CN101133239A - 控制燃油泵操作的智能驱动模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了控制车辆的燃油泵(12)的操作的驱动模块(10)。该驱动模块包括开关到燃油泵的电力传输的开关电路(20)、和执行按照从车辆的约束控制模块(RCM)(16)接收到的至少一个信号来控制开关电路的一系列可编程指令的处理器(34)。

Description

控制燃油泵操作的智能驱动模块

本申请要求2005年3月3日提出和指定了美国临时申请序号60/658,091的临时申请的优先权，特此全文引用，以供参考。

技术领域

本公开涉及驱动模块。更具体地说，本公开涉及控制燃油泵操作的智能驱动模块。

背景技术

汽车需要在某些紧急事件下禁用燃油泵以防止受损和/或着火的风险增加的自动系统。在现有车辆中，为了驱动燃油泵，配备了脉宽调制(PWM)型智能燃油泵驱动(SFPD)模块。配备了控制SFPD模块的PWM动力系(powertrain)控制模块(PCM)。分立惯性开关用于控制到SFPD模块的动力，其中，在像一个或多个气囊张开那样的十分紧急的事件下，惯性开关控制到燃油泵的动力的切断，使燃油泵失去作用。惯性开关由感测像气囊张开那样的特殊紧急状况的约束控制模块(RCM)控制。SFPD模块和惯性开关作为汽车附加部件，使成本增加，并且需要分开封装、安装和校准，由于现代车辆结构的特点，这些都越来越复杂。

一旦惯性开关使燃油泵失去作用，燃油泵会一直不起作用，直到惯性开关被重置。然而，惯性开关可能难以接近。普通车辆驾驶人员通常需要求助于汽车机修人员重置开关，不管车况如何，常常需要拖车。

除了PWM驱动模块以外，问题还在于惯性开关和SFPD模式也是分立部件。另一个问题是车辆的驾驶人员不能利用不在驾驶人员的普通技能之外的方法故意超控(override)燃油泵的禁用。

发明内容

本公开的智能燃油泵驱动(IFPD)模块提供了解决方案，该IFPD模块接收指示十分紧急事件，例如，一个或多个气囊张开、来自车辆动力系控制模块(PCM)和操作燃油泵、和来自车辆约束控制模块(RCM)的信号。来自RCM的信号可以进一步指令IFPD模块禁用燃油泵，从而不需要分立惯性开关。将禁用燃油泵的出现存储在IFPD模块的存储器中，并且加上时间印记。车辆的驾驶人员可以通过故意驾驶人员动作超控燃油泵的禁用。为了保证来自PCM和RCM的信号是可靠的，还配备了安全墙。此外，IFPD模块还输出指示与PCM和/或RCM通信的状态、IFPD模块接收到的信号的内容、和/或到燃油泵的动力传输的状态的状态信号。

附图说明

现在参照附图举例描述本发明，在附图中：

图1示出了本公开优选实施例的原理图；和

图2A和2B示出了按照本公开的固件流程图。

具体实施方式

在本公开的优选实施例中，公开了使车辆约束控制模块(RCM)可以禁用燃油泵的智能燃油泵驱动(IFPD)模块。现有惯性开关和现有智能燃油泵驱动模块提供的功能被IFPD模块取代。此外，本公开的IFPD模块提供了以前由现有惯性开关和现有智能燃油泵驱动模块提供的功能之外的功能。按照本公开，将IFPD模块与车辆动力系控制模块(PCM)和RCM合并在一起，以便接收来自车辆PCM和RCM的信号。从PCM接收到的信号包括控制到燃油泵的动力传输的信号，以便当燃油泵分配燃油时加以控制。

一旦出现十分紧急状态，例如，一个或多个气囊张开，RCM生成和发送将紧急状态通知给IFPD模块的信号。RCM可以进一步指令IFPD模块一旦发生事件就禁用燃油泵。IFPD模块响应来自RCM的禁用燃油泵的指令来禁止到燃油泵的功率传输(即，停止燃油泵的操作)。将禁用燃油泵的每个实例存储在IFPD模块的存储器中，并且加上时间印记。

