CN106523201A - 一种多路egr阀控制器 - Google Patents
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- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
Abstract
本发明公开了一种多路EGR阀控制器，包括主控单元、三相电机驱动单元、直流有刷电机驱动单元、CAN总线通信单元、传感器信号处理单元和电源模块，主控单元的输入端经CAN总线通信单元与汽车主控制器连接；传感器信号处理单元用于采集各个EGR阀的传感器信号并传输给主控单元；主控单元根据主控制器发送的控制信号以及传感器信号处理单元传输的信号向三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元发出控制信号；三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元接收主控单元发出的控制信号控制相应EGR阀动作。本发明能够实现对整车多个EGR阀的工作状态进行控制，满足双回路EGR阀方案控制要求，降低了生产成本，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，特别是一种汽车上使用的多路EGR阀控制器。
背景技术
随着国家对排放要求越来越高，国内很多厂家已经在研发国五国六的排放方案。而双回路EGR阀作为国五国六的排放方案，在国外得到了很好的验证；国内也开始了对双回路方案的研究。双回路EGR阀方案主要是通过精确控制电子节气门、高压EGR阀、低压EGR阀和排气背压阀的不同开度来达到排放要求；其中电子节气门、高压EGR阀、低压EGR阀和排气背压阀这四种阀都是由电机控制，但由于大多数主控制器的电机驱动电路不足，因此需要多个控制器来分别控制相应的阀，这就造成双回路EGR阀整体结构复杂，成本高的缺陷。因此，目前急需一种多路的EGR阀控制器来辅助主控制器控制EGR阀按要求工作。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种多路EGR阀控制器，用于同时控制至少两个EGR阀的工作状态，以提高工作效率，降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种多路EGR阀控制器，包括主控单元以及分别与主控单元连接的三相电机驱动单元、直流有刷电机驱动单元、CAN总线通信单元、传感器信号处理单元和电源模块，所述主控单元的输入端经CAN总线通信单元与汽车主控制器连接；所述传感器信号处理单元用于采集各个EGR阀的传感器信号，并处理为主控单元能够识别的信号；所述主控单元根据主控制器发送的控制信号以及传感器信号处理单元传输的信号向三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元发出控制信号；所述三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元接收主控单元发出的控制信号，并据此信号控制相应EGR阀动作。
上述一种多路EGR阀控制器，所述电源模块包括分别与汽车电瓶连接的滤波保护电路以及5VDC/DC电源芯片，5VDC/DC电源芯片的输出端分别与CAN总线通信单元和传感器信号处理单元的电源端连接，滤波保护电路的输出端分别与主控单元、三相电机驱动单元以及直流有刷电机驱动单元的电源端连接。
上述一种多路EGR阀控制器，所述电源模块还包括与主控模块输入端连接的电源信号采样电路。
上述一种多路EGR阀控制器，所述三相电机驱动单元包括由MOS管搭成的3组单相驱动电路，每组单相驱动电路由一个高边MOS管和一个低边MOS管组成，所述高边MOS管的漏极连接滤波保护电路的输出端，单相驱动电路的受控端连接单片机的输出端，单相驱动电路的输出端连接三相电机EGR阀的受控端。
上述一种多路EGR阀控制器，所述直流有刷电机驱动单元包括用于输出不同频率、占空比以及正反转驱动信号的直流电机驱动电路，直流电机驱动电路的电源端连接滤波保护电路的输出端，直流电机驱动电路的受控端连接单片机的输出端，直流电机驱动电路的输出端连接直流有刷电机EGR阀的受控端。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明专用于汽车或工程车辆多路EGR阀的控制，通过此控制器能够实现对整车多个EGR阀的工作状态进行控制，满足双回路EGR阀方案控制要求，降低了生产成本，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的结构示框图；
图2为本发明所述电源模块的电路图；
图3为本发明所述三相电机驱动单元的电路图；
图4为本发明所述直流有刷电机驱动单元的电路图；
图5为本发明所述传感器信号处理单元的单路电路图；
图6为本发明所述CAN总线通信单元的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种多路EGR阀控制器，其结构框图如图1所示，包括集成在一块电路板上的电源模块、传感器信号处理单元、主控单元、三相电机驱动单元、直流有刷电机驱动单元以及CAN总线通信单元，主控单元的输入端经CAN总线通信单元与汽车主控制器连接，主控单元在汽车主控制器的指令下可以同时驱动一个直流有刷电机EGR阀和一个三相电机EGR阀动作。当然，本发明还可以将根据实际控制要求并列设置多路三相电机驱动单元和/或直流有刷电机驱动单元，以同时驱动更多的EGR阀。
主控单元的电源端经滤波及保护电路连接汽车电瓶，步进电机EGR阀控制单元的输出端连接步进电机EGR阀的受控端，主控单元根据传感器信号处理单元传输的信号向步进电机EGR阀控制单元发出脉冲控制信号，进一步控制步进电机EGR阀动作。
