CN109237107B - 电磁阀控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电磁阀控制系统及控制方法，所述电磁阀控制系统包括电流控制器和电磁阀驱动电路，其中：所述电磁阀驱动电路包括开关电路、第一续流电路、第二续流电路、检测电路和短路电路，其中：所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路用于控制所述电磁阀的导通和关断；所述第一续流电路用于为所述电磁阀提供到电源的续流通路，所述第二续流电路用于为所述电磁阀提供到地的续流通路；所述检测电路用于为所述电流控制器提供电磁阀的电流检测信号，所述短路电路用于替换所述检测电路。本发明解决了现有的电磁阀驱动系统不能通用的问题。

Description

电磁阀控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车控制器技术领域，特别涉及一种电磁阀控制系统及控制方法。

背景技术

在混合动力汽车中，不同类型的变速箱液力系统的各自特点，其压力系统的电磁阀类型也各不相同，通常有变力电磁阀(Variable Force Solenoid)，脉宽调制电磁阀，开关电磁阀等。不同种类的电磁阀要求控制信号类型和驱动电路也各异，这使得了某种驱动电路只能驱动特定的电磁阀，平台应用范围受限，功能较单一。

图1～3是现有的电磁阀驱动系统示意图，如图1～3所示，电磁阀驱动系统用于控制电磁阀2，均包括电流控制器1和电磁阀驱动电路3，由电源4供电，与微控制器5通信，图1中的电磁阀驱动电路用于变力电磁阀驱动，包括一个电流检测电路，且续流电路连接到电源，而图2中的电磁阀驱动电路用于开关电磁阀，其续流电路连接到地，图3中的电磁阀驱动电路用于脉宽调制电磁阀，续流电路则分别连接电源4和地，图2和图3中的电磁阀驱动电路不包括电流检测电路，三种电磁阀的特性及驱动电路均不同，所需的控制器和I/O接口资源也各不相同，这就导致了诊断方式、驱动电路、续流方式、驱动输出信号等有所差别，使得电磁阀驱动电路兼容性设计困难，电磁阀控制系统平台的应用场合受到制约。

因此，需要设计一种各种电磁阀通用的电磁阀控制系统和控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁阀控制系统及控制方法，以解决现有的电磁阀驱动系统不能通用的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁阀控制系统，用于控制一电磁阀，所述电磁阀控制系统包括电流控制器和电磁阀驱动电路，其中：

所述电磁阀驱动电路包括开关电路、第一续流电路、第二续流电路、检测电路和短路电路，其中：

所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路用于控制所述电磁阀的导通和关断；

所述第一续流电路用于为所述电磁阀提供到电源的续流通路，所述第二续流电路用于为所述电磁阀提供到地的续流通路；

所述检测电路用于为所述电流控制器提供电磁阀的电流检测信号，所述短路电路用于替换所述检测电路。

可选的，在所述的电磁阀控制系统中，所述检测电路和所述短路电路并联形成一并联电路，所述并联电路的第一端连接所述电磁阀和所述第二续流电路，所述并联电路的第二端连接所述开关电路和所述第一续流电路。

可选的，在所述的电磁阀控制系统中，所述电磁阀驱动电路还包括一继电器，所述继电器连接所述短路电路和所述检测电路，所述继电器根据所述电流控制器提供的信号，使所述短路电路或所述检测电路中有电流流过，所述短路电路包括一短路电阻或导线。

可选的，在所述的电磁阀控制系统中，所述第一续流电路包括第一续流二极管，所述第一续流二极管的正极连接所述开关电路，所述第一续流二极管的负极连接所述电源。

可选的，在所述的电磁阀控制系统中，所述第二续流电路包括第二续流二极管，所述第二续流二极管的负极连接所述电磁阀，所述第二续流二极管的正极接地。

可选的，在所述的电磁阀控制系统中，所述电磁阀为变力电磁阀、开关电磁阀或脉宽调制电磁阀。

本发明通过一种电磁阀控制方法，所述电磁阀控制方法包括：

所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路控制所述电磁阀的导通和关断；

若开关电路导通，电磁阀导通，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过开关电路后通过接地端释放；

若开关电路关断，电磁阀续流，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过第一续流电路后流回电磁阀，或直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

可选的，在所述的电磁阀控制方法中，所述电磁阀为变力电磁阀，其中：

流过所述电磁阀的电流通过检测电路，检测电路将电流转换为电压信号，形成电流检测信号发送给电流控制器，电流控制器根据电流检测信号控制所述开关电路的导通和关断；

若开关电路导通，则电流流入开关电路后通过接地端释放；

若开关电路关断，则电流通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

可选的，在所述的电磁阀控制方法中，所述电磁阀为开关电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

可选的，在所述的电磁阀控制方法中，所述电磁阀为脉宽调制电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