车辆的驾驶人员可以像进行至少两次连续接通(例如，在点火时转动点火键)操作那样，采取可以包括不可能偶然或随机发生的一系列动作和/或动作组合的特定故意动作来超控燃油泵的禁用。为了保证从PCM和RCM接收到的信号是可靠的，还配备了安全墙。此外，IFPD模块还向PCM输出指示与PCM和/或RCM通信的状态、IFPD模块接收到的信号的内容、和/或到燃油泵的动力传输的状态的状态信号。

下面参考相同标号自始至终表示相似单元的附图。图1示出了按照本公开的IFPD模块10(下文称为IFPD 10)的示范性电路原理图。IFPD 10响应从PCM 14和RCM 16和/或像驾驶人员超控组件17那样的另一个控制或超控模块的信号，控制电力到燃油泵12的传输。PCM 14和RCM 16都可以包括一个或多个单元。IFPD 10最好是下面示范成脉宽调制驱动器的调制驱动器模块，但也可以是其它调制，譬如，通过频率。示范性IFPD 10包括微控制器18和开关组件(SA)20(也称为开关电路)。

在典型应用中，PCM 14通过生成PCM_IN信号并将PCM_IN信号发送到IFPD 10来控制传输到燃油泵12的功率。在如图1所示的公开的示范性实施例中，PCM_IN信号是频率脉宽调制(PWM)低电流信号。PCM 14通过选择指示应该启用燃油泵的时间间隔的周期和占空度，按照预定编码方案编码PCM_IN信号。PCM_IN信号的频率必须在预定频度范围内，以便使IFPD10将它们当作有效信号来对待。

当接收到的PCM_IN信号的占空度在第一范围(在本例中，4-51％)内时，指示PCM_IN是ON，并且PCM 14正在请求将动力传送到燃油泵12，以便操作燃油泵12。接收到的PCM_IN信号的占空度指示正在请求的燃油量并决定控制燃油泵12的操作的命令信号的占空度(如下面进一步所述)。因此，在操作燃油泵12的命令信号的每个周期内操作燃油泵12的时间间隔由接收到的PCM_IN信号的占空度决定。当接收到的PCM_IN信号的占空度在第二范围(在本例中，52-67％)内时，指示PCM_IN是OFF，并且PCM 14正在请求在接收到PCM_IN ON信号之前不将动力传送到燃油泵12。

RCM 16生成将是否出现紧急状态(例如，气囊张开)通知IFPD 10和/或命令禁用燃油泵12的RCM_IN信号。在提供的例子中，RCM_IN信号是频率PWM低电流信号。RCM 16按照预定编码方案，最好通过选择指示消息内容的频率编码RCM_IN信号。

在本例中，RCM 16生成三种RCM_IN信号。第一种RCM_IN信号具有第一频率(在本例中，10Hz)，指示状况正常并且应该通过RCM_IN信号控制燃油泵12。下面将第一种RCM_IN信号称为“正常PCM控制”。第二种RCM_IN信号具有第二频率(在本例中，250Hz)，指示由于检测到紧急状态而出现RCM事件；但是，还不请求禁用燃油泵12。下面将第二种RCM_IN信号称为“出现事件”。在本例中，第一和第二种RCM_IN信号的占空度都是50％。

第三种RCM_IN信号具有第三频率(在本例中，500Hz)，指示发生了RCM超控并且RCM 16正在请求禁用燃油泵12。下面将第三种RCM_IN信号称为“超控和禁用”。按照本例，为了防止燃油泵12的无意禁用，IFPD 10只有在接收到第二种RCM_IN信号之后，接着接收到两个相继周期的第三种RCM_IN信号时才禁用燃油泵12，其中，该两个相继周期的第三种RCM_IN信号是在预定时间间隔(在本例中，10微秒)内接收到的。

按照如图1所示的例子，IFPD 10在第一接口22上接收PCM_IN信号，而在第二接口24上接收RCM_IN信号，第一接口22和第二接口24都被显示成微控制器28的预定引线。微控制器18根据车辆PCM 14的编码方案解码接收到的PCM_IN信号。按照该解码，微控制器18编码和生成传输到SA 20的开关控制信号。最好，开关控制信号是高功率频率PWM信号。按照本例，开关控制信号是9.6KHz信号。例如，将开关控制信号编码成占空度两倍于PWM信号的占空度的9.6KHz信号。

