CN110375107B - 汽车电磁阀控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁阀控制技术领域，具体涉及一种汽车电磁阀控制电路及其控制方法。包括信号输入模块、电源模块、控制模块、驱动模块和功放模块；信号输入模块用于接收电磁阀动作信号并发送给控制模块；控制模块用于按照时序控制电源模块输出不同电压为电磁阀供电，并控制驱动模块驱动相应的电磁阀工作；电源模块用于根据控制模块的控制信号将汽车电源转换成相应的电压输出；驱动模块用于根据控制模块的控制信号接通功放模块；功放模块用于连接电磁阀与电源模块。提供一种汽车用电磁阀控制装置，使得电磁阀的高速响应，大大缩短了响应时间，同时又有缓冲技术，既需要高速调节的场合的应用，又减少了高速动作带来的冲击，降低了噪声。

Description

汽车电磁阀控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电磁阀控制技术领域，具体涉及一种汽车电磁阀控制电路及其控制方法。

背景技术

现有的电磁阀驱动装置电源是采用一种12V恒压电源(汽车电源)，通过控制其电源的导通与断开来驱动电磁阀，这种控制方式的优点是电路简单，成本低，缺点是响应速度很慢，无法满足高速响应，快速调节的要求。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种响应快速、工作冲击小、开启噪音小的汽车电磁阀控制电路及其控制方法。

本发明一种汽车电磁阀控制电路，其技术方案为：

包括信号输入模块、电源模块、控制模块、驱动模块和功放模块；

所述信号输入模块用于接收电磁阀动作信号，并将其转化为高电平信号发送给控制模块；

所述控制模块用于在接收到高电平信号后按照时序控制电源模块输出不同电压为电磁阀供电，并根据接收到的高电平信号控制驱动模块驱动相应的电磁阀工作；

所述电源模块用于根据控制模块的控制信号将汽车电源转换成相应的电压输出；

所述驱动模块用于根据控制模块的控制信号接通功放模块；

所述功放模块用于连接电磁阀与电源模块；

其中，驱动模块和功放模块与电磁阀数量一致且一一对应，每个电磁阀通过与其对应的一路独立的电磁阀动作信号驱动。

较为优选的，所述不同电压按照时序先后分别为U1、U2、 U3，所述U1>U2>U3。

较为优选的，所述电源模块包括并联在汽车电源供电端的第一Boost电路、第二Boost电路、buck电路和三个mos管，三个mos管的源极为电源模块的电压信号输出端，漏极分别与第一Boost电路、第二Boost电路和buck电路连接，栅极分别与控制模块的三个控制信号输出端连接。

较为优选的，所述功放模块包括上mos管和下mos管，所述电磁阀一端通过上mos管与电源模块的电压信号输出端连接，另一端通过下mos管接地，所述上mos管和下mos管均通过驱动模块驱动。

较为优选的，所述功放模块还包括续流mos管，所述续流mos管的栅极与驱动模块的输出端连接，漏极连接在上mos 管与电磁阀之间，源极接地。

较为优选的，还包括A/D检测模块，所述A/D检测模块的输出电压检测端与电源模块的电压信号输出端连接，所述A/D 检测模块的输入电压检测端与电源模块的汽车电源供电端连接，所述A/D检测模块的瞬时电流检测端与下mos管的接地端连接，所述A/D检测模块的检测信号输出端与控制模块的检测信号输入端连接。

本发明一种汽车电磁阀控制电路的控制方法，其技术方案为：控制模块接收到电磁阀动作信号后，控制驱动模块驱动相应的电磁阀开启，并控制电源模块按以下方式为所述电磁阀供电：

以电压U1为电磁阀供电T1时长后，切换电压U2为电磁阀供电；

以电压U2为电磁阀供电T2时长后，切换电压U3为电磁阀供电；

其中，电压U1>U2>U3。

较为优选的，在以电压U3为电磁阀供电过程中，若电磁阀动作信号终止，则控制驱动模块关闭上mos管，开启续流mos 管，直至A/D检测模块检测到的瞬时电流为零时，关闭所有 mos管。

较为优选的，控制模块接收到电磁阀动作信号后，先通过A/D检测模块检测电源模块输入电压和输出电压大小，当输入电压达到设定值且输出电压正常后，控制驱动模块驱动相应的电磁阀开启。

本发明的有益效果为：根据电磁阀开启的不同阶段，调节该装置输出不同的电压驱动电磁阀，使其能够快速响应，实现电磁阀快速吸合和释放功能。

在T1阶段，系统通过高电压U1对电磁阀进行激励，驱动电磁阀进行高速响应，可以缩短电磁阀的启动时间；在T2阶段，电磁阀已经开始快速动作，系统把激励电压切换到U2，减少工作中的冲击；在T3阶段，电磁阀完全吸合，系统把激励电压切换到U3，电磁阀工作在保持状态，同时低功耗也防止电磁阀线圈过热。

