电压基础值运算部7具有若干个以转速HNDATA及负载LDATA为变量的映射，此处，例如为三个，分别为M3、M4、M5。节温器电压基础值运算部7首先基于目标水温即TCTEMP来选择适用的映射。例如，在TCTEMP≥阈值1时适用映射M3，利用如下式(3)来计算节温器电压基础值Duty；在TCTEMP≥阈值1时适用映射M3，利用如下式(3)来计算节温器电压基础值Duty；在阈值1＞TCTEMP≥阈值2时适用映射M4，利用如下式(4)来计算节温器电压基础值Duty；在TCTEMP＜阈值2时适用映射M3，利用如下式(5)来计算节温器电压基础值Duty。
式(3)：
节温器电压基础值Duty＝M3(转速HNDATA，负载LDATA)。
式(4)：
节温器电压基础值Duty＝M4(转速HNDATA，负载LDATA)。
式(5)：
节温器电压基础值Duty＝M5(转速HNDATA，负载LDATA)。
控制器9基于上述计算出的节温器补正值C、节温器电压基础值Duty以及PID运算值即P值、I值、D值来计算出节温器控制电压Vctl。具体而言，控制器9与未图示的节温器补正模式切换开关相连，在节温器补正模式切换开关开启、即处于节温器补正开启模式下如下式(6)所示那样节温器补正值C对节温器电压基础值Duty、PID运算值均进行补正来计算出节温器控制电压Vctl；在节温器补正模式切换开关关闭、即处于节温器补正关闭模式下如下式(7)所示那样节温器补正值C仅对节温器电压基础值Duty进行补正来计算出节温器控制电压Vctl。
式(6)：
节温器控制电压Vctl＝节温器补正值C×(P值+I值+D值+节温器电压基础值Duty)。
式(7)：
节温器控制电压Vctl＝P值+I值+D值+节温器补正值C×节温器电压基础值Duty。
以下，参照图3，对本发明的节温器控制装置100的控制方法进行具体说明。
在节温器控制装置100开始对节温器10进行控制后(步骤1)，在步骤2中，由PID运算部8基于水温传感器5所检测出的当前水温及目标水温来计算出PID运算值、即P值、I值、D值并输出至控制器9。
随后，在步骤3中，判断是否处于节温器补正开启模式，在是的情况下转移至步骤4。
在步骤4中，由节温器电压基础值运算部7根据转速的检测值即转速HNDATA、当前负载的检测值即负载LDATA及目标水温即TCTEMP参照映射M3至M5中的一个来计算出节温器电压基础值Duty并输出至控制器9，随后转移至步骤6。
在随后的步骤6中，由节温器补正值计算部6如上所述地根据空调的开关状态来选择映射M1、M2中的一个，分别利用表格T1及映射M1、M2中的一个，根据上述式(1)或式(2)来计算节温器补正值C并输出至控制器9，随后转移至步骤8。
在步骤8中，控制器9求出P值、I值、D值与节温器电压基础值Duty的和，随后将其和与节温器补正值C相乘从而求出节温器控制电压Vctl，并将该节温器控制电压Vctl输出至节温器10以使得节温器10调节开度将发动机的温度调节为合适，随后转移至步骤9，控制流程结束。
另外一方面，在步骤3中为否的情况下、即处于节温器补正关闭模式的情况下，转移至步骤5。在步骤5中，由节温器电压基础值运算部7根据转速的检测值即转速HNDATA、当前负载的检测值即负载LDATA及目标水温即TCTEMP参照映射M3至M5中的一个来计算出节温器电压基础值Duty并输出至控制器9，并且，由节温器补正值计算部6如上所述地根据空调的开关状态来选择映射M1、M2中的一个，分别利用表格T1及映射M1、M2中的一个，根据上述式(1)或式(2)来计算节温器补正值C并输出至控制器9，随后转移至步骤7。
