CN103670843A - 汽车燃油加热器油泵的控制及保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车用辅助燃油加热器中对电磁定量供油泵进行控制及多重安全保护的方法。本发明包含微控制单元、电磁定量供油泵、信号调理模块、电子开关模块、状态监控模块、硬件保护模块、抗干扰模块。微控制单元的信号经过调理后，调节电子开关，实现对电磁定量供油泵不同工作状态的控制。在电子开关模块输出端与微控制单元反馈输入端之间由滤波、分压以及阻抗匹配单元组成的状态监控模块连接；电磁定量供油泵同时还连接硬件保护模块、抗干扰模块，起多重保护作用。状态监控、硬件保护与抗干扰模块同为电磁定量供油泵的正常工作提供有力的保障。本发明有效地提升了系统的控制质量和稳定性，保障了电磁定量供油泵的安全，延长了电磁定量供油泵的使用寿命。

Description

汽车燃油加热器油泵的控制及保护方法

技术领域

本发明属于汽车电子辅助设备技术领域，具体涉及一种采用电磁定量供油泵的汽车用辅助燃油加热器油泵的控制及多重安全保护方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，人们对汽车的性能以及舒适性的要求也越来越高，随之而来的电子辅助设备也开始普遍的进入人们的视野。为了提高汽车的舒适度以及发动机的寿命，在冬季寒冷的气候下，一般会增加辅助燃油加热器来解决车内取暖以及发动机启动前预热发动机以便延长发动机寿命的问题。辅助燃油加热器装置中包括有油泵，而在各种油泵中电磁定量供油泵是提升辅助燃油加热器性能的一个必要的器件，它的工作需要12V或12V以上的电压，目前比较常见的控制方法是通过微控制单元发出的控制信号直接控制电磁定量供油泵的通断。但是普通的控制方法大大的影响了电磁定量供油泵的使用寿命且无法有效地保护其使用的安全性；在电磁定量供油泵正常工作期间，其电源通电时间的长短以及电压幅值的大小都直接影响着其工作寿命，以及辅助燃油加热器的工作安全性问题。在电磁定量供油泵停止或开始运行的瞬间，其内部的线圈会对微控制单元产生很强的干扰，导致微控制单元无法稳定甚至是无法正常的控制其他电子器件的工作；更为严重的是，其停止或开始运行的瞬间所产生的强大电流，会直接毁坏微控制单元、电磁定量供油泵控制电路以及车上其他敏感车载电子产品。另外，微控制单元所发出的控制信号是否有效的打开了电磁定量供油泵的电源也无法有效地监测，最终无法知道辅助燃油加热器是否正常的工作。

传统的控制及保护方法有以下几个缺陷：在电磁定量供油泵的控制过程中，其对控制信号的要求是：信号频率较低，≤10Hz；电平幅值大，≥15V；高电平时间短，≈50ms。传统的控制方法不能同时满足以上3个条件，导致了系统控制质量的降低。对电磁定量供油泵的安全保护时，传统的保护方法无法全面的做到器件的安全保护，往往是直接通过牺牲硬件保护电路自身，达到保护电磁定量供油泵安全的目的。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种汽车用燃油加热器的定量供油泵的控制及多重安全保护方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种汽车用加热系统的定量供油泵控制及多重安全保护方法，其硬件组成包括：微控制单元、电磁定量供油泵、信号调理模块、电子开关模块、状态监控模块、硬件保护模块、抗干扰模块；其中信号调理模块由阻抗匹配、信号转换单元组成，状态监控模块由滤波、分压、阻抗匹配单元组成。

微控制单元的信号通过中间级信号调理模块，先对信号进行阻抗匹配，再将信号变换成频率不变、幅值增强且导通时间缩短的信号；处理结束的信号控制电子开关，实现对辅助燃油加热器的油量控制；电子开关模块的输出端与微控制单元的反馈信号输入端之间连接有滤波、分压、阻抗匹配单元组成状态监控模块，始终实时准确的监测电磁定量供油泵的工作状态。

本发明的电磁定量供油泵控制方法与传统控制方式的不同之处是：传统的控制方法是通过微控制单元模块发出脉冲信号，并直接控制电子开关，达到控制电磁定量供油泵工作状态的目的；本设计控制方法为：系统中的信号调理模块首先将微控制单元发出脉冲信号进行阻抗匹配，再由信号转换单元，将信号转换成频率不变、电平幅值增大且高电平导通时间缩短，最后控制电子开关控制电磁定量供油泵，这样有效地提高了控制信号的质量，缩短了电源流经电磁定量供油泵的时间，减少了以往传统控制方法对电磁定量供油泵的损伤，从而提高了电磁定量供油泵的工作寿命。