可选的，在所述的电磁阀控制方法中，所述电磁阀为脉宽调制电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

在本发明提供的电磁阀控制系统及控制方法中，通过第一续流电路为所述电磁阀提供到电源的续流通路，从而可以使变力电磁阀和脉宽调制电磁阀实现到电源的电流续流通路，通过所述第二续流电路为电磁阀提供到接地端的续流通路，可以为开关电磁阀和脉宽调制电磁阀续流；检测电路可为电流控制器提供变力电磁阀中的电流检测信号，短路电路与检测电路并联，在开关电磁阀和脉宽调制电磁阀应用时，短路电路相当于导线或零欧姆电阻，将检测电路短路，使电磁阀直接连接到开关电路和第一续流电路，实现了电磁阀驱动电路能够通用于变力电磁阀，开关电磁阀和脉宽调制电磁阀；本发明解决了传统电磁阀设计电路兼容性难的问题，外围电路灵活的可配置化设计，使本发明的电磁阀控制系统设计广泛应用于各种变速箱的电控，此外，通过更完善的诊断功能，提高了系统的安全性能。

附图说明

图1～3是现有的电磁阀驱动系统示意图；

图4是本发明电磁阀驱动系统示意图；

图中所示：1-电流控制器；11-第一输入端；12-第二输入端；13-第一输出端；2-电磁阀；21-电磁阀第一端；22-电磁阀第二端；3电磁阀驱动电路；31-并联电路的第一端；32-并联电路的第二端；4-电源；5-微控制器；6-继电器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电磁阀控制系统及控制方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于提供一种可通用于各种电磁阀的电磁阀控制系统和控制方法。

为实现上述思想，本发明提供了一种电磁阀控制系统，所述电磁阀控制系统包括电流控制器和电磁阀驱动电路，其中：所述电磁阀驱动电路包括开关电路、第一续流电路、第二续流电路、检测电路和短路电路，其中：所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路用于控制所述电磁阀的导通和关断；所述第一续流电路用于为所述电磁阀提供到电源的续流通路，所述第二续流电路用于为所述电磁阀提供到地的续流通路；所述检测电路用于为所述电流控制器提供电磁阀的电流检测信号，所述短路电路用于替换所述检测电路。

<实施例一>

如图4所示，本实施例提供一种电磁阀控制系统，用于控制一电磁阀2，所述电磁阀控制系统包括电流控制器1和电磁阀驱动电路3，其中：所述电磁阀驱动电路包括开关电路、第一续流电路、第二续流电路、检测电路和短路电路，其中：所述电流控制器1控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路用于控制所述电磁阀2的导通和关断；所述第一续流电路用于为所述电磁阀2提供到电源的续流通路，所述第二续流电路用于为所述电磁阀2提供到地的续流通路；所述检测电路用于为所述电流控制器1提供电磁阀的电流检测信号，所述短路电路用于替换所述检测电路。

具体的，开关电路包括场效应管Q1，第一续流电路包括第一续流二极管D1，所述第一续流二极管D1的正极连接所述开关电路，所述第一续流二极管D1的负极连接所述电源4，所述第二续流电路包括第二续流二极管D2，所述第二续流二极管D2的负极连接所述电磁阀2，所述第二续流二极管D2的正极接地。

进一步的，所述检测电路和所述短路电路并联形成一并联电路，所述并联电路的第一端31连接所述电磁阀2和所述第二续流电路，所述并联电路的第二端32连接所述开关电路和所述第一续流电路。所述短路电路包括一短路电阻或导线，所述短路电阻或导线在所述短路电路替换所述检测电路时，连接于所述并联电路的第一端31和并联电路的第二端32之间，所述短路电阻或导线在检测电路发挥作用时，不连接于所述并联电路的第一端31和并联电路的第二端32之间，即所述电磁阀驱动电路还包括一继电器6，所述继电器6的两个常开开关，一个常开开关连接在所述短路电路和电磁阀和所述第二续流电路之间，另一个常开开关连接在所述检测电路和开关电路和所述第一续流电路之间，所述继电器根据所述电流控制器1提供的信号，即电流控制器根据电磁阀的类型预设的值，来决定使短路电路发挥作用或使检测电路发挥作用，即使所述短路电路或所述检测电路中有电流流过，所述短路电路包括一短路电阻或导线，当电磁阀为变力电磁阀时，电流控制器中的预设值为第一信号，继电器根据第一信号使连接在所述检测电路和开关电路和所述第一续流电路之间的常开开关导通，检测电路可为电流控制器提供变力电磁阀中的电流检测信号，当电磁阀为开关电磁阀和脉宽调制电磁阀时，电流控制器中的预设值为第二信号，继电器根据第二信号使连接在所述短路电路和电磁阀和所述第二续流电路之间的常开开关导通，短路电路中的导线或短路电阻，即零值电阻使检测电路被短路，检测电路中无电流通过。检测电路包括第一检测电阻R1，短路电路中的短路电阻即是第二检测电阻R2，R2的阻值为零，用于短路R1，R2也可以用导线替代。其中：所述电流控制器1控制所述场效应管Q1的导通和关断，所述场效应管Q1用于控制所述电磁阀2的导通和关断；所述第一续流二极管D1和所述第二续流二极管D2为所述电磁阀2续流；所述第一检测电阻R1和所述第二检测电阻R2并联，形成并联电路，所述并联电路的第一端31连接所述电磁阀2和所述第二续流二极管D2，所述并联电路的第二端32连接所述场效应管Q1和所述第一续流二极管D1；所述电源4给所述电磁阀2和所述电磁阀驱动电路3供电。

