CN101417633A - 控制机动车辆中的大电流部件的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制机动车辆中的大电流部件的系统，具体而言公开了一种控制车辆中的大电流装置的控制系统。所述系统包括电源、第一和第二多个大电流装置和大电流装置控制模块。所述大电流装置控制模块连接到电源并具有多路复用器电路和连接到所述第一和第二多个大电流装置的多个驱动电路。所述多路复用器电路与所述多个驱动电路通信，从而选择性地启动所述第一多个大电流装置或所述第二多个大电流装置。

Description

控制机动车辆中的大电流部件的系统
技术领域
[0001]本发明总体上涉及控制机动车辆中的部件的系统。更具体地，本发明涉及控制机动车辆中的大电流部件(例如加热器、电热塞和相似装置)的系统。
背景技术
[0002]在正常工作状态时，机动车辆在排气气流中放出例如作为柴油发动机中燃烧的副产物的氮氧化物(NOx)和微粒。排气系统用于接收排气气流并在其进入周围环境之前至少部分地从排气中去除有害的副产物。排气系统通常采用各种装置和方法来去除这些副产物。例如，一种减少来自排气气体的NOx副产物的有效方法是使用选择性催化还原(SCR)。传统的SCR装置使用氨还原剂与NOx反应产生氮气和水蒸气。然而，使用氨作为还原剂可能在机动车辆中是不理想的，因为氨在存储和运输方面造成问题。
[0003]一种解决方案是用尿素还原剂替换SCR系统中的氨。尿素是有效地与NOx起化学反应以从排气系统去除NOx的化合物。然而，尿素必须处于其活性的气态才能有效地与NOx起化学反应，这可能需要对尿素加热。尿素加热器已经用于加热尿素，但是这些加热器需要不容易在标准机动车辆中供应的大电流。更具体地，尿素加热器需要能够耐受和耗散通过供应大电流而产生的热的控制电路系统。
[0004]一种解决方案是增加能够独立驱动尿素加热器的专用控制电路系统。然而，该解决方案的成本高并且增加了控制系统的复杂性。因此，在本技术领域中需要一种控制机动车辆中的大电流部件的系统，该系统使对于附加控制电路系统和部件的需求最小化。
发明内容
[0005]本发明提供了一种控制具有柴油发动机的车辆中的大电流装置的控制系统。所述系统包括电源、第一和第二多个大电流装置和大电流装置控制模块。所述电源提供电源电流。所述第一和第二多个大电流装置可选择性地连接到电源以接收电源电流。所述大电流装置控制模块连接到电源并具有多路复用器电路和连接到所述第一和第二多个大电流装置的多个驱动电路。所述多路复用器电路与所述多个驱动电路通信，从而选择性地启动所述第一多个大电流装置或所述第二多个大电流装置。
[0006]在本发明的一个方面，所述多个驱动电路与所述第一和第二多个大电流装置中的一类装置的数量相等。
[0007]在本发明的另一方面，多条控制线路连接到所述驱动电路，所述多条控制线路与所述第一和第二多个大电流装置中的一类装置的数量相等。
[0008]在本发明的又一方面，所述第一多个大电流装置是多个电热塞。
[0009]在本发明的又一方面，所述第二多个大电流装置是多个加热器。
[0010]在本发明的又一方面，所述多个加热器是多个尿素加热器。
[0011]在本发明的又一方面，所述多个加热器是多个NOx加热器。
[0012]在本发明的又一方面，所述系统还包括车辆控制模块，所述车辆控制模块用于向所述大电流装置控制模块发出多个控制信号以启动所述多个电热塞和多个加热器之一。
[0013]在本发明的又一方面，提供了用于将所述控制信号从所述车辆控制模块传送给所述大电流装置控制模块的计算机区域网络。
[0014]通过参考以下说明和附图，本发明另外的方面和优点将变得显而易见，在附图中，同样的附图标记表示相同的部件、元件或特征。
附图说明
[0015]本文描述的附图仅用于例证的目的，决不是要限制本发明的范围。
[0016]图1是控制机动车辆中的大电流部件的系统的一个实施例的图示。
具体实施方式
[0017]以下说明实质上仅仅是示范性的并且不用来限制本发明及其应用或运用。
[0018]参考图1，图示了控制机动车辆中的大电流部件的系统，总体上用附图标记10来标记该系统。系统10总体上包括但不限于：柴油发动机12、排气系统14、选择性催化还原(SCR)系统16、控制系统18、以及电源20。柴油发动机12是利用压缩来获得燃烧汽缸内的燃烧的示范性柴油发动机。柴油发动机12包括位于例如柴油发动机12的各个燃烧汽缸中的多个大电流加热部件或电热塞22。电热塞22用于在冷起动状态时预加热柴油发动机12的发动机组。柴油发动机12在所提供的示例中包括八个电热塞22，然而，在图1中仅图示出四个电热塞22a、22b、22c和22d。另外，应当理解，在不偏离本发明的范围的情况下，柴油发动机12可包括任何数量的电热塞22。
