CN110219758A - 电磁阀式喷射器驱动电路系统 - Google Patents
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Abstract
一种电磁阀式喷射器驱动电路系统，涉及一种驱动电路系统，包括车载ECU、喷射器模块、外挂驱动系统，外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路和电流检测电路；车载ECU通过输入检测电路与MCU微处理器连接；MCU微处理器的输出端分别与电源电路、输出控制电路连接；电源电路通过输出控制电路与喷射器模块连接。本发明通过检测实际通过喷射器的电流，调节电源电路的输出电压，以保证不影响喷射器的流量、雾化效果的前提下，降低驱动功率，从而减少喷射器发热量，使其能在高温环境中长期稳定可靠工作，解决了喷射器长期通电烧毁电磁线圈的问题，保证产品的可靠性和稳定性，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动电路系统，特别是一种电磁阀式喷射器驱动电路系统。
背景技术
目前用于电磁阀式喷射器驱动电路系统，主要分两种，一种是常用的电压驱动法，采用分立元器或者专用的集成芯片进行驱动，驱动成熟稳定，但是功率不可控，喷射器发热量比较大，特别是在高温环境下使用，对喷射器制造工艺要求高，另外一种电流驱动法，目前市面上成熟应用的，只有BOSCH和NXP的专用芯片，但这两种专用芯片的电路均比较复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种电磁阀式喷射器驱动电路系统，以解决现有技术存在的喷射器发热量大、对喷射器制造工艺要求高、电路比较复杂的不足之处。
解决上述技术问题的技术方案是：一种电磁阀式喷射器驱动电路系统，包括车载ECU、喷射器模块，还包括外挂驱动系统，所述的外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路、电流检测电路，其中：
所述的输入检测电路用于检测喷射器模块的输入信号，该输入检测电路的输入端与车载ECU的输出端连接，输入检测电路的输出端与MCU微处理器的输入端连接；
所述的MCU微处理器作为控制核心，负责各个模块的控制，该MCU微处理器的输出端分别与电源电路、输出控制电路的输入端连接；
所述的电源电路用于为喷射器模块提供Vbat电压或VCCL电压；该电源电路的Vbat端、VCCL端分别与输出控制电路的输入端连接；
所述的输出控制电路用于在喷射器模块打开时为喷射器模块提供Vbat电压，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段为喷射器模块提供VCCL电压；输出控制电路的输出端与喷射器模块的输入端连接；
所述的电压检测电路用于检测电源电路输出电压的大小，电压检测电路的输入端与电源电路的输出端连接，电压检测电路的输出端与MCU微处理器连接；
所述的电流检测电路用于检测通过喷射器模块电流的大小；该电流检测电路的输入端与喷射器模块的输出端连接，电流检测电路的输出端与MCU微处理器连接。
本发明的进一步技术方案是：所述的Vbat电压为10V～32V，VCCL电压为2V～Vbat。
本发明的进一步技术方案是：所述的输入检测电路包括用于防接反隔离保护的二极管D2、上拉电阻R4、非门IC1；采集的信号从二极管D2的阴极输入，低电平有有效，同时通过上拉电阻R4保护默认电平为高电平，信号从二极管D2的阳极输出，经限流电阻R5进行限流后经过非门IC1的IC1C端、IC1D端进行整型之后送到MCU微处理器的INJ1_INPUT端进行运算、处理。
本发明的再进一步技术方案是：所述的输入检测电路还包括用于滤波保证信号稳定的滤波电容C4，该滤波电容C4连接在二极管D2的阳极与地端之间。