进一步的，所述电流控制器1包括第一输入端11、第二输入端12和第一输出端13，其中：所述第一输入端11和第二输入端12分别连接并联电路的第一端31和并联电路的第二端32，并接受来及所述第一检测电阻R1的电流检测信号；所述第一输出端13连接场效应管Q1的栅极并发送场效应管Q1的控制信号。所述电磁阀2包括电磁阀第一端21和电磁阀第二端22，其中：所述电磁阀第一端21连接电源4，所述电磁阀第二端22连接所述第二续流二极管D2以及并联电路的第一端31。

具体的，所述场效应管Q1的源极接地，所述场效应管Q1的漏极连接所述并联电路的第二端32。所述电磁阀驱动电路还包括限流电阻R3和第一电容C1，其中：所述限流电阻R3和第一电容C1连接所述电流控制器1的第一输出端11和场效应管Q1的栅极之间，分别用于限流和滤波。所述第一续流二极管D1的正极连接所述场效应管Q1的漏极，所述第一续流二极管D1的负极连接所述电源4，所述第二续流二极管D2的负极连接所述电磁阀第二端22，所述第二续流二极管D2的正极接地。

更进一步的，所述电流控制器1为TLE8242芯片或其他电流控制器芯片或预驱芯片，TLE8242是一片8通道的预驱芯片。电磁阀控制系统还包括微处理器5，微控制器与预驱单元TLE8242间采用SPI通信，并且提供预驱单元各通道相同步信号PHASE_SYNC，RESET_R信号恢复预驱TLE8242的寄存器缺省值，ENABLE信号全局控制所有驱动通道通断，和Fault信号反馈给微控制器故障信号等。所述电磁阀2为变力电磁阀、开关电磁阀或脉宽调制电磁阀。所述电磁阀驱动电路还包括第二电容C2，所述第二电容C2的正极连接电磁阀第二端22，所述第二电容C2的负极接地，所述第二电容C2用于滤波。

<实施例二>

本实施例提供一种电磁阀控制方法，所述电磁阀控制方法包括：所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路控制所述电磁阀的导通和关断；若开关电路导通，电磁阀导通，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过开关电路后通过接地端释放；若开关电路关断，电磁阀续流，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过第一续流电路后流回电磁阀，或直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

进一步的，若电磁阀为变力电磁阀，则流过所述电磁阀的电流通过检测电路，检测电路将电流转换为电压信号，形成电流检测信号发送给电流控制器，电流控制器根据电流检测信号控制所述开关电路的导通和关断，具体的，电流控制器接收到电流检测信号后，通过控制输出PWM信号的占空比，来调节电流，实现恒流控制。若开关电路导通，则电流流入开关电路后通过接地端释放；若开关电路关断，则电流通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

微控制器通过SPI串口与预驱TLE8242芯片，即电流控制器进行通信，输出PWM电压控制场效应管Q1，并将电磁阀电流通过R1转为电压信号反馈给TLE8242，实现闭环控制，通过调节场效应管的PWM控制信号的占空，使变力电磁阀电流维持在预设值，实现恒流控制，第一续流电路D1与变力电磁阀并联，提供电磁阀的续流。

进一步的，所述电磁阀为开关电磁阀，则若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

电磁阀控制系统由微控制器，预驱TLE8242单元，场效应管Q1，和第二续流二极管D2组成，R2为阻值为零的短路电阻，将R1短路，去除了电流检测功能。微控制器通过SPI串口与预驱TLE8242芯片进行通信，设置各通道寄存器，控制场效应管Q1的通断，并对场效应管输出进行故障诊断。当关断电磁阀是，作为齐纳二极管的D2对地释放能量，钳位正向电压脉冲。

进一步的，所述电磁阀为脉宽调制电磁阀，则有两种不同的方案，第一种方案：若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。第二种方案：若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