附图说明

图1为本发明一种汽车电磁阀控制电路的连接示意图；

图2为本发明电源模块电路图；

图3为本发明信号输入模块电路图；

图4为本发明A/D检测模块电路图；

图5为电源模块输出时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明一种汽车电磁阀控制电路，包括信号输入模块1、电源模块3、控制模块2、驱动模块4、功放模块 5和A/D检测模块7。本发明的驱动模块4和功放模块5与电磁阀6数量一致且一一对应，电磁阀6的数量为多个，本实施例采用三个电磁阀进行说明。

为了驱动三个电磁阀6工作，本发明的start信号(即电磁阀动作信号)为三路，每路电磁阀动作信号驱动一路电磁阀6 工作。如图3所示，三路电磁阀动作信号接至信号输入模块1，电阻分压后，将12V信号转换为5V的信号，经过阻容滤波后输出三个高平信号Input1、Input2和Input3，此三个输出信号连接至控制模块2的MCU。控制模块2用于接受启动指令，监控输入电压、输出电压、瞬时电流等参数，并发出控制指令，控制驱动模块4工作。

如图2所示，电源模块3内部有DC/DC电路，用于将12V 的汽车电源输入电压变换成三种电压输出，其中，U1为40V、 U2为12V、U3为8V。电源模块3包括并联在汽车电源供电端的第一Boost电路、第二Boost电路、buck电路和三个mos 管，三个mos管的源极为电源模块3的电压信号输出端，漏极分别与第一Boost电路、第二Boost电路和buck电路连接，栅极分别与控制模块2的三个控制信号输出端连接。控制模块2 通过三个控制信号输出端，可以控制电源模块3输出40V、12V、8V电压中的任意一种。

本发明包含3个驱动模块4，其接受控制模块2的输入信号，经过电平转换电路，把输入5V的逻辑电平信号转换为 12V信号，然后输出至逻辑控制电路，经过运算后至驱动器，输出驱动信号至功放模块5。其输出的驱动信号包括上Mos 管驱动信号、下Mos管驱动信号和续流Mos管驱动信号。

本发明包含三个功放模块5，每个功放模块5结构均相同。功放模块5包含三个Mos管和一个高精度低阻值电阻。三个Mos管分别是一个上Mos管、一个下Mos管和一个续流Mos管。第一个电磁阀6的a1端通过上mos管与电源模块 3的电压信号输出端连接。具体的，a1端与上mos管的源极连接，上mos管的漏极与电压信号输出端连接。下mos管接地。具体的，下mos管的漏极与a2端连接，源极通过一个高精度低阻值电阻接地。续流mos管的栅极与驱动模块4的输出端连接，漏极连接在上mos管与电磁阀6之间，源极接地。功放模块5用于接收驱动模块4的驱动信号，开通和关闭相应的Mos 管，输出电能到电磁阀，控制电磁阀的吸合和释放。三个功放模块5分别控制着三个电磁阀6。

如图4所示，A/D检测模块7内有一个输入电压检测电路、输出电压检测电路和输入电压检测电路，其中输入电压信号、输出电压信号经过电阻分压电路后，将此二个模拟变量转换为 0～5V的电压信号：AD检测c和AD检测b，瞬时电流信号经过运放后将电流输入信号变换电压信号AD检测a，此三个信号连接至控制模块2的MCU。MCU监测输入电压信号，确定电源电压是否达到设定值，如果没有到达设置值，则控制电路不会工作。MCU监测输出电压信号，用于确定电源电路工作是否正常。MCU监测瞬时电流信号，用于确定电磁阀回路电流是否为零。

本发明的工作原理如下：

当信号输入模块1接收到一路或多路电磁阀动作信号时，立即输出高电平信号到控制模块2，控制模块2通过A/D检测模块7检测输入电压和输出电压信号。如果输入电压和输出电压均正常，控制模块输出指令到相应的驱动模块4(该驱动模块驱动的电磁阀与电磁阀动作信号对应的电磁阀一致)，该指令经过电平转换和逻辑运算后，驱动下Mos管导通，然后控制电路发出指令至电源模块3，电源模块3根据图5的时序，输出40V电压至功放模块5；同时，控制模块2输出上Mos 管开通指令，驱动模块4接到指令后，驱动信号接通上Mos 管，高电压、大电流流入电磁阀，激励电磁阀高速响应。T1 时间后，控制模块2关闭第一电源(40V)，接通第二电源 (12V)，激励电磁阀动作，T2时间后，电磁阀动作完成，控制模块关闭第二电源(12V)，接通第三电源(8V)，以较小电源功率激励电磁阀，使其保持在开通状态。当电磁阀动作信号终止后，信号输入模块输入低电平信号至控制电路，控制电路发出指令，关闭功放模块5的上Mos管，打开续流Mos管,当电磁阀回路的电流为零时，关闭所有MosFet。