在步骤7中，控制器9将P值、I值、D值求和，将节温器电压基础值Duty与节温器补正值C求积，并将P值、I值、D值的和与节温器电压基础值Duty与节温器补正值C求和从而求出节温器控制电压Vctl，并将该节温器控制电压Vctl输出至节温器10以使得节温器10调整开度将发动机的温度调节为合适，随后转移至步骤10，控制流程结束。
此外，上述控制方法中各步骤先后顺序未限定于上述，只要控制器9在节温器补正开启模式下如上述式(6)计算出节温器控制电压Vctl，而在节温器补正关闭模式下如上述式(7)计算出节温器控制电压Vctl即可。例如也可以将上述步骤4与步骤6颠倒，先由节温器补正值计算部6计算节温器补正值C，再由节温器电压基础值运算部7计算出节温器电压基础值Duty，或者，两步骤也可以同时执行。
如图4与图5示出汽车在相同车速(例如90KM/H)下使用本发明所涉及的节温器控制装置或节温器控制方法下的目标水温与实际水温的变化关系以及以往使用PID控制下的目标水温与实际水温的变化关系。如图4所示，在使用PID控制下实际水温波动大，与目标水温无法保持大致一致，另一方面，如图5所示，在使用本发明所涉及的节温器控制装置或节温器控制方法下实际水温波动小，基本达到平稳状态，实际水温与目标水温保持大致一致。
实施方式2
图6示出实施方式2的节温器控制装置100’的框图，图7示出实施方式2的节温器控制装置的控制方法，与上述实施方式1中相同的模块、步骤标注相同的标号。以下仅对实施方式2中与实施方式1不同的部分进行说明。
如图6所示，节温器控制装置100’还包括电池电压补正值计算部11，该电池电压补正值计算部11具有以电池电压VB为变量的电池电压补正表T2，根据电池电压VB参照电池电压补正表T2来对控制器9输出电池电压补正值Cvb。由此，控制器可以在计算节温器控制电压Vctl时，将汽车的电池电压VB考虑在内，并入以电池电压VB为变量的电池电压补正值Cvb，如下式(8)、(9)分别在节温器补正开启模式(图7中的步骤8’)、节温器补正关闭模式(图7中的步骤7’)下计算出节温器控制电压Vctl。
式(8)：
节温器控制电压Vctl＝电池电压补正值Cvb×节温器补正值C×(P值+I值+D值+节温器电压基础值Duty)。
式(9)：
节温器控制电压Vctl＝电池电压补正值Cvb×(P值+I值+D值+节温器补正值C×节温器电压基础值Duty)。
其它步骤与上述实施方式1相同。
另外，本发明在其发明的范围内，可将各实施方式进行自由组合，或将各实施方式适当地进行变形、省略。
例如，上述节温器控制装置对节温器输出节温器控制电压来控制节温器，也可以输出电流等，只要输出控制指示对节温器的开度进行控制即可。
此外，上述表格T1、T2、映射M1～M5本领域技术人员可通过有限次试验或经验来获得优选值。
此外，上述节温器补正值计算部根据空调为开启状态还是关闭状态分别根据式(1)或式(2)来计算节温器补正值，也可以无关乎空调的开关状态，利用同一计算式，例如仅利用式(1)或仅利用式(2)来计算节温器补正值。
此外，上述节温器电压基准值运算部根据目标水温TCTEMP从三个映射M3～M5中选出一个来计算节温器电压基础值Duty，但映射的数量可以是任意的，例如也可以为2个或3个以上，也可以仅利用一个映射，无关目标水温地计算节温器电压基础值Duty。
本发明进行了详细的说明，但上述说明仅是所有方面中的示例，本发明并不局限于此。未示例的无数的变形例被解释为可设想到而未脱离本发明的范围。
工业上的应用
本发明适用于节温器控制装置及节温器控制方法，尤其适用于发动机水温控制的节温器控制装置及节温器控制方法。
标号说明
1传感器组
6节温器补正值计算部
7节温器电压基础值运算部
8PID运算部
9控制器
10 节温器
11 电池电压补正值计算部
100节温器控制装置
1’ 散热器进口软管
2’ 散热器出口软管
3’ 散热器
4’ 节温器
5’ 节气门
6’ 发动机
7’ 加热芯
8’ 水泵
