CN103821600B - 选择性催化还原系统的控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选择性催化还原系统的控制器，其包括微处理器、驱动电路、信号输入电路、工作电源、休眠电源；微处理器根据选择性催化还原系统的各传感器信号，输出驱动电路控制信号，并根据汽车钥匙信号，输出休眠状态信号、工作状态信号；休眠电源用于为所述微处理器提供电源，如果休眠状态信号为假，则休眠电源工作，否则休眠电源停止工作；工作电源用于为包括微处理器、驱动电路、信号输入电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源；如果工作状态信号为真、或者汽车钥匙信号为打到ON档，则工作电源工作，否则工作电源停止工作。本发明要解决的技术问题是提供一种选择性催化还原系统的控制电路，功耗小。

Description

选择性催化还原系统的控制器
技术领域
本发明涉及汽车电子技术，特别涉及一种选择性催化还原系统的控制器。
背景技术
随着人类科学技术的不断发展，人民生活水平的不断提高，人们在对自然资源的开采和利用程度也在逐步加大。这就造成了自然生态环境的不断恶化。在能源的消耗中，汽车消耗的能源占有很大的比重。而汽车造成环境污染的诸多因素中，车辆排出的废气占很大比例，尤其是它对人们的身体健康造成巨大危害。在众多的汽车尾气中，氮氧化物（NOx）的排放问题逐渐被提上日程。为了符合日益严格的汽车排放标准，降低NOx的排放，发动机需要增加后处理系统，实现法规要求的更高层次的发动机排放性能。
欧Ⅰ、欧Ⅱ、欧Ⅲ、欧Ⅳ相关排放法规的建立健全，也映射了尾气排放后处理技术的发展。在尾气排放后处理技术的发展过程中，逐渐形成了两种主流处理方案。一是EGR（废气再循环）+DPF（微粒过滤器）系统，通过EGR降低NOx，用DPF捕集颗粒物并通过再生技术除去颗粒；或者采用EGR+POC（颗粒物氧化催化剂），其工作原理和EGR+DPF相似，只是颗粒物转化效率较低。二是改变发动机技术，使颗粒物排放达到法规要求，但是同时会增加NOx的排放，所以在排气管中安装SCR（选择性催化还原）系统来降低NOx的排放。
选择性催化还原（SCR）的原理是，在废气中喷入氨、尿素或其它含氮化合物还原剂，使废气中的NOX还原成N2和水。
SCR系统采用的还原剂通常是尿素。尿素NH2CONH2加H2O后在高温下分解为NH3和CO2。
NH2CONH2+H2O=2NH3+CO2
在SCR催化器中，NH3和排气中的NO和NO2反应生成氮气和水；
NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O
4NO+O2+4NH3=4N2+6H2O
2NO2+O2+4NH3=3N2+6H2O
如上述化学反应式，除了需要NH3参与外，还需要O2，即需要空气参与反应。因此SCR系统就可以根据是否需要单独的空气辅助系统而分为有空气辅助和无空气辅助两种类型。
SCR系统，包括控制器及传感器、供给模块、喷射模块、添蓝罐、添蓝管路冷却水管路等外围组件。所述控制器，包括微处理器MCU、微处理器外围电路、驱动电路、信号输入电路、通信接口电路等，微处理器MCU根据信号输入电路和/或通信接口电路（如CAN、LIN）的信号，通过驱动电路驱动外围组件中的相应执行器工作。SCR系统中大功率器件比较多，整个SCR系统工作时，外围组件中的喷嘴、开关阀及加热器等大功率器件最大电流可达到20A，所以需要控制电路提供的驱动电流也相对较大。
根据OBD(on-boarddiagnostics，车载诊断)法规要求，需要设定实时时钟，以用于故障诊断、显示故障的具体时间。这样SCR系统的控制器在系统休眠状态下，仍然需要为控制器的微处理器MCU提供电源。
现有的SCR系统的控制器，只有一路电源供电为控制器供电，在系统休眠状态下，电源也必须正常工作，为包括微处理器MCU、微处理器外围电路、驱动电路、信号输入电路、通信接口电路等在内的控制器各组成部分供电，这就导致整个控制器功耗很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种选择性催化还原系统的控制器，功耗小。
为解决上述技术问题，本发明提供的选择性催化还原系统的控制器，包括微处理器、驱动电路、信号输入电路、工作电源、休眠电源；
所述信号输入电路，用于接收选择性催化还原系统的各传感器信号；
所述微处理器，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，输出驱动电路控制信号；并用于根据汽车钥匙信号，输出休眠状态信号、工作状态信号；
所述驱动电路，用于根据驱动电路控制信号，驱动选择性催化还原系统的相应执行器；
所述休眠电源，用于为所述微处理器提供电源；如果所述微处理器输出的休眠状态信号为假，则休眠电源工作，否则休眠电源停止工作；
所述工作电源，用于为包括微处理器、驱动电路、信号输入电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源；如果所述微处理器输出的工作状态信号为真、或者汽车钥匙信号为打到ON档，则工作电源工作，否则工作电源停止工作。