[0019]排气系统14包括连接到柴油发动机12的排气歧管的排气管23。排气管23从柴油发动机12接收排气气流，该排气气流是燃烧过程的副产物。排气气流可能包含不良组分，例如氮氧化物(NOx)。
[0020]SCR系统16用来从排气气流去除所述不良组分。例如，SCR系统16包括与还原剂储蓄器26连通的还原剂罐24。还原剂罐24和储蓄器26储存用来与排气气流中的不良组分起化学反应的还原剂或还原制剂。例如，所述还原剂可以是能够与排气气流中的NOx起化学反应的尿素化合物。输送管路28在其一端连接到还原剂罐24和还原剂储蓄器26，在其相对端连接到喷射器30。喷射器30与排气管23连通。泵32连接到还原剂罐24和还原剂储蓄器26。泵32可操作通过输送管路28将还原剂从还原剂罐24和还原剂储蓄器26泵送到喷射器30。喷射器30可操作将还原剂分散在排气系统14内，因此所述还原剂可与排气气流中的不良组分起化学反应。
[0021]SCR系统16还包括多个大电流加热器，包括：例如，罐加热器34a、储蓄器加热器34b、泵加热器34c和管路加热器34d。在提供的具体示例中，“大电流”指的是约13安培或更大的电流，但是根据具体应用的需要，其它电流也是可能的。罐加热器34a位于还原剂罐24内，储蓄器加热器34b位于还原剂储蓄器26内，泵加热器34c位于泵32内，管路加热器34d位于输送管路28内。加热器34a-d用于加热SCR系统16内的还原剂，这将在下文更详细地描述。
[0022]控制系统18用来控制电热塞22和加热器34a-d并为所述电热塞和加热器提供电力。控制系统18包括大电流装置控制模块50和车辆控制器52。例如，大电流装置控制模块50是具有控制电路系统54的电热塞控制模块，该控制电路系统54可包括电路、传感器、微处理器、数据存储器、和/或诊断装置。控制模块50还包括连接到控制电路系统54的多路复用器56以及连接到该多路复用器56的第一多个驱动器或第一组驱动器58。第一驱动器58可操作提供用于启动电热塞22的第一电力信号和用于启动加热器34a-d的第二电力信号。多路复用器56能够向第一驱动器58提供控制信号以选择产生哪个电力信号。可以采用任何已知的多路复用器装置和方法，例如，频分多路复用和时分多路复用等。第一组驱动器58内的各个驱动器的数量例如等于柴油发动机12中使用的电热塞22的数量。
[0023]多条供电线路60将第一驱动器58连接到柴油发动机12中的电热塞22。因此，在所提供的示例中，线路60包括八条线路60a-h。另外，线路60将SCR系统16的加热器34a-d连接到或多路转接到第一驱动器58。例如，线路60a将罐加热器34a和电热塞22a连接到第一驱动器58中的一个驱动器，控制线路60b将储蓄器加热器34b和电热塞22b连接到第一驱动器58中的另一个驱动器，控制线路60c将泵加热器34c和电热塞22c连接到第一驱动器58中的又一个驱动器，控制线路60d将管路加热器34d和电热塞22d连接到第一驱动器58中的再一个驱动器。
[0024]附加的加热器或其它大电流部件可通过多路转接到第一驱动器58或通过附加驱动器来连接到控制模块50。例如，位于排气系统14中的NOx加热器70可通过控制线路60h连接到或多路转接到第一驱动器58中的又一个驱动器。应当理解，多路转接到系统10的加热器的数量可以等于或小于供电线路60的数量。在另一个示例中，控制模块50可包括连接到控制电路系统54的第二驱动器72。附加的加热部件74，例如进气加热器，可通过供电线路76连接到第二驱动器72。
[0025]例如，控制器52是发动机控制单元、车辆控制模块或其它电子装置，这些电子装置具有预编程序的数字计算机或处理器、控制逻辑、用于储存数据的存储器、以及至少一个I/O外围设备。然而，在不偏离本发明的范围的情况下可以使用其它类型的控制器。控制器52例如经由计算机区域网络80将控制信号传送给控制模块50。
[0026]电源20连接到控制模块50的控制电路系统54并为其提供电源电流。在所提供的具体示例中，电源20是车辆蓄电池或串联蓄电池。然而，只要电源20可操作提供将各种部件电连接到控制模块50所需的最小电量，那么就可以使用各种类型的电源。
