一种用于多支路PTC加热器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多支路PTC加热器的控制方法，多支路PTC加热器包括若干并联的PCT加热器件，采用电连接在直流母线电源和各PCT加热器件之间的驱动控制器，用于分别实现对各PCT加热器件的驱动控制；驱动控制器包括MCU主控制模块和分别用于各PCT加热器件的若干驱动电路，MCU主控制模块分别向各驱动电路发送频率相等的PWM占空比信号；其中，至少2个驱动电路的PWM占空比信号具有不等于0的相位差，用于提高多支路PTC加热器在单个信号周期内输入功率的平均度；本发明专利技术可以减少在多支路PTC加热器的工作过程中对PTC加热器和相关元器件产生的冲击，最终提高具有多支路PTC加热器的稳定性以及安全可靠性，进而确保了多支路PTC加热器在实际应用中的使用寿命。

A control method for multi branch PTC heater

【技术实现步骤摘要】
一种用于多支路PTC加热器的控制方法
本专利技术属于PTC加热器的控制领域，具体涉及了一种用于多支路PTC加热器的控制方法。
技术介绍
PTC(PositiveTemperatureCoefficient的缩写)特性通常是指其电阻率会随着温度升高而增大。正由于PTC特征的存在，人们利用了PTC特征用来制备具有温控功能的加热器件，也可称为PTC加热器件。PTC加热器件的现有控制方法均采用温度闭环控制，具体是采用温度传感器对PTC元件或其应用的介质进行温度采样，通过对目标控制温度与实际采样温度进行PI调节，输出信号作为PWM占空比信号驱动PTC进行加热直至到达新的温度平衡。然而，申请人发现由于在温度闭环控制方案中，将温度差进行PI调节后的输出直接作为驱动PWM占空比信号会导致PTC加热器件的工作电流存在响应滞后性，这会造成控制系统的工作电流发生较大波动、平稳性差，对PTC加热器件和其控制系统的相关元器件均带来了较大冲击，最终对PTC加热器件的使用寿命造成负面影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种用于多支路PTC加热器的控制方法，可以有效地减少多支路PTC加热器在单个信号周期内的电流波动幅度，提高多支路PTC加热器在单个信号周期内输入功率的平均度，进而可以减少在多支路PTC加热器的工作过程中对PTC加热器和其控制系统的相关元器件产生的冲击，最终提高具有多支路PTC加热器的稳定性以及安全可靠性，进而确保了多支路PTC加热器在实际应用中的使用寿命。本专利技术采用的技术方案如下：一种PTC加热器件的控制方法，采用电连接在直流母线电源和所述PTC加热器件之间的驱动控制器，用于实现对所述PTC加热器件的驱动控制；所述驱动控制器的控制方法包括温度外闭环控制和电流内闭环控制；其中，所述温度外闭环控制的输出信号作为所述电流内闭环控制输入的目标工作电流信号，所述电流内闭环控制的输出信号作为驱动所述PTC加热器件的PWM占空比信号。优选地，所述温度外闭环控制基于预设的目标温度信号与实际采样温度信号的温度差进行PI或PID调节后输出目标工作电流信号；所述电流内闭环控制基于所述目标工作电流信号与实际采样电流信号的电流差进行PI或PID调节后，其输出作为驱动所述PTC加热器件的PWM占空比信号。优选地，所述实际采样电流信号的采样周期小于所述实际采样温度信号的采样周期。优选地，所述实际采样电流信号的采样周期范围为20-200ms，所述实际采样温度信号的采样周期范围为300-800ms。优选地，所述直流母线电源的电压范围为200-550V。优选地，所述PTC加热器件的介质为冷却液，所述冷却液的目标温度范围为16-90℃，所述PTC加热器件的目标工作电流不大于35A。优选地，本专利技术还提出了一种PTC加热器件的控制系统，包括直流母线电源、PTC加热器件以及电连接在所述直流母线电源和所述PTC加热器件之间的驱动控制器，所述驱动控制器用于实现对所述PTC加热器件的驱动控制；所述驱动控制器采用如上所述的控制方法进行驱动控制。优选地，所述驱动控制器包括MCU主控制模块和用于PTC加热器件驱动运行的驱动电路，所述MCU主控制模块向所述驱动电路输出驱动信号；其中，所述MCU主控制模块与所述PTC加热器件之间设有用于温度采样的温度传感器，用于向所述MCU主控制模块输入实际采样温度信号；所述直流母线电源与所述PTC加热器件之间设有用于电流采样的电流采样电路，所述电流采样电路向所述MCU主控制模块输入实际采样电流信号；所述MCU主控制模块基于所述目标温度、所述实际采样温度信号以及所述实际采样电流信号根据所述温度外闭环控制和电流内闭环控制计算并输出PWM占空比信号，将该PWM占空比信号作为所述驱动信号。优选地，所述MCU主控制模块包括用于对温度差进行PI或PID调节的温度PI调节器，和用于对电流差进行PI或PID调节的电流PI调节器；所述温度PI调节器的输入信号包括目标温度信号和实际采样温度信号，且其输出端输出目标工作电流信号；所述电流PI调节器的输入信号包括所述目标工作电流信号和实际采样电流信号，且其输出端输出所述PWM占空比信号。优选地，所述温度传感器采用NTC传感器；所述电流采样电路与所述MCU主控制模块之间设有用于对所述实际采样电流信号进行滤波处理的低通滤波器，或所述MCU主控制模块通过低通滤波算法对所述实际采样电流信号进行滤波处理。