较佳的，在汽车钥匙信号为打到ON档及汽车钥匙信号离开ON档后的第一设定时间的时段内，所述微处理器输出的工作状态信号为真，其他时段为假；在汽车钥匙信号离开ON档后的第二设定时间，到汽车钥匙信号重新打到ON档后的第三设定时间的时段内，所述微处理器输出的休眠状态信号为假，其他时段为真；
第一设定时间大于第二设定时间；第一设定时间、第二设定时间及第三设定时间为正数。
较佳的，所述休眠电源，用于只为所述微处理器提供电源，不为所述驱动电路、信号输入电路提供电源。
较佳的，所述选择性催化还原系统的控制器，还包括通信接口电路；
所述通信接口电路，用于根据通信协议进行数据通信；
所述微处理器，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，以及所述通信接口电路接收到通信数据，输出驱动电路控制信号；
所述工作电源，用于为包括微处理器、驱动电路、信号输入电路、通信接口电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源。
较佳的，所述工作电源，包括第一直流变换模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管；
所述第一直流变换模块，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端、一电压输出端、一使能端；
所述第一直流变换模块的电压输入端，通过所述第三二极管接车载电池，第三二极管的负端在电压输入端侧；
所述第一直流变换模块的使能端，通过所述第二二极管接汽车钥匙信号，并通过所述第一二极管接所述微处理器的工作状态信号输出端，第二二极管及第一二极管的负端在使能端侧；
所述第一直流变换模块的电压输出端，作为工作电源的输出；
汽车钥匙信号打到ON档时为高电平，否则为低电平；
工作状态信号为真时为高电平，为假时为低电平。
较佳的，所述工作电源，还包括第一电容、第四稳压二极管；
所述第一电容、第四稳压二极管并联在车载电池同地之间，第四稳压二极管的正端接地。
较佳的，所述休眠电源，包括第二直流变换模块、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻；
所述第二直流变换模块，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端、一电压输出端、一使能端；
所述第二直流变换模块的电压输入端，接车载电池；
所述第二直流变换模块的使能端，接所述NPN三极管的集电极；
所述第二直流变换模块的电压输出端，作为休眠电源的输出；
所述NPN三极管的发射极接地；
所述第一电阻，接在所述第二直流变换模块的电压输入端、电压输出端之间；
所述第二电阻，接在所述NPN三极管的发射极同所述微处理器的休眠状态信号输出端之间；
所述第三电阻，接在所述NPN三极管的基极同所述微处理器的休眠状态信号输出端之间；
汽车钥匙信号打到ON档时为高电平，否则为低电平；
休眠状态信号为真时为高电平，为假时为低电平。
较佳的，所述休眠电源，还包括第二电容；
所述第二电容，接在车载电池同地之间。
本发明的选择性催化还原系统的控制器，采用双路电源电路来分别为工作状态和休眠状态两种情况供电，既保证选择性催化还原系统正常运行，又能降低功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的选择性催化还原系统的控制器一实施例示意图；
图2是本发明的选择性催化还原系统的控制器一实施例的工作电源、休眠电源示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
选择性催化还原（SCR）系统，包括控制器及传感器、供给模块、喷射模块、添蓝罐、添蓝管路冷却水管路等外围组件。
选择性催化还原系统的控制器，如图1所示，包括微处理器MCU、驱动电路、信号输入电路、休眠电源、工作电源；
所述信号输入电路，用于接收选择性催化还原系统的各传感器信号；
所述微处理器MCU，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，输出驱动电路控制信号，并用于根据汽车钥匙信号KL15输出休眠状态信号、工作状态信号；
在汽车钥匙信号KL15为打到ON档及汽车钥匙信号KL15离开ON档后的第一设定时间T1的时段内，所述微处理器MCU输出的工作状态信号OSP1为真，其他时段为假；
在汽车钥匙信号KL15离开ON档后的第二设定时间T2，到汽车钥匙信号KL15重新打到ON档后的第三设定时间T3的时段内，所述微处理器MCU输出的休眠状态信号OSP2为假，其他时段为真；
第一设定时间T1大于第二设定时间T2；第一设定时间T1、第二设定时间T2及第三设定时间T3为正数；
所述驱动电路，用于根据驱动电路控制信号，驱动选择性催化还原系统的相应执行器（如供给模块、喷射模块）；
所述休眠电源，用于为所述微处理器提供电源；
如果所述微处理器输出的休眠状态信号OSP2为假，则休眠电源工作，否则休眠电源停止工作；
较佳的，所述休眠电源，用于只为所述微处理器MCU提供电源，不为驱动电路、信号输入电路等选择性催化还原系统的控制器的其他组成部分提供电源；
所述工作电源，用于为包括微处理器MCU、驱动电路、信号输入电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源；