[0027]在系统10的操作期间，控制器52向控制模块50发送信号以选择性地启动电热塞22或加热器34a-d。例如，在冷起动状态时，控制器52向控制模块50发送信号以启动电热塞22，从而预加热柴油发动机12。在还原剂需要加热的状态时，例如在尿素还原剂已经冷冻为液态或固态时，控制器52向控制模块50发送信号以停用电热塞22并启动加热器34a-d以加热SCR系统16内的还原剂。
[0028]本发明的描述实质上仅仅是示范性的，不偏离本发明的主题的变型将落入本发明的范围。这样的变型不认为偏离了本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种控制在具有柴油发动机的车辆中使用的大电流装置的系统，所述系统包括：
提供电源电流的电源；
可选择性地连接到所述电源以接收所述电源电流的第一多个大电流装置；
可选择性地连接到所述电源以接收所述电源电流的第二多个大电流装置；
连接到所述电源的大电流装置控制模块，所述控制模块具有多路复用器电路和连接到所述第一和第二多个大电流装置的多个驱动电路，其中，所述多路复用器电路与所述多个驱动电路通信，从而选择性地启动所述第一多个大电流装置和所述第二多个大电流装置之一。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个驱动电路与所述第一和第二多个大电流装置中的一类装置的数量相等。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于还包括：连接到所述驱动电路的多条控制线路，其中所述多条控制线路与所述第一和第二多个大电流装置中的一类装置的数量相等。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一多个大电流装置是多个电热塞。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二多个大电流装置是多个加热器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个加热器是多个尿素加热器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个尿素加热器连接到选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统构造成将还原剂引入连接到所述柴油发动机的排气系统中。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个加热器是多个氮氧化物加热器。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于还包括：车辆控制模块，所述车辆控制模块用于向所述大电流装置控制模块发出多个控制信号以启动所述多个电热塞和所述多个加热器之一。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于还包括：用于将所述控制信号从所述车辆控制模块传送给所述大电流装置控制模块的计算机区域网络。
11.一种在具有柴油发动机的车辆中控制第一组和第二组大电流装置的大电流装置控制模块，所述第一组大电流装置可操作执行第一功能，所述第二组大电流装置可操作执行第二功能，所述控制模块包括：
多路复用器电路；和
连接到所述第一组和第二组大电流装置的多个驱动电路，并且
其中，所述多路复用器电路与所述多个驱动电路通信，从而选择性地启动所述第一组大电流装置和所述第二组大电流装置之一。
12.根据权利要求11所述的控制模块，其特征在于，所述多个驱动电路与所述第一组和第二组大电流装置中的一组装置的数量相等。
13.根据权利要求12所述的控制模块，其特征在于还包括：连接到所述驱动电路的多条控制线路，其中所述多条控制线路与所述第一组和第二组大电流装置中的一组装置的数量相等。
14.根据权利要求11所述的控制模块，其特征在于，所述第一组大电流装置是多个电热塞。
15.根据权利要求11所述的控制模块，其特征在于，所述第二组大电流装置是多个加热器。
16.根据权利要求15所述的控制模块，其特征在于，所述多个加热器是多个尿素加热器。
17.根据权利要求16所述的控制模块，其特征在于，所述多个尿素加热器连接到选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统构造成将还原剂引入连接到所述柴油发动机的排气系统中。
18.根据权利要求15所述的控制模块，其特征在于，所述多个加热器是多个氮氧化物加热器。
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