其中，T1～T3具体输出参数如下表所示：

参数名称	数值
		U1	40V
I1	15A
		T1	300us
U2	12V
		I2	10A
T2	1ms
		U3	40V
I3	8.5A
		T3	1～65ms

在T1阶段，系统通过高电压U1、大电流I1对电磁阀进行激励，驱动电磁阀进行高速响应，以缩短电磁阀的启动时间；在T2阶段，电磁阀已经开始快速动作，系统把激励电压切换到U2，激励电流也降至I2,减少工作中的冲击；在T3阶段，电磁阀完全吸合，系统把激励电压切换到U3，激励电流也降至I3，电磁阀工作在保持状态，同时低功耗也防止电磁阀线圈过热。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种汽车电磁阀控制电路，其特征在于：包括信号输入模块(1)、电源模块(3)、控制模块(2)、驱动模块(4)和功放模块(5)；

所述信号输入模块(1)用于接收电磁阀动作信号，并将其转化为高电平信号发送给控制模块(2)；

所述控制模块(2)用于在接收到高电平信号后按照时序控制电源模块(3)输出不同电压为电磁阀(6)供电，并根据接收到的高电平信号控制驱动模块(4)驱动相应的电磁阀(6)工作；

所述电源模块(3)用于根据控制模块(2)的控制信号将汽车电源转换成相应的电压输出；

所述驱动模块(4)用于根据控制模块(2)的控制信号接通功放模块(5)；

所述功放模块(5)用于连接电磁阀(6)与电源模块(3)；

其中，驱动模块(4)和功放模块(5)与电磁阀(6)数量一致且一一对应，每个电磁阀(6)通过与其对应的一路独立的电磁阀动作信号驱动；

所述不同电压按照时序先后分别为U1、U2、U3，所述U1>U2>U3。

2.根据权利要求1所述的汽车电磁阀控制电路，其特征在于：所述电源模块(3)包括并联在汽车电源供电端的第一Boost电路、第二Boost电路、buck电路和三个mos管，三个mos管的源极为电源模块(3)的电压信号输出端，漏极分别与第一Boost电路、第二Boost电路和buck电路连接，栅极分别与控制模块(2)的三个控制信号输出端连接。

3.根据权利要求1所述的汽车电磁阀控制电路，其特征在于：所述功放模块(5)包括上mos管和下mos管，所述电磁阀(6)一端通过上mos管与电源模块(3)的电压信号输出端连接，另一端通过下mos管接地，所述上mos管和下mos管均通过驱动模块(4)驱动。

4.根据权利要求3所述的汽车电磁阀控制电路，其特征在于：所述功放模块(5)还包括续流mos管，所述续流mos管的栅极与驱动模块(4)的输出端连接，漏极连接在上mos管与电磁阀(6)之间，源极接地。

5.根据权利要求1所述的汽车电磁阀控制电路，其特征在于：还包括A/D检测模块(7)，所述A/D检测模块(7)的输出电压检测端与电源模块(3)的电压信号输出端连接，所述A/D检测模块(7)的输入电压检测端与电源模块(3)的汽车电源供电端连接，所述A/D检测模块(7)的瞬时电流检测端与下mos管的接地端连接，所述A/D检测模块(7)的检测信号输出端与控制模块(2)的检测信号输入端连接。

6.一种权利要求1所述的汽车电磁阀控制电路的控制方法，其特征在于：控制模块(2)接收到电磁阀动作信号后，控制驱动模块(4)驱动相应的电磁阀(6)开启，并控制电源模块(3)按以下方式为所述电磁阀供电：

以电压U1为电磁阀(6)供电T1时长后，切换电压U2为电磁阀供电；

以电压U2为电磁阀(6)供电T2时长后，切换电压U3为电磁阀供电；

其中，电压U1>U2>U3。

7.权利要求6所述的汽车电磁阀控制电路的控制方法，其特征在于：在以电压U3为电磁阀(6)供电过程中，若电磁阀动作信号终止，则控制驱动模块(4)关闭上mos管，开启续流mos管，直至A/D检测模块(7)检测到的瞬时电流为零时，关闭所有mos管。

8.权利要求6所述的汽车电磁阀控制电路的控制方法，其特征在于：控制模块(2)接收到电磁阀动作信号后，先通过A/D检测模块(7)检测电源模块(3)输入电压和输出电压大小，当输入电压达到设定值且输出电压正常后，控制驱动模块(4)驱动相应的电磁阀(6)开启。

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