本发明的再进一步技术方案是：在限流电阻R5与非门IC1的输入端之间还采用稳压管Z2进行钳位以保护过压或者过流损坏非门芯片。
本发明的进一步技术方案是：所述的电源电路为DC-DC降压电路，包括三极管Q9、MOS管Q10、Vbat端、VCCL端；三极管Q9的基极接MCU微处理器的PWM_DC端，三极管Q9的发射极接地端，三极管Q9的集电极接MOS管Q10的一个输入端，MOS管Q10的另一个输入端接Vbat端，MOS管Q10的输出端接VCCL端；根据驱动喷射器维持喷油器所需的电流和MCU微处理器AD4端的采集电压实时反馈，MCU微处理器的PWM_DC端输出一定的PWM频率，控制三极管Q9进而控制MOS管Q10的导通，进行控制VCCL端输出电压VCCL的大小。
本发明的再进一步技术方案是：在MOS管Q10与VCCL端之间还连接有用于储能的电感L4和电容C41；在MOS管Q10与电感L4之间连接有用于续流的稳压管D17。
本发明的再进一步技术方案是：所述的输出控制电路为双电压控制电路，包括INJ0_H输入端、INJ0_L输入端、MOS管Q1、MOS管Q3、二极管D7，所述的INJ0_H输入端、INJ0_L输入端分别与MCU微处理器的输出端连接，INJ0_H输入端与MOS管Q1的一个输入端连接，MOS管Q1的另一个输入端与电源电路的Vbat端连接；MOS管Q1的输出端与喷射器模块的输入端连接；INJ0_L输入端与MOS管Q3的一个输入端连接，MOS管Q3的输出端与喷射器模块的输入端连接；二极管D7的阳极与VCCL端连接，二极管D7的阴极与喷射器模块的输入端连接；打开喷射器时，INJ0_H输入端先输入高电平把MOS管Q1和MOS管Q3同时打开，此时Vbat端电压高于VCCL端电压，二极管D7反向不导通，VCCL电压不能通过喷射器线圈，Vbat电压通过喷射器线圈保证喷射器打开迅速；当喷射器打开之后，INJ0_H输入端输入低电平至MOS管Q1，将MOS管Q1关掉，较低的电压VCCL通过喷射器线圈，保证经过喷射器线圈的电流以较小的电流维持阀芯吸合，以降低喷射器的功耗；当需要关闭喷射器时，INJ0_L输入端输入低电平至MOS管Q3则关闭喷射器，一个工作周期完成。
本发明的再进一步技术方案是：所述的电压检测电路为包括电阻R47和电阻R3及电容C37的分压电路，电阻R47的一端与电源电路的VCCL端连接，电阻R47的另一端与电阻R3串接后与地端连接；MCU微处理器的AD4端并联在电阻R47上，该MCU微处理器AD4端的输入端还串接有所述的电容C37，电容C37起到滤波作用，保证进入MCU微处理器AD4端的电流信号稳定可靠无干扰。
本发明的更进一步技术方案是：所述的电流检测电路为包括电阻R37和电容C15的电流采样电路，所述的电阻R37为高精度采样电阻，电阻R37的一端与MOS管Q3连接，电阻R37的另一端接地；MCU微处理器的AD0端连接在MOS管Q3与电阻R37之间，该MCU微处理器AD0端的输入端还连接有所述的电容C15，电容C15用于滤波，保证进入MCU微处理器AD0端的电流信号稳定可靠无干扰。
由于采用上述技术方案，本发明之电磁阀式喷射器驱动电路系统与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.可保持喷射器模块的正常开启时间和雾化效果
本发明包括车载ECU、喷射器模块、外挂驱动系统，而外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路、电流检测电路，其中电源电路用于为喷射器模块提供Vbat电压或VCCL电压；输出控制电路用于在喷射器模块打开时为喷射器模块提供Vbat电压，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段为喷射器模块提供VCCL电压；电压检测电路用于检测电源电路输出电压的大小，电流检测电路用于检测通过喷射器模块电流的大小。