开关控制信号通过选择它的周期和占空度来编码，以便按照输入PCM_IN信号的占空度(duty cycle)调整其占空度的HIGH部分。当开关控制信号是ON时，HIGH部分与PCM_IN信号请求的燃油量成正比。除非IFPD10已经接收到允许超控信号，否则当RCM_IN信号指示RCM 16请求禁用燃油泵12时，开关控制信号是OFF并在其整个周期内都保持LOW。示出了开关控制信号从微控制器18传输到SA20的传输路径26。微控制器18和SA20之间的通信可以是有线的或无线的。

SA20响应开关控制信号的接收，输出燃油泵输出信号。燃油泵输出信号的占空度与开关控制信号成正比。燃油泵输出信号通过第三接口28输出到燃油泵28，第三接口28被显示成SA20的一组预定引线。当燃油泵输出信号是HIGH时，到燃油泵12的动力传输被开关成ON，而当燃油泵输出信号是LOW时，到燃油泵12的动力传输被开关成OFF。

IFPD 10通过检验输入信号的频率和/或占空度来检验输入PCM_IN和RCM_IN信号的有效性。此外，一旦燃油泵12被禁用，IFPD 10就检验允许超控信号(可以包括信号序列或组合)的接收。允许超控信号是在出现像一个或多个驾驶人员超控动作的组合或序列那样的允许超控状况时生成的。

在本例中，允许超控信号由驾驶人员超控组件17生成。驾驶人员超控组件17被示范成点火组件，其中，驾驶人员超控动作包括，譬如，在预定时间间隔内，在点火时不止一次地转动点火键，生成至少两个相继KEY_ON信号。

其它允许超控状况也在本公开的范围之内，譬如，接收来自远程处理器的信号，驾驶人员超控动作的不同组合或序列等。在本例中，一旦接收到不止一个允许超控信号，IFPD 10就按照接收到的PCM_IN信号超控燃油泵12的禁用，并且将动力传输到燃油泵12。

此外，SA20和燃油泵12之间的电通信的状态得到确定，并且IFPD 10检验确定的状态。在本发明的例子中，IFPD 10确定SA20和燃油泵12之间的电通信的状态。更具体地说，SA 20内部地检验指示到燃油泵12的动力传输的至少一个信号的电流和/或电压，并且通过至少一个反馈信号30将结果提供给微控制器18。

至少一个反馈信号30的第一反馈信号是与供应给燃油泵12的电流成正比的模拟反馈信号。至少一个反馈信号30的第二反馈信号是与供应给燃油泵12的电压成正比的模拟反馈信号。第一和第二反馈信号由SA 20生成，并被提供给微控制器18。当打开到燃油泵12的动力传输时，微控制器18读取第一和第二反馈信号，以便确定在IFPD 10和燃油泵12之间是否存在开路、过电压状况和/或欠电压状况。当微控制器18针对到燃油泵12的动力传输，确定反馈信号30指示不可接受电流或电压状况时，微控制器18将开关控制信号发送到SA 20，以便禁止到燃油泵12的动力传输。

将禁用燃油泵12的各个实例加上时间印记，并且存储在存储器，例如，闪速存储器中，其中，存储器包括IFPD 10的微控制器18或可被IFPD 10的微控制器18存取。如果超控燃油泵12的禁用，驾驶人员可以不用生存气囊地驾驶车辆。禁用燃油泵12的加时间印记存储事件可以用于各种目的，譬如，调查事故或使车辆的制造者免除不用生存气囊驾驶车辆的责任。

IFPD 10生成指示接收到的PCM_IN和RCM_IN信号的有效性和/或内容和SA 20和燃油泵12之间的电通信的状态的状态消息。微控制器18编码通过IFPD 10的第四接口32发送到诸如PCM 14之类的另一个器件的状态消息。在本例中，第四接口32是微控制器18的预定引线。状态消息可以是PWM信号。在本例中，以固定频率输出状态消息，并且将占空度编码成指示状态消息的内容。示范性状态消息内容可以包括在接收到的PCM_IN和RCM_IN信号中检测到错误的通知、存在紧急状况、禁止到燃油泵12的动力传输、检测到SA 20和燃油泵12之间的故障电通信、和/或按照接收到的PCM_IN信号将动力传输到燃油泵12的正常功能。