电磁阀控制系统由微控制器，预驱TLE8242单元(或其他电流控制器芯片或预驱芯片)，场效应管Q1，和电磁阀续流电路D1或D2组成，短路电阻R2替代第一检测电阻R1，去除了电流检测功能。微控制器通过SPI串口与预驱TLE8242芯片进行通信，设置通道各通道控制寄存器，提供场效应管Q1的PWM控制信号，并对场效应管输出进行故障诊断。根据脉宽调制电磁阀不同特点的续流方式有两种：一种脉宽调制电磁阀需要平缓的电流，二极管D1与脉宽调制电磁阀并联，另一种脉宽调制电磁阀需要快速钳位电压脉冲，采用齐纳二极管D2对地释放能量。

在本发明提供的电磁阀控制系统及控制方法中，通过所述第一续流电路为变力电磁阀和脉宽调制电磁阀续流，所述第二续流电路为开关电磁阀和脉宽调制电磁阀续流，检测电路可为电流控制器提供变力电磁阀中的电流检测信号，短路电路与检测电路并联，在开关电磁阀和脉宽调制电磁阀应用时，短路电路相当于导线或零欧姆电阻，将检测电路短路，使电磁阀直接连接到开关电路和第一续流电路，实现了电磁阀驱动电路能够通用于变力电磁阀，开关电磁阀和脉宽调制电磁阀，解决了传统电磁阀设计电路兼容性难的问题，外围电路灵活的可配置化设计，以Infineon的TLE8242集成芯片为预驱芯片，使本发明的电磁阀控制系统设计广泛应用于各种变速箱的电控，此外，通过更完善的诊断功能，提高了系统的安全性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (11)

1.一种电磁阀控制系统，用于控制一电磁阀，其特征在于，所述电磁阀控制系统包括电流控制器和电磁阀驱动电路，其中：

所述电磁阀驱动电路包括开关电路、第一续流电路、第二续流电路、检测电路和短路电路，其中：

所述电流控制器控制所述开关电路的导通和关断，所述开关电路用于控制所述电磁阀的导通和关断；

所述第一续流电路用于为所述电磁阀提供到电源的续流通路，所述第二续流电路用于为所述电磁阀提供到地的续流通路；

所述检测电路用于为所述电流控制器提供电磁阀的电流检测信号，所述短路电路用于替换所述检测电路。

2.如权利要求1所述的电磁阀控制系统，其特征在于，所述检测电路和所述短路电路并联形成一并联电路，所述并联电路的第一端连接所述电磁阀和所述第二续流电路，所述并联电路的第二端连接所述开关电路和所述第一续流电路。

3.如权利要求2所述的电磁阀控制系统，其特征在于，所述电磁阀驱动电路还包括一继电器，所述继电器连接所述短路电路和所述检测电路，所述继电器根据所述电流控制器提供的信号，使所述短路电路或所述检测电路中有电流流过，所述短路电路包括一短路电阻或导线。

4.如权利要求3所述的电磁阀控制系统，其特征在于，所述第一续流电路包括第一续流二极管，所述第一续流二极管的正极连接所述开关电路，所述第一续流二极管的负极连接所述电源。

5.如权利要求4所述的电磁阀控制系统，其特征在于，所述第二续流电路包括第二续流二极管，所述第二续流二极管的负极连接所述电磁阀，所述第二续流二极管的正极接地。

6.如权利要求1～5中任一所述的电磁阀控制系统，其特征在于，所述电磁阀为变力电磁阀、开关电磁阀或脉宽调制电磁阀。

7.一种电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀控制方法包括：

电流控制器控制开关电路的导通和关断，所述开关电路控制所述电磁阀的导通和关断；

若开关电路导通，电磁阀导通，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过开关电路后通过接地端释放；

若开关电路关断，电磁阀续流，流过所述电磁阀的电流通过检测电路或短路电路，再流过第一续流电路后流回电磁阀，或直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

8.如权利要求7所述的电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀为变力电磁阀，其中：

流过所述电磁阀的电流通过检测电路，检测电路将电流转换为电压信号，形成电流检测信号发送给电流控制器，电流控制器根据电流检测信号控制所述开关电路的导通和关断；

若开关电路导通，则电流流入开关电路后通过接地端释放；

若开关电路关断，则电流通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

9.如权利要求7所述的电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀为开关电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

10.如权利要求7所述的电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀为脉宽调制电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过接地端释放。

11.如权利要求7所述的电磁阀控制方法，其特征在于，所述电磁阀为脉宽调制电磁阀，其中：

若开关电路导通，流过所述电磁阀的电流通过所述短路电路后流入开关电路，再通过接地端释放；

若开关电路关断，流过所述电磁阀的电流直接流入第二续流电路后通过第一续流电路后，再流回到电磁阀。

Images