由于本发明是通过检测实际通过喷射器模块的电流，调节电源电路的输出电压，在喷射器模块的开启阶段，仍是为喷射器模块提供正常的Vbat电压（即电源电压），因此，本发明可保持喷射器模块的正常开启时间和雾化效果。
2.可有效减少喷射器发热量
本发明包括车载ECU、喷射器模块、外挂驱动系统，而外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路、电流检测电路，其中电源电路用于为喷射器模块提供Vbat电压或VCCL电压；输出控制电路用于在喷射器模块打开时为喷射器模块提供Vbat电压，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段为喷射器模块提供VCCL电压；电压检测电路用于检测电源电路输出电压的大小，电流检测电路用于检测通过喷射器模块电流的大小。
由于本发明是通过检测实际通过喷射器模块的电流，调节电源电路的输出电压，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段，只为喷射器模块提供较低的VCCL电压（即电源电路调整出来的电压），从而可大大降低喷射器模块的驱动功率，从而减少喷射器模块的发热量，使该喷射器模块能在高温环境中长期稳定可靠的工作。
3.可降低对喷射器制造工艺要求
由于本发明在喷射器模块成功打开之后的维持阶段，只为喷射器模块提供较低的VCCL电压，有效减少了喷射器模块的发热量，从而可降低对喷射器制造工艺要求。
4.可改善喷射器模块长期通电发热烧毁电磁线圈的问题；
由于本发明在喷射器模块成功打开之后的维持阶段，只为喷射器模块提供较低的VCCL电压，有效减少了喷射器模块的发热量，从而改善喷射器模块长期通电发热烧毁电磁线圈的问题。
5．延长喷射器的使用寿命
由于本发明在喷射器模块成功打开之后的维持阶段，只为喷射器模块提供较低的VCCL电压，其驱动功率较低，可大大减少喷射器的发热量，从而可延长喷射器的使用寿命。
6.电路简单
本发明仅仅是在原有驱动电路中增加一套外挂驱动系统，不仅性能稳定可靠，而且电路结构比较简单。
7.成本较低
本发明是在原车载ECU驱动系统增加一套外挂驱动系统，该外挂驱动系统可以在不改变原有车载系统的基础上作为外挂驱动使用，其成本较低，易于推广使用。
8.适用范围广
本发明除了适用于甲醇电磁阀式喷射器外，还可适用于其他电磁阀式喷射器，其适用范围比较广泛。
下面，结合附图和实施例对本发明之电磁阀式喷射器驱动电路系统的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：实施例一所述电磁阀式喷射器驱动电路系统的原理框图，
图2：实施例一所述输入检测电路的电路原理图，
图3：实施例一所述电源电路的电路原理图，
图4：实施例一所述输出控制电路的电路原理图，
图5：实施例一所述电压检测电路的电路原理图，
图6：实施例一所述电压检测电路与电源电路连接的电路原理图，
图7：实施例一所述电流检测电路的电路原理图，
图8：施例一所述电流检测电路与输出控制电路连接的电路原理图，
图9：实施例一所述外挂驱动系统的电路框架总图，
图10：实施例一所述喷射器模块的结构示意图。
在上述附图中，各标号说明如上：
1-电磁阀式喷射器，
101-喷射器本体，102-电磁线圈。
具体实施方式
实施例一：
一种电磁阀式喷射器驱动电路系统（参见图1），包括车载ECU、喷射器模块、外挂驱动系统，所述的外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路、电流检测电路，其中：
所述的输入检测电路用于检测喷射器模块的输入信号，该输入检测电路的输入端与车载ECU的输出端连接，输入检测电路的输出端与MCU微处理器的输入端连接；
所述的MCU微处理器作为控制核心，负责各个模块的控制，该MCU微处理器的输出端分别与电源电路、输出控制电路的输入端连接；