需要说明的是，本专利技术涉及的PI调节是指比例和积分调节，涉及的PID调节是指比例、积分和微分调节，具体调节原理和计算公式均为本领域的公知常识，本实施例不具体展开说明；本领域技术人员可以根据实际需求并通过相关调节参数的设置来选择PI调节器的调节方式，例如采用PI调节方式还是采用PID调节方式，都可以获得本专利技术的技术效果，这些调节方式的等同替代或变化均处于本专利技术的保护范围。还需要特别说明的是，由于：功率＝电流×直流母线电源的电压，本申请中直流母线电源的电压属于非闭环控制参数，因此，在本申请具体实施应用时，也完全可以采用功率内闭环控制来等同替换本申请的电流内闭环控制，功率内闭环控制的工作本质同样是基于电流内闭环控制，区别仅在于MCU主控制模块的运算数据不同，这些都是本领域技术人员在本专利技术披露技术方案基础上依据本领域的公知常识以及常规技术手段可以做出的等同替换选择；在需要说明的是，和采用功率内闭环控制的等同替换方案相同，基于电流内闭环控制作为基础通过改变运算数据来实现与电流内闭环控制效果相同或类似的相关参数内闭环控制，这些相关参数内闭环控制同样属于对本申请电流内闭环控制的等同替换方案，同样属于本专利技术的保护范围。本专利技术创造性地提出温度外闭环控制加电流内闭环控制的控制思路，具体工作原理是首先通过温度外闭环控制基于目标温度与实际采样温度之间的温度差值进行PI或PID调节并输出调节信号，该调节信号进一步作为为了实现温度外闭环控制进而实现期望温度环平衡的目标工作电流信号，然后通过电流内闭环控制对目标工作电流信号和实际采样电流信号的电流差进行PI或PID调节，将其电流内闭环控制输出的信号作为驱动PTC加热器件的PWM占空比信号，PWM占空比信号可以灵敏快速地将直流母线电源向PTC加热器件输出按目标工作电流信号参数设置的工作电流，预先使得PTC加热器件的控制系统达到电流环平衡，而且在该目标工作电流下，使得PTC加热器件的温度达到预设的目标温度，最终达到温度环平衡，通过该工作过程可以显著提高整体PTC加热器件工作电流的响应灵敏度，使得PTC加热器件的工作电流相对于现有技术采用单独温度闭环的控制变得更加平稳，明显减少对PTC加热器件和其控制系统相关元器件的冲击，显著提高了PTC加热器件的稳定性和安全可靠性。由于PCT加热器件在日常实际应用中，通常设有多个并联设置的PCT加热器件支路(本文简称为“多支路PTC加热器”)来实现对待温控介质(如冷却液)的高效、精准的加热温控效果，现有对于各PCT加热器件支路的控制方法基本都是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多支路PTC加热器的控制方法，所述多支路PTC加热器包括若干并联的PCT加热器件，采用电连接在直流母线电源和各所述PCT加热器件之间的驱动控制器，用于分别实现对各所述PCT加热器件的驱动控制；其特征在于，所述驱动控制器包括MCU主控制模块和分别用于各所述PCT加热器件的若干驱动电路，所述MCU主控制模块分别向各所述驱动电路发送频率相等的PWM占空比信号；其中，至少2个驱动电路的PWM占空比信号具有不等于0的相位差，用于提高所述多支路PTC加热器在单个信号周期内输入功率的平均度。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多支路PTC加热器的控制方法，所述多支路PTC加热器包括若干并联的PCT加热器件，采用电连接在直流母线电源和各所述PCT加热器件之间的驱动控制器，用于分别实现对各所述PCT加热器件的驱动控制；其特征在于，所述驱动控制器包括MCU主控制模块和分别用于各所述PCT加热器件的若干驱动电路，所述MCU主控制模块分别向各所述驱动电路发送频率相等的PWM占空比信号；其中，至少2个驱动电路的PWM占空比信号具有不等于0的相位差，用于提高所述多支路PTC加热器在单个信号周期内输入功率的平均度。


2.根据权利要求1所述的用于多支路PTC加热器的控制方法，其特征在于，所述相位差时间占单个PWM占空比信号周期的比例范围在10-90％。


3.根据权利要求2所述的用于多支路PTC加热器的控制方法，其特征在于，所述相位差时间占单个PWM占空比信号周期的比例范围在30-60％。


4.根据权利要求1所述的用于多支路PTC加热器的控制方法，其特征在于，所述PWM占空比信号的频率为5-50Hz。


5.根据权利要求1所述的用于多支路PTC加热器的控制方法，其特征在于，所述占空比范围不大于33.3％，或大于33.3％且小于66.6％，或不小于66.6％。


6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的用于多支路PTC加热器的控制方法，其特征在于，所述多支路PTC加热器包括3个并联的PCT加热器件，各PCT加热器件分别对应设有第一驱动电路、第二驱动电路和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明仁，娄明明，
申请(专利权)人：无锡雷利电子控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32