主控单元根据主控制器发送的控制信号以及传感器信号处理单元传输的信号向三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元发出控制信号。主控单元的主芯片采用自带LDO功能、通讯功能及5V电源输出功能的单片机，单片机的LDO电源端经滤波及保护电路连接汽车电瓶，单片机的信号输入端连接传感器信号处理单元的输出端，单片机还与步进电机EGR阀控制单元互联。本实施例中，主芯片采用S9ZVL32MLC等型号单片机，此种集LDO、通讯及5V电源输出功能于一体的单片机能够最大程度降低电路板设计难度并降低成本。本发明中，主控单元还包括给单片机提供时钟信号的晶振以及滤波电路等。
电源模块用于为各单元提供工作电源，包括分别与汽车电瓶连接的滤波保护电路以及5VDC/DC电源芯片，5VDC/DC电源芯片的输出端分别与CAN总线通信单元和传感器信号处理单元的电源端连接，滤波保护电路的输出端分别与主控单元、三相电机驱动单元以及直流有刷电机驱动单元的电源端连接；滤波保护电路包括了防电流、防电压及防反接保护电路及器件。本发明中，电源模块还包括与主控模块输入端连接的电源信号采样电路，为主控模块提供电压采样信号，用于检测电源芯片是否工作在正常范围内。本实施例中，电源模块的电路图如图2所示。
传感器信号处理单元用于采集两路EGR阀相关传感器输入的信号，并处理为主控单元能够识别的信号。单路传感器信号处理电路包括限流电阻R1、滤波电容C1、下拉电阻R2，如图5所示。
三相电机驱动单元接收主控单元发出的控制信号，并据此信号控制相应EGR阀动作。三相电机驱动单元包括由MOS管搭成的3组单相驱动电路，每组单相驱动电路由一个高边MOS管和一个低边MOS管组成，如图3所示，高边MOS管的漏极连接滤波保护电路的输出端，单相驱动电路的受控端连接单片机的输出端，单相驱动电路的输出端连接三相电机EGR阀的受控端。单片机通过控制3组单相驱动电路来控制相应EGR阀的三相电机按要求进行工作。
直流有刷电机驱动单元包括直流电机驱动电路，不仅用于输出不同频率、占空比信号，还能够输出正反转驱动信号，用于控制直流有刷电机工作；直流电机驱动电路的电源端连接滤波保护电路的输出端，直流电机驱动电路的受控端连接单片机的输出端，直流电机驱动电路的输出端连接直流有刷电机EGR阀的受控端。
CAN总线通信单元用于实现主控单元与汽车主控制器的通信传输，包括CAN收发器及其外围滤波电路，如图6所示。CAN总线通信单元通过CAN收发器的通讯接口与外部实现连接。
本发明的工作原理如下所述。
首先，将EGR阀各传感器的信号输出端分别与本发明的传感器信号处理单元各电路输入端连接，将本发明的电源模块与汽车电瓶连接，连接受控EGR阀与本发明的三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元。
然后，进行通电，通电后，汽车主控制器通过CAN总线通信单元向本发明的主控单元发送控制命令，主控单元就会驱动单元驱动相应的EGR阀开启。
当主控制器命令直流有刷电机EGR阀开启时，此时主控单元发送一路PWM信号以及一路DIR信号给直流有刷电机驱动单元，直流有刷电机驱动单元根据PWM信号的大小来控制驱动输出的占空比大小，根据DIR电平的高低来驱动电机旋转的方向，在控制EGR阀开启的过程中，EGR阀的位置传感器将阀开启的大小反馈给主控单元，同时主控单元根据反馈信号来调整PWM以及DIR信号，从而实现闭环控制。
当主控制器命令三相电机开启EGR阀时，此时主控单元控制3组MOS管的导通关闭，同时三相电机EGR阀的传感器将位置信号反馈给主控单元，来实现阀的精确控制。
运行过程中，若出现控制异常，主控单元会根据故障情况自动生成一个故障码，通过CAN总线通信单元传给主控制器，方便技术人员读取及解决、处理。
在本发明运行过程中，可通过单片机的通讯端口实时监控EGR阀的运行情况，还可通过CAN总线通信单元EGR阀的参数进行设置。
Claims (5)
1.一种多路EGR阀控制器，其特征在于：包括主控单元以及分别与主控单元连接的三相电机驱动单元、直流有刷电机驱动单元、CAN总线通信单元、传感器信号处理单元和电源模块，所述主控单元的输入端经CAN总线通信单元与汽车主控制器连接；
所述传感器信号处理单元用于采集各个EGR阀的传感器信号，并处理为主控单元能够识别的信号；
所述主控单元根据主控制器发送的控制信号以及传感器信号处理单元传输的信号向三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元发出控制信号；
所述三相电机驱动单元和直流有刷电机驱动单元接收主控单元发出的控制信号，并据此信号控制相应EGR阀动作。
2.根据权利要求1所述的一种多路EGR阀控制器，其特征在于：所述电源模块包括分别与汽车电瓶连接的滤波保护电路以及5VDC/DC电源芯片，5VDC/DC电源芯片的输出端分别与CAN总线通信单元和传感器信号处理单元的电源端连接，滤波保护电路的输出端分别与主控单元、三相电机驱动单元以及直流有刷电机驱动单元的电源端连接。
3.根据权利要求2所述的一种步进电机EGR阀控制器，其特征在于：所述电源模块还包括与主控模块输入端连接的电源信号采样电路。
4.根据权利要求2所述的一种步进电机EGR阀控制器，其特征在于：所述三相电机驱动单元包括由MOS管搭成的3组单相驱动电路，每组单相驱动电路由一个高边MOS管和一个低边MOS管组成，所述高边MOS管的漏极连接滤波保护电路的输出端，单相驱动电路的受控端连接单片机的输出端，单相驱动电路的输出端连接三相电机EGR阀的受控端。
5.根据权利要求2所述的一种步进电机EGR阀控制器，其特征在于：所述直流有刷电机驱动单元包括用于输出不同频率、占空比以及正反转驱动信号的直流电机驱动电路，直流电机驱动电路的电源端连接滤波保护电路的输出端，直流电机驱动电路的受控端连接单片机的输出端，直流电机驱动电路的输出端连接直流有刷电机EGR阀的受控端。
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