所述的电源电路用于为喷射器模块提供Vbat电压或VCCL电压；该电源电路的Vbat端、VCCL端分别与输出控制电路的输入端连接；
所述的输出控制电路用于在喷射器模块打开时为喷射器模块提供Vbat电压， Vbat电压为10V～32V，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段为喷射器模块提供VCCL电压，VCCL电压为2V～Vbat；输出控制电路的输出端与喷射器模块的输入端连接；
所述的电压检测电路用于检测电源电路输出电压的大小，电压检测电路的输入端与电源电路的输出端连接，电压检测电路的输出端与MCU微处理器连接；
所述的电流检测电路用于检测通过喷射器模块电流的大小；该电流检测电路的输入端与喷射器模块的输出端连接，电流检测电路的输出端与MCU微处理器连接。
上述的MCU微处理器设有INJ1_INPUT端、PWM_DC端、AD0端和AD4端，该MCU微处理器通过INJ1_INPUT端与输入检测电路的输出端连接，以便采集原始信号的输入； PWM_DC端与电源电路的输入端连接，AD0端与电流检测电路的输出端连接，用于接收流过喷射器模块的实际电流反馈，AD4端与电压检测电路的输出端连接，接收电源电路的电压反馈。该MCU微处理器采用公知的现有技术。
上述的输入检测电路包括用于防接反隔离保护的二极管D2、上拉电阻R4、非门IC1、用于滤波保证信号稳定的滤波电容C4（参见图2）；采集的信号从二极管D2的阴极输入，低电平有有效，同时通过上拉电阻R4保护默认电平为高电平，信号从二极管D2的阳极输出，经限流电阻R5进行限流后经过非门IC1的IC1C端、IC1D端进行整型之后送到MCU微处理器的INJ1_INPUT端进行运算、处理；所述的滤波电容C4连接在二极管D2的阳极与地端之间。在限流电阻R5与非门IC1的输入端之间还采用5.1V的稳压管Z2进行钳位以保护过压或者过流损坏非门芯片。
上述的电源电路为DC-DC降压电路，包括三极管Q9、MOS管Q10、Vbat端、VCCL端（参见图3）；三极管Q9的基极接MCU微处理器的PWM_DC端，三极管Q9的发射极接地端，三极管Q9的集电极接MOS管Q10的一个输入端，MOS管Q10的另一个输入端接Vbat端，MOS管Q10的输出端接VCCL端；根据驱动喷射器维持喷油器所需的电流和MCU微处理器AD4端的采集电压实时反馈，MCU微处理器的PWM_DC端输出一定的PWM频率，控制三极管Q9进而控制MOS管Q10的导通，进行控制VCCL端输出电压VCCL的大小；在MOS管Q10与VCCL端之间还连接有用于储能的电感L4和电容C41；在MOS管Q10与电感L4之间连接有用于续流的稳压管D17。本电源电路可根据喷射器的线圈电阻大小以及需要维持电流的大小，调节不同的电压。
上述的输出控制电路为双电压控制电路，包括INJ0_H输入端、INJ0_L输入端、MOS管Q1、MOS管Q3、二极管D7（参见图4），所述的INJ0_H输入端用于控制高端，INJ0_L输入端用于控制低端；该INJ0_H输入端、INJ0_L输入端分别与MCU微处理器的输出端连接，INJ0_H输入端与MOS管Q1的一个输入端连接，MOS管Q1的另一个输入端与电源电路的Vbat端连接；MOS管Q1的输出端与喷射器模块的输入端连接；INJ0_L输入端与MOS管Q3的一个输入端连接，MOS管Q3的输出端与喷射器模块的输入端连接；二极管D7的阳极与VCCL端连接，二极管D7的阴极与喷射器模块的输入端连接；打开喷射器时，INJ0_H输入端先输入高电平把MOS管Q1和MOS管Q3同时打开，此时Vbat端电压高于VCCL端电压，二极管D7反向不导通，VCCL电压不能通过喷射器线圈，Vbat电压通过喷射器线圈保证喷射器打开迅速；当喷射器打开之后，INJ0_H输入端输入低电平至MOS管Q1，将MOS管Q1关掉，较低的电压VCCL通过喷射器线圈，保证经过喷射器线圈的电流以较小的电流维持阀芯吸合，以降低喷射器的功耗；当需要关闭喷射器时，INJ0_L输入端输入低电平至MOS管Q3则关闭喷射器，一个工作周期完成。