IFPD 10最好封装成插入式器件。例如，将IFPD封装成6引线280通用插入式器件。微控制器18最好是集成电路(IC)，譬如，封装在16引线小外廓集成电路(SOIC)中的商用8位微控制器。微控制器18包括至少一个处理器34和可被至少一个处理器34存取的至少一个存储器件36，譬如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、闪速RAM等。包括可被至少一个处理器34执行的一系列可编程指令的控制软件模块38存储在至少一个存储器件36上。此外，一系列可编程指令可以通过传播信号传输，供至少一个存储器件36执行，以便完成这里所述的功能和达到按照本公开的技术效果。

SA 20最好是含有受微控制器18控制开关到燃油泵12的动力的至少一个开关器件的脉宽调制IC，譬如，采用至少一个场效应晶体管(FET)开关器件的商用高侧驱动器(high side driver)。通过Vbatt信号将动力提供给IFPD10和燃油泵12。当开始点火时，生成KEY_ON信号。KEY_ON信号的生成使Vbatt信号可以传递到SA 20。Vbatt的电压在接通时通常是12V。为了在IFPD 10内建立可实施电路，可以提供附加电子器件40。附加电路40包括例如下拉电阻器、滤波电路、电压和/或电流保护电路、回转速率控制、瞬态保护电路、电压并将适当功率提供给微控制器18和SA 20的电路。

图2A和2B示出了在执行控制软件模块38时至少一个处理器34执行的示范性步骤。如图2所示，在微控制器18执行的控制软件模块38的主轮询循环中处理状态消息，并且不中断地驱动状态消息。在步骤S202中，当接收到KEY_ON信号时，开始主轮询循环，KEY_ON信号指示驾驶人员在点火时已转动点火键。在步骤204中，读取和递增每当驾驶人员在点火时转动点火键时出现的Key_On变量。在步骤206中，读取接收到的PCM_IN信号。

在确定步骤208中，确定PCM_IN信号是否有效和ON。PCM_IN ON信号的有效性确定包括检验接收到的PCM_IN信号的频率是否在预定频率范围内。另外，在这个步骤中，检验PCM_IN信号的占空度，以确定PCM_IN信号是否是ON。如果PCM_IN信号无效和不是ON，则执行确定步骤210。

在步骤210中，确定PCM_IN信号是否有效和OFF。PCM_IN ON信号的有效性确定包括检验接收到的PCM_IN信号的频率是否在预定频率范围内，并且检验PCM_IN信号的占空度，以确定PCM_IN信号是否是OFF。如果PCM_IN信号无效和不是OFF，则执行步骤212，在步骤212中，以预定占空度(DC)(在本例中，25％)在预定频率(在本例中，1Hz)下发送状态消息(ST Msg)，指示接收到无效PCM_IN信号，在步骤212之后执行步骤S206。如果步骤210中的确定指示PCM_IN信号有效和是OFF，那么，执行步骤214。

在步骤214中，将开关控制信号(SCS)OFF从微控制器18发送到SA 20，禁止将动力供应给燃油泵12，并且以预定占空度(在本例中，50％)在预定频率(例如，1Hz)下发送状态消息，指示接收到有效PCM_IN OFF信号，在步骤214之后执行步骤S206。

如果步骤208中的确定是肯定的，则执行步骤216。在步骤216中，以预定占空度(在本例中，50％)在预定频率(例如，1Hz)下发送状态消息，指示接收到有效PCM_IN ON信号。接着执行步骤218，在步骤218中，读取(包括解码)接收到的RCM_IN信号。在确定步骤220中，确定RCM_IN信号的频率是否指示RCM_IN信号是指示按照输入RCM_IN信号确定到燃油泵12的动力传输的“正常PCM控制”信号(例如，频率是10Hz)。此外，可以检验RCM_IN信号的占空度，以确定RCM_IN信号是否有效(例如，占空度是50％)。如果在步骤220中进行的确定是否定的，那么执行步骤222。