本发明电磁定量供油泵控制内容包括：

a)启动辅助燃油加热器后，当微控制单元发出控制信号后，经过信号调理模块，处理为具有频率不变(≤10Hz)，幅值增加(≥15V)，高电平导通时间较短(≈50ms)的信号；

b)处理后的信号经电子开关后控制电磁定量供油泵的工作状态，调节辅助燃油加热器的油量；

c)根据状态监控模块采集的反馈信号及微控制单元对燃油加热器的油量的要求，状态监控模块采集的反馈信号，表明油量过大时，微控制单元只减小控制信号的频率，减小单位时间内电磁定量供油泵的通断次数；反之；

d)当电磁定量供油泵工作时，状态监控模块采集的反馈信号电压超出正常的电压范围，微控制单元立即关断电磁定量供油泵电源，停止使用。

本发明的电磁定量供油泵多重保护方法与传统保护方式的不同之处是：首先，电子开关模块能够快速的控制电子开关元件的工作状态，并且自身具有过压、过流、开关短路、过热保护等安全保护措施，保证控制信号的稳定正常；其次，在电磁定量供油泵的电源输入口设计状态监控模块，在电磁定量供油泵出现短路、开路及电源电压过高等意外情况时，状态监控模块可以及时的监测到电磁定量供油泵的异常，从而为微控制单元控制指令的下达提供准确的判断依据；再次，在微控制单元或状态监控模块出现意外后，硬件保护模块可以直接断开电磁定量供油泵的电源，以免更为严重的事故发生；有效地保护电磁定量供油泵、微控制单元以及其他车载电子器件；最后，抗干扰模块阻止电磁定量供油泵工作时对其他车载器件产生干扰，也防止其他车载器件对电磁定量供油泵的干扰。避免辅助燃油加热器的控制系统发生重大安全事故。为控制系统的正常工作提供坚实的后盾。

本发明电磁定量供油泵的多重保护方法包含：

a)根据状态监控模块采集的反馈信号，当电磁定量供油泵处于开路状态时，反馈信号电压幅值将高于理论值，微控制单元根据反馈信号提供的实际情况，关闭电磁定量供油泵电源，停止使用；

b)根据状态监控模块采集的反馈信号，当电磁定量供油泵处于短路状态时，反馈信号的电压幅值将直接为0V，微控制单元根据反馈信号提供的实际情况，关闭电磁定量供油泵的电源，停止使用；

c)当微控制单元根据状态监控模块采集的反馈信号做出了响应，却未能有效地操作电磁定量供油泵的电源时，硬件保护模块迅速自动断开电磁定量供油泵的电源；同时停止整个辅助燃油加热器系统对其进行停机检查，无误后才能人工再次重启。及时有效的保护辅助燃油加热器系统中其他器件的安全，且硬件保护模块元件不会发生永久性损坏。

本发明具有积极的效果，保障了电磁定量供油泵的安全，延长了电磁定量供油泵的工作寿命。本发明通过由阻抗匹配、信号转换单元组成的信号调理模块，将微控制单元的信号进行转换，提高系统的控制质量；通过设置阻抗匹配单元的参数，保证了信号最大的传输效率；通过滤波、分压、阻抗单元组成的状态监控模块对电磁定量供油泵的工作情况实时的反馈到微控制单元，实现了对其电源的监控；通过抗干扰模块将电磁定量供油泵在开启或关闭的瞬间产生的大电流、电压噪声直接导入电源地，起到了有效地保护作用，可靠地保护了电磁定量供油泵、微控制单元及其他车载电子产品的安全。

附图说明

图1为本发明汽车用燃油加热器的油泵控制及多重保护电路连接框图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面结合附图，对本发明实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，一种汽车用燃油加热器的电磁定量供油泵控制及多重保护方法，具备微控制单元1，信号调理模块2、电子开关模块3、电磁定量供油泵4、状态监控模块5、硬件保护模块6、抗干扰模块7。微控制单元1的控制信号通过中间级信号调理模块2，将原始脉冲信号先进行阻抗匹配，避免信号的振铃及串扰，再变换成频率不变、幅值增强且导通时间缩短的信号，通过电子开关模块3控制电磁定量供油泵4，控制辅助燃油加热器的油量。电子开关模块3输出级与微控制单元1的反馈信号输入端之间连接有滤波、分压、阻抗匹配单元组成的状态监控模块5，为电磁定量供油泵4的正常工作提供安全保障；此外电磁定量供油泵4还连接硬件保护模块6，直接保护电磁定量供油泵4的安全。状态监控模块5、硬件保护模块6、抗干扰模块7共同为电磁定量供油泵4的正常工作提供有力的保障。其中硬件保护模块6及抗干扰模块7直接接地，提高控制系统的抗干扰能力。