上述的电压检测电路为包括电阻R47和电阻R3及电容C37的分压电路（参见图5），电阻R47的一端与电源电路的VCCL端连接，电阻R47的另一端与电阻R3串接后与地端连接；MCU微处理器的AD4端并联在电阻R47上，该MCU微处理器AD4端的输入端还串接有所述的电容C37，电容C37起到滤波作用，保证进入MCU微处理器AD4端的电流信号稳定可靠无干扰。
上述的电流检测电路为包括电阻R37和电容C15的电流采样电路（参见图7），所述的电阻R37为高精度采样电阻，电阻R37的一端与MOS管Q3连接，电阻R37的另一端接地；MCU微处理器的AD0端连接在MOS管Q3与电阻R37之间，该MCU微处理器AD0端的输入端还连接有所述的电容C15，电容C15用于滤波，保证进入MCU微处理器AD0端的电流信号稳定可靠无干扰。
上述的喷射器模块包括喷射器本体、安装在喷射器本体内的电磁线圈（参见图10），该喷射器本体为常用的电磁阀式喷射器本体，电磁线圈阻值为1Ω～3Ω，电磁线圈安装在喷射器本体内，给喷射器提供稳定的磁场回路和瞬间消磁功能。所述的喷射器模块在配合外挂驱动系统使用时，可有效的保证电流驱动提供给喷射器的电流由电能完全转化为磁场能，避免电压驱动时的多余电能转化为热能，降低喷射器发热的工况。
本发明的工作原理：
在一个脉冲内，通过外挂驱动系统采用双电源两段式驱动，即在喷射器模块开启阶段，为喷射器模块提供正常的Vbat电压，达到普通电压法驱动一样的电压，保证开启时间和原有车载驱动一致；在喷射器模块维持阶段，外挂驱动系统为喷射器模块提供较低的VCCL电压，以保持阀芯吸合状态，达到减小驱动电流降低喷射器功耗的目的。
Claims (10)
1.一种电磁阀式喷射器驱动电路系统，包括车载ECU、喷射器模块，其特征在于：还包括外挂驱动系统，所述的外挂驱动系统包括输入检测电路、MCU微处理器、电源电路、输出控制电路、电压检测电路、电流检测电路，其中：
所述的输入检测电路用于检测喷射器模块的输入信号，该输入检测电路的输入端与车载ECU的输出端连接，输入检测电路的输出端与MCU微处理器的输入端连接；
所述的MCU微处理器作为控制核心，负责各个模块的控制，该MCU微处理器的输出端分别与电源电路、输出控制电路的输入端连接；
所述的电源电路用于为喷射器模块提供Vbat电压或VCCL电压；该电源电路的Vbat端、VCCL端分别与输出控制电路的输入端连接；
所述的输出控制电路用于在喷射器模块打开时为喷射器模块提供Vbat电压，在喷射器模块成功打开之后的维持阶段为喷射器模块提供VCCL电压；输出控制电路的输出端与喷射器模块的输入端连接；
所述的电压检测电路用于检测电源电路输出电压的大小，电压检测电路的输入端与电源电路的输出端连接，电压检测电路的输出端与MCU微处理器连接；
所述的电流检测电路用于检测通过喷射器模块电流的大小；该电流检测电路的输入端与喷射器模块的输出端连接，电流检测电路的输出端与MCU微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的Vbat电压为10V～32V，VCCL电压为2V～Vbat。
3.根据权利要求1所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的输入检测电路包括用于防接反隔离保护的二极管D2、上拉电阻R4、非门IC1；采集的信号从二极管D2的阴极输入，低电平有有效，同时通过上拉电阻R4保护默认电平为高电平，信号从二极管D2的阳极输出，经限流电阻R5进行限流后经过非门IC1的IC1C端、IC1D端进行整型之后送到MCU微处理器的INJ1_INPUT端进行运算、处理。
