[發(fā)明專利]一種PTC加熱器件的控制方法及其控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010187269.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN111338403A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明仁;張酉軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫雷利電子控制技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05D23/30
• 分類號(hào): G05D23/30
• 代理公司: 南京北辰聯(lián)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32350
• 代理人: 陸中丹

本發(fā)明公開了一種PTC加熱器件的控制方法，本發(fā)明還涉及該控制方法應(yīng)用的控制系統(tǒng)，采用電連接在直流母線電源和PTC加熱器件之間的驅(qū)動(dòng)控制器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)PTC加熱器件的驅(qū)動(dòng)控制；驅(qū)動(dòng)控制器的控制方法包括溫度外閉環(huán)控制和電流內(nèi)閉環(huán)控制；溫度外閉環(huán)控制的輸出信號(hào)作為電流內(nèi)閉環(huán)控制輸入的目標(biāo)工作電流信號(hào)，電流內(nèi)閉環(huán)控制的輸出信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)PTC加熱器件的PWM占空比信號(hào)；本發(fā)明使得PTC加熱器件的工作電流相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用單獨(dú)溫度閉環(huán)的控制變得更加平穩(wěn)，明顯減少對(duì)PTC加熱器件和其控制系統(tǒng)相關(guān)元器件的沖擊，顯著提高了PTC加熱器件的穩(wěn)定性和安全可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于PTC加熱器的控制領(lǐng)域，具體涉及了一種PTC加熱器件的控制方法，本發(fā)明還涉及該控制方法應(yīng)用的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

PTC(Positive Temperature Coefficient的縮寫)特性通常是指其電阻率會(huì)隨著溫度升高而增大。正由于PTC特征的存在，人們利用了PTC特征用來制備具有溫控功能的加熱器件，也可稱為PTC加熱器件。

PTC加熱器件的現(xiàn)有控制方法均采用溫度閉環(huán)控制，具體是采用溫度傳感器對(duì)PTC元件或其應(yīng)用的介質(zhì)進(jìn)行溫度采樣，通過對(duì)目標(biāo)控制溫度與實(shí)際采樣溫度進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出信號(hào)作為PWM占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)PTC進(jìn)行加熱直至到達(dá)新的溫度平衡。然而，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)由于在溫度閉環(huán)控制方案中，將溫度差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后的輸出直接作為驅(qū)動(dòng)PWM占空比信號(hào)會(huì)導(dǎo)致PTC加熱器件的工作電流存在響應(yīng)滯后性，這會(huì)造成控制系統(tǒng)的工作電流發(fā)生較大波動(dòng)、平穩(wěn)性差，對(duì)PTC加熱器件和其控制系統(tǒng)的相關(guān)元器件均帶來了較大沖擊，最終對(duì)PTC加熱器件的使用壽命造成負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種PTC加熱器件的控制方法及其控制系統(tǒng)，使得PTC加熱器件的工作電流相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)采用單獨(dú)溫度閉環(huán)的控制變得更加平穩(wěn)，明顯減少對(duì)PTC加熱器件和其控制系統(tǒng)相關(guān)元器件的沖擊，顯著提高了PTC加熱器件的穩(wěn)定性和安全可靠性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種PTC加熱器件的控制方法，采用電連接在直流母線電源和所述PTC加熱器件之間的驅(qū)動(dòng)控制器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述PTC加熱器件的驅(qū)動(dòng)控制；所述驅(qū)動(dòng)控制器的控制方法包括溫度外閉環(huán)控制和電流內(nèi)閉環(huán)控制；其中，所述溫度外閉環(huán)控制的輸出信號(hào)作為所述電流內(nèi)閉環(huán)控制輸入的目標(biāo)工作電流信號(hào)，所述電流內(nèi)閉環(huán)控制的輸出信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)所述PTC加熱器件的PWM占空比信號(hào)。

優(yōu)選地，所述溫度外閉環(huán)控制基于預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度信號(hào)與實(shí)際采樣溫度信號(hào)的溫度差進(jìn)行PI或PID調(diào)節(jié)后輸出目標(biāo)工作電流信號(hào)；所述電流內(nèi)閉環(huán)控制基于所述目標(biāo)工作電流信號(hào)與實(shí)際采樣電流信號(hào)的電流差進(jìn)行PI或PID調(diào)節(jié)后，其輸出作為驅(qū)動(dòng)所述PTC加熱器件的PWM占空比信號(hào)。

優(yōu)選地，所述實(shí)際采樣電流信號(hào)的采樣周期小于所述實(shí)際采樣溫度信號(hào)的采樣周期。

優(yōu)選地，所述實(shí)際采樣電流信號(hào)的采樣周期范圍為20-200ms，所述實(shí)際采樣溫度信號(hào)的采樣周期范圍為300-800ms。

優(yōu)選地，所述直流母線電源的電壓范圍為200-550V。

優(yōu)選地，所述PTC加熱器件的介質(zhì)為冷卻液，所述冷卻液的目標(biāo)溫度范圍為16-90℃，所述PTC加熱器件的目標(biāo)工作電流不大于35A。

優(yōu)選地，本發(fā)明還提出了一種PTC加熱器件的控制系統(tǒng)，包括直流母線電源、PTC加熱器件以及電連接在所述直流母線電源和所述PTC加熱器件之間的驅(qū)動(dòng)控制器，所述驅(qū)動(dòng)控制器用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所述PTC加熱器件的驅(qū)動(dòng)控制；所述驅(qū)動(dòng)控制器采用如上所述的控制方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)控制器包括MCU主控制模塊和用于PTC加熱器件驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電路，所述MCU主控制模塊向所述驅(qū)動(dòng)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)；其中，