在步骤222中，读取RCM事件标志，RCM事件标志的设置将在下面针对步骤270作进一步讨论。接着，在步骤224中，确定是否设置了RCM事件标志。如果不是，则执行步骤225。在步骤225中，确定RCM_IN信号的频率是否指示RCM_IN信号是指示RCM 16检测到出现了事件的“出现事件”信号(例如，频率是250Hz)。如果是，那么执行步骤234，如果不是，则执行确定步骤226。

在步骤226中，确定RCM_IN信号的频率是否指示RCM_IN信号是指示RCM 16正在超越PCM 14对燃油泵12的控制，并且正在请求禁止将动力传输到燃油泵12的“超控和禁用”信号(例如，频率是500Hz)。如果是，那么执行步骤234，如果不是，则执行步骤227。在步骤227中，以预定占空度(在本例中，40％)在预定频率(例如，1Hz)下发送状态消息，指示接收到无效PCM_IN信号。

如果在步骤224中确定设置了RCM事件标志，则执行确定步骤228。在步骤228中，确定Key_On≥2是否成立。如果是，则执行步骤234，否则，执行步骤230。在步骤230中，以预定占空度(在本例中，80％)在预定频率(例如，1Hz)下发送适当状态消息，指示未发生驾驶人员超控。接着，执行步骤204。可以在继续执行步骤204之前读取欠电压故障状态。在读取了那个欠电压故障状态之后，发送指示读取的欠电压故障状态的状态的适当状态消息，并且将执行控制引向适当步骤。

在步骤234中，重置RCM事件标志，重置Key_On变量，以及编码开关控制信号ON(例如，在9.6KHz下等于2*(PCM的DC))并将其从微控制器18发送到用于将动力开关到燃油泵12的SA 20。在步骤236中，例如，通过检验至少一个反馈信号30的第一反馈信号，读取电流故障状态。在确定步骤238中，确定电流故障状态是否是可接受的。如果不是，则执行步骤240。

在步骤240中，以预定占空度(在本例中，80％)在预定频率(例如，1Hz)下发送状态消息，指示电流故障状态出现错误。将开关控制信号OFF从微控制器18发送到SA 20，以禁止到燃油泵12的动力，接着在步骤242中执行结束步骤。否则，如果电流故障状态是可接受的，则执行步骤244。在步骤244中，以预定占空度(在本例中，60％)在预定频率(例如，1Hz)发送状态消息，指示来自SA 20的输出正常；指示SA 20和燃油泵12之间的电通信是可接受的。

接着，执行步骤246。在步骤246中，读取接着接收到的PCM_IN和RCM_IN信号。在确定步骤248中，确定PCM_IN是否仍然有效和是ON，如果不是，则执行确定步骤250。在步骤250中，确定PCM_IN是否有效和是OFF。如果不是，则执行步骤252，在步骤252中，以预定占空度在1Hz下生成状态消息，指示PCM_IN信号无效，在步骤252之后执行步骤246。如果在步骤250中确定PCM_IN有效和是OFF，则执行步骤254。在步骤254中，将开关控制信号OFF从微控制器18发送到SA20，禁止到燃油泵12的动力，并且以预定占空度在1Hz下发送状态消息，指示接收到有效PCM_INOFF信号。在执行了步骤254之后，执行步骤246。

如果步骤248的确定是肯定的，则执行确定步骤256。在步骤256中，确定RCM_IN信号是否仍然有效，以及RCM_IN信号的频率是否指示RCM_IN信号是指示按照输入RCM_IN信号确定到燃油泵12的动力传输的“正常PCM控制”信号(例如，频率是10Hz)。如果是，则执行步骤246。否则，执行确定步骤258。在步骤258中，确定是否出现了具有指示RCM_IN信号是“出现事件信号”的频率(例如，250Hz)的RCM_IN信号所指示的RCM事件。如果是，则执行步骤246。如果不是，则执行确定步骤262。