4.根据权利要求3所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的输入检测电路还包括用于滤波保证信号稳定的滤波电容C4，该滤波电容C4连接在二极管D2的阳极与地端之间。
5.根据权利要求3所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：在限流电阻R5与非门IC1的输入端之间还采用稳压管Z2进行钳位以保护过压或者过流损坏非门芯片。
6.根据权利要求1所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的电源电路为DC-DC降压电路，包括三极管Q9、MOS管Q10、Vbat端、VCCL端；三极管Q9的基极接MCU微处理器的PWM_DC端，三极管Q9的发射极接地端，三极管Q9的集电极接MOS管Q10的一个输入端，MOS管Q10的另一个输入端接Vbat端，MOS管Q10的输出端接VCCL端；根据驱动喷射器维持喷油器所需的电流和MCU微处理器AD4端的采集电压实时反馈，MCU微处理器的PWM_DC端输出一定的PWM频率，控制三极管Q9进而控制MOS管Q10的导通，进行控制VCCL端输出电压VCCL的大小。
7.根据权利要求6所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：在MOS管Q10与VCCL端之间还连接有用于储能的电感L4和电容C41；在MOS管Q10与电感L4之间连接有用于续流的稳压管D17。
8.根据权利要求6所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的输出控制电路为双电压控制电路，包括INJ0_H输入端、INJ0_L输入端、MOS管Q1、MOS管Q3、二极管D7，所述的INJ0_H输入端、INJ0_L输入端分别与MCU微处理器的输出端连接，INJ0_H输入端与MOS管Q1的一个输入端连接，MOS管Q1的另一个输入端与电源电路的Vbat端连接；MOS管Q1的输出端与喷射器模块的输入端连接；INJ0_L输入端与MOS管Q3的一个输入端连接，MOS管Q3的输出端与喷射器模块的输入端连接；二极管D7的阳极与VCCL端连接，二极管D7的阴极与喷射器模块的输入端连接；打开喷射器时，INJ0_H输入端先输入高电平把MOS管Q1和MOS管Q3同时打开，此时Vbat端电压高于VCCL端电压，二极管D7反向不导通，VCCL电压不能通过喷射器线圈，Vbat电压通过喷射器线圈保证喷射器打开迅速；当喷射器打开之后，INJ0_H输入端输入低电平至MOS管Q1，将MOS管Q1关掉，较低的电压VCCL通过喷射器线圈，保证经过喷射器线圈的电流以较小的电流维持阀芯吸合，以降低喷射器的功耗；当需要关闭喷射器时，INJ0_L输入端输入低电平至MOS管Q3则关闭喷射器。
9.根据权利要求6所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的电压检测电路为包括电阻R47和电阻R3及电容C37的分压电路，电阻R47的一端与电源电路的VCCL端连接，电阻R47的另一端与电阻R3串接后与地端连接；MCU微处理器的AD4端并联在电阻R47上，该MCU微处理器AD4端的输入端还串接有所述的电容C37，电容C37起到滤波作用，保证进入MCU微处理器AD4端的电流信号稳定可靠无干扰。
10.根据权利要求8所述的电磁阀式喷射器驱动电路系统，其特征在于：所述的电流检测电路为包括电阻R37和电容C15的电流采样电路，所述的电阻R37为高精度采样电阻，电阻R37的一端与MOS管Q3连接，电阻R37的另一端接地；MCU微处理器的AD0端连接在MOS管Q3与电阻R37之间，该MCU微处理器AD0端的输入端还连接有所述的电容C15，电容C15用于滤波，保证进入MCU微处理器AD0端的电流信号稳定可靠无干扰。
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