微控制单元1的控制信号，经过信号调理模块5，该模块中阻抗匹配单元的作用是调整信号的各项参数从而保证信号有效地传输，减小信号的振铃串扰等电磁干扰情况，提高系统的稳定性；控制信号通过阻抗匹配单元后经过信号转换单元，信号转换单元的作用是将原始脉冲信号首先处理成频率较低、电平幅度大幅增强且导通时间明显缩短的新信号。处理好的信号经过电子开关模块3，由电子开关模块3判断，如达到开启条件，则电子开关模块3接通电磁定量供油泵的电源，同时电子开关模块3能有效地的起到稳压、降低噪声干扰、短路保护以及过压保护的作用。电子开关模块3接通后，电磁定量供油泵打开，与此同时状态监控模块实时的采集电磁定量供油泵电源的反馈信号，反馈信号先经过滤波单元进行信号过滤，使反馈信号更加的纯净；后经分压单元将电压信号调整到微控制单元1端口输入电压范围以内，最终经过阻抗匹配单元调整信号的各项参数。反馈信号进入微控制单元1中。此外，电磁定量供油泵4上还连接硬件保护电路6以及抗干扰模块7，两个模块接电源负极。由于电磁定量供油泵4在开启或关闭的瞬间会产生大电流、电压噪声，为了保证反馈信号不会对微控制单元1造成损害，硬件保护模块6以及抗干扰模块7对电磁定量供油泵4将瞬间产生的大电流、电压噪声直接导入电源负极。从而有效地保护微控制单元1和其他敏感的车载产品。此外根据辅助燃油加热器系统输入的空气量，可以通过微控制单元1对电磁定量供油泵4的供油量进行合理地调整，使空气与汽油的混合程度达到可燃比以内，且调节空气与燃油的比例达到最佳，使汽油充分燃烧，减少尾气的排放。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车用辅助燃油加热器中电磁定量供油泵的控制及多重安全保护方法，其硬件组成在于，具备微控制单元、电磁定量供油泵、信号调理模块、电子开关模块、状态监控模块、硬件保护模块、抗干扰模块；其中信号调理模块由阻抗匹配、信号转换单元组成，状态监控模块由滤波、分压、阻抗匹配单元组成。

2.按照权利要求1所述的汽车用辅助燃油加热器的电磁定量供油泵的控制方法，其特征在于，对电磁定量供油泵的控制内容包括：

a)启动辅助燃油加热器后，当微控制单元发出控制信号后，经过信号调理模块，处理为具有频率不变(≤10Hz)，幅值增加(≥15V)，高电平导通时间较短(≈50ms)的信号；

b)处理后的信号经电子开关后控制电磁定量供油泵的工作状态，调节辅助燃油加热器的油量；

c)根据状态监控模块采集的反馈信号及微控制单元对燃油加热器油量的要求，当状态监控模块采集的反馈信号表明油量过大时，微控制单元只减小控制信号的频率，减小单位时间内电磁定量供油泵的通断次数；反之；

d)当电磁定量供油泵工作时，状态监控模块采集的反馈信号电压超出正常的电压范围，微控制单元立即关断电磁定量供油泵电源，停止使用。

3.按照权利要求1所述的汽车用辅助燃油加热器的电磁定量供油泵的多重保护其内容为：首先，电子开关模块能够快速的控制电子开关元件的工作状态，并且自身具有过压、过流、开关短路、过热保护等安全保护措施，保证控制信号的稳定正常；其次，在电磁定量供油泵的电源输入口设计状态监控模块，在电磁定量供油泵出现短路、开路及电源电压过高等意外情况时，状态监控模块可以及时的监测到电磁定量供油泵的异常，从而为微控制单元控制指令的下达提供准确的判断依据；再次，在微控制单元或状态监控模块出现意外后，硬件保护模块可以直接断开电磁定量供油泵的电源，以免更为严重的事故发生；有效地保护电磁定量供油泵、微控制单元以及其他车载电子器件；最后，抗干扰模块阻止电磁定量供油泵工作时对其他车载器件产生干扰，也防止其他车载器件对电磁定量供油泵的干扰。避免辅助燃油加热器的控制系统发生重大安全事故。

4.按照权利要求3所述的汽车用辅助燃油加热器的电磁定量供油泵的多重保护方法为：

a)根据状态监控模块采集的反馈信号，当电磁定量供油泵处于开路状态时，反馈信号电压幅值将高于理论值，微控制单元根据反馈信号提供的实际情况，关闭电磁定量供油泵电源，停止使用；

b)根据状态监控模块采集的反馈信号，当电磁定量供油泵处于短路状态时，反馈信号的电压幅值将直接为0V，微控制单元根据反馈信号提供的实际情况，关闭电磁定量供油泵的电源，停止使用；

c)当微控制单元根据状态监控模块采集的反馈信号做出了响应，却未能有效地操作电磁定量供油泵的电源时，硬件保护模块迅速自动断开电磁定量供油泵的电源；同时停止整个辅助燃油加热器系统对其进行停机检查，无误后才能人工再次重启。及时有效的保护辅助燃油加热器系统中其他器件的安全，且硬件保护模块元件不会发生永久性损坏。

Images