如果所述微处理器输出的工作状态信号OSP1为真、或者汽车钥匙信号为打到ON档（接通除起动机外的全车电源），则工作电源工作，否则工作电源停止工作。
实施例二
基于实施例一，选择性催化还原系统的控制器还包括通信接口电路；
所述通信接口电路，用于根据通信协议（如CAN、LIN）进行数据通信；
所述微处理器MCU，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，以及所述通信接口电路接收到通信数据，输出驱动电路控制信号；
所述休眠电源，用于只为所述微处理器MCU提供电源，不为驱动电路、信号输入电路、通信接口电路等选择性催化还原系统的控制器的其他组成部分提供电源；
所述工作电源，用于为包括微处理器MCU、驱动电路、信号输入电路、通信接口电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源。
实施例一、二的选择性催化还原系统的控制器，工作电源和休眠电源的电压输入端都接入车载电池，不同的是工作电源由汽车钥匙信号、微处理器输出的工作状态信号控制其使能，而休眠电源由微处理器输出的休眠状态信号控制其使能。当汽车钥匙信号打到ON档时，工作电源的使能信号生效，工作电源开始工作，整个选择性催化还原系统的控制器正常工作；当微处理器输出的休眠状态信号为假，休眠电源被使能，休眠电源只给选择性催化还原系统的控制器的微处理器供电，选择性催化还原系统的控制器的其他组成部分被断电，整个选择性催化还原系统进入休眠状态；当汽车钥匙信号再次打到ON档，工作电源再次被使能，选择性催化还原系统又进入了新一轮的工作状态。实施例一、二的选择性催化还原系统的控制器，在整个选择性催化还原系统进入休眠状态时，微处理器继续工作，保证了选择性催化还原系统的控制器能满足记录实时时间的要求，同时由于选择性催化还原系统的控制器的其他组成部分被断电，减小了选择性催化还原系统的控制器的功耗。
实施例三
基于实施例一，如图2所示，所述工作电源，包括第一直流变换模块U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3；
第一直流变换模块U1，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端IN、一电压输出端OUT、一使能端EN；
所述第一直流变换模块U1的电压输入端IN，通过所述第三二极管D3接车载电池V_BATT，第三二极管D3的负端在电压输入端IN侧；
所述第一直流变换模块U1的使能端EN，通过所述第二二极管D2接汽车钥匙信号KL15，并通过所述第一二极管D1接所述微处理器的工作状态信号OSP1输出端，第二二极管D2及第一二极管D1的负端在使能端EN侧；
所述第一直流变换模块U1的电压输出端OUT，作为工作电源的输出；
所述休眠电源，包括第二直流变换模块U2、NPN三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；
第二直流变换模块U2，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端IN、一电压输出端OUT、一使能端EN；
所述第二直流变换模块U2的电压输入端IN，接车载电池V_BATT；
所述第二直流变换模块U2的使能端EN，接所述NPN三极管Q1的集电极；
所述第二直流变换模块U2的电压输出端OUT，作为休眠电源的输出；
所述NPN三极管Q1的发射极接地；
所述第一电阻R1，接在第二直流变换模块U2的电压输入端IN、电压输出端OUT之间；
所述第二电阻R2，接在所述NPN三极管Q1的发射极同所述微处理器的休眠状态信号OSP2输出端之间；
所述第三电阻R3，接在所述NPN三极管Q1的基极同所述微处理器的休眠状态信号OSP2输出端之间。
汽车钥匙信号KL15打到ON档时为高电平，否则为低电平；工作状态信号为真时为高电平，为假时为低电平；休眠状态信号为真时为高电平，为假时为低电平。
图2中，汽车钥匙信号KL15打到ON档时为高电平，所述工作电源正常供电，微处理器输出的工作状态信号OSP1为真（高电平）直到汽车钥匙信号KL15离开ON档后的第一设定时间T1，所述工作电源在汽车钥匙信号KL15离开ON档后的第一设定时间T1内仍然正常供电，用以选择性催化还原系统的控制器进行数据处理；当汽车钥匙信号KL15离开ON档后超过第一设定时间T1，微处理器输出的工作状态信号OSP1为假（低电平），所述工作电源停止供电，选择性催化还原系统的控制器的功耗降低，选择性催化还原系统进入休眠状态；
汽车钥匙信号KL15离开ON档后的第二设定时间T2起，微处理器输出休闲状态信号OSP2为真（低电平），使NPN三极管Q1截止，所述第二直流变换模块U2的使能端EN被上拉到车载电池电压，所述第二直流变换模块U2正常工作，所述休眠电源开始供电，直到汽车钥匙信号KL15再次打到ON档后的第三时间，微处理器输出的休眠状态信号OSP2为假（高电平），使NPN三极管Q1导通，拉低所述第二直流变换模块U2的使能端EN电压，所述第二直流变换模块U2停止工作，所述休眠电源停止供电。
实施例四
基于实施例三，如图2所示，
所述工作电源，还包括第一电容C1、第四稳压二极管D4；