在步骤262中，确定RCM_IN信号是否具有指示RCM信号是“超控和禁用”信号的频率(例如，500Hz)。如果不是，则执行步骤264，在步骤264中，发送具有通过预定占空度(例如，40％)指示接收到无效RCM信号或RCM信号序列的预定频率(例如，1Hz)的状态消息。在执行了步骤264之后执行步骤246。如果步骤262的确定是肯定的，则执行步骤266。在步骤266中，启动计时器(在本例中，10ms计时器)，并且递增2_Prd_InTen_msec变量，其中，2_Prd_InTen_msec变量计数在小于10ms间隔内经过步骤266的次数。

在步骤268中，确定在10ms间隔结束之前2_Prd_InTen_msec≥2是否成立。如果是，则执行步骤270。在步骤270中，将开关控制信号OFF从微控制器18发送到SA 20，以便禁止到燃油泵12的动力，以预定占空度(在本例中，80％)在预定频率(例如，1Hz)下发送状态消息，指示发生了RCM超控，以便禁用燃油泵12，将RCM事件标志设置成零，并将Key_On重置成零。否则，如果步骤268中的确定是否定的，则执行步骤246。按照该流程图所述的算法，只有在接收到RCM“出现事件”消息之后，接着在两个相继10ms时间间隔内接收到两个RCM“超控和禁用”消息才执行在步骤270中执行的超控和禁用操作。

于是，IFPD 10按照PCM 14提供的信号控制到燃油泵12的动力传输，并且为RCM 16对禁用燃油泵12的超控创造了条件。为了执行RCM超控，需要特定序列的有效RCM信号，以防止无意RCM超控。此外，IFPD 10为超控RCM超控和允许按照PCM 14提供的信号将动力传输给燃油泵12的允许超控创造了条件。为了执行允许超控，需要特定序列的允许超控信号，以防止无意允许超控。将状态消息提供给PCM 14，以便PCM 14知道无效消息、到燃油泵12的故障动力传输和RCM超控。

本发明的所述实施例旨在例示而不是限制，并且无意代表本发明的每个实施例。可以作出各种各样的修正和改变，而不偏离如所附权利要求书按字面和在法律上等效给出的本发明的精神或范围。

Claims (9)

1.一种控制车辆的燃油泵(12)的操作的驱动模块(10)，其特征在于，开关到燃油泵的电力传输的开关电路(20)；和执行按照从车辆的约束控制模块(RCM)(16)接收到的至少一个信号来控制开关电路的一系列可编程指令的处理器(34)。

2.按照权利要求1所述的驱动模块，其中，一系列可编程指令的执行进一步包括按照从车辆的动力系控制模块(PCM)(14)接收到的至少一个信号来控制该开关电路。

3.按照权利要求1所述的驱动模块，其中，从RCM(14)接收到的至少一个信号包括指示紧急状况的至少一个信号；和一系列可编程指令的执行进一步包括响应指示紧急状况的来自RCM的至少一个信号的接收，控制开关电路禁止到燃油泵的动力传输。

4.按照权利要求3所述的驱动模块，其中，将禁止到燃油泵的动力传输的实例加上时间印记和存储在处理器可存取的存储器中。

5.按照权利要求2所述的驱动模块，其中，一系列可编程指令的执行进一步包括生成指示从RCM和从PCM接收到的至少一个信号的状态和开关电路和燃油泵之间的电通信的状态中至少一个的至少一个状态消息；和将至少一个状态消息发送到外部设备。

6.按照权利要求2所述的驱动模块，其中，一系列可编程指令的执行进一步包括核实从PCM接收到的至少一个信号和从RCM接收到的至少一个信号的信号有效性。

7.按照权利要求2所述的驱动模块，其中，从RCM接收到的至少一个信号包括指示紧急状况的至少一个信号；和一系列可编程指令的执行进一步包括：

响应指示紧急状况的来自RCM的至少一个信号的接收，控制开关电路禁止到燃油泵的动力传输；和

一旦接收到允许超控信号，就控制开关器件超控到燃油泵的动力传输的禁止，包括按照从PCM接收到的至少一个信号将动力传输到燃油泵。

8.按照权利要求5所述的驱动模块，其中，至少一个状态消息是脉宽调制(PWM)信号。

9.按照权利要求1所述的驱动模块，其中，从RCM接收到的至少一个信号是脉宽调制(PWM)信号。

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