所述第一电容C1、第四稳压二极管D4并联在车载电池V_BATT同地之间,第四稳压二极管D4的正端接地；
所述休眠电源，还包括第二电容C2；
所述第二电容C2接在车载电池V_BATT同地之间。
本发明的选择性催化还原系统的控制器，采用双路电源电路来分别为工作状态和休眠状态两种情况供电，既保证选择性催化还原系统正常运行，又能降低功耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种选择性催化还原系统的控制器，包括微处理器、驱动电路、信号输入电路、工作电源；其特征在于，控制器还包括休眠电源；
所述信号输入电路，用于接收选择性催化还原系统的各传感器信号；
所述微处理器，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，输出驱动电路控制信号；并用于根据汽车钥匙信号，输出休眠状态信号、工作状态信号；
所述驱动电路，用于根据驱动电路控制信号，驱动选择性催化还原系统的相应执行器；
所述休眠电源，用于为所述微处理器提供电源；如果所述微处理器输出的休眠状态信号为假，则休眠电源工作，否则休眠电源停止工作；
所述工作电源，用于为包括微处理器、驱动电路、信号输入电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源；如果所述微处理器输出的工作状态信号为真、或者汽车钥匙信号为打到ON档，则工作电源工作，否则工作电源停止工作；
在汽车钥匙信号为打到ON档及汽车钥匙信号离开ON档后的第一设定时间的时段内，所述微处理器输出的工作状态信号为真，其他时段为假；在汽车钥匙信号离开ON档后的第二设定时间，到汽车钥匙信号重新打到ON档后的第三设定时间的时段内，所述微处理器输出的休眠状态信号为假，其他时段为真；
第一设定时间大于第二设定时间；第一设定时间、第二设定时间及第三设定时间为正数。
2.根据权利要求1所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述休眠电源，用于只为所述微处理器提供电源，不为所述驱动电路、信号输入电路提供电源。
3.根据权利要求2所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述选择性催化还原系统的控制器，还包括通信接口电路；
所述通信接口电路，用于根据通信协议进行数据通信；
所述微处理器，用于根据选择性催化还原系统的各传感器信号，以及所述通信接口电路接收到通信数据，输出驱动电路控制信号；
所述工作电源，用于为包括微处理器、驱动电路、信号输入电路、通信接口电路在内的选择性催化还原系统的控制器的各组成部分提供电源。
4.根据权利要求1所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述工作电源，包括第一直流变换模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管；
所述第一直流变换模块，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端、一电压输出端、一使能端；
所述第一直流变换模块的电压输入端，通过所述第三二极管接车载电池，第三二极管的负端在电压输入端侧；
所述第一直流变换模块的使能端，通过所述第二二极管接汽车钥匙信号，并通过所述第一二极管接所述微处理器的工作状态信号输出端，第二二极管及第一二极管的负端在使能端侧；
所述第一直流变换模块的电压输出端，作为工作电源的输出；
汽车钥匙信号打到ON档时为高电平，否则为低电平；
工作状态信号为真时为高电平，为假时为低电平。
5.根据权利要求4所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述工作电源，还包括第一电容、第四稳压二极管；
所述第一电容、第四稳压二极管并联在车载电池同地之间，第四稳压二极管的正端接地。
6.根据权利要求1所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述休眠电源，包括第二直流变换模块、NPN三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻；
所述第二直流变换模块，用于进行直流电压变换，包括一电压输入端、一电压输出端、一使能端；
所述第二直流变换模块的电压输入端，接车载电池；
所述第二直流变换模块的使能端，接所述NPN三极管的集电极；
所述第二直流变换模块的电压输出端，作为休眠电源的输出；
所述NPN三极管的发射极接地；
所述第一电阻，接在所述第二直流变换模块的电压输入端、电压输出端之间；
所述第二电阻，接在所述NPN三极管的发射极同所述微处理器的休眠状态信号输出端之间；
所述第三电阻，接在所述NPN三极管的基极同所述微处理器的休眠状态信号输出端之间；
汽车钥匙信号打到ON档时为高电平，否则为低电平；
休眠状态信号为真时为高电平，为假时为低电平。
7.根据权利要求6所述的选择性催化还原系统的控制器，其特征在于，
所述休眠电源，还包括第二电容；
所述第二电容，接在车载电池同地之间。
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