CN110954847A

CN110954847A - 一种车用电磁阀的故障检测电路

Info

Publication number: CN110954847A
Application number: CN201911268381.0A
Authority: CN
Inventors: 谢宏斌; 张美娟; 张爱云; 陆灵亚
Original assignee: Wuxi Institute of Technology
Current assignee: Wuxi Toefl Precision Machinery Co ltd
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-04-03
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: CN110954847B

Abstract

本发明公开了一种车用电磁阀的故障检测电路，涉及电子电路领域，该故障检测电路利用车用电磁阀与第一电阻构成串联分压电路，其公共端接车用电磁阀驱动电路的输出端，并通过第二电阻接入CPLD控制器提供诊断状态位，整个故障检测电路使用少量的离散器件实现了对车用电磁阀的故障检测，CPLD控制器可以根据MCU提供的驱动使能信号以及获取到的诊断状态位实时检测到车用电磁阀的短路状态和断路状态，电路结构精简、功能强大，CPLD控制器可以在检测到短路/断路状态时及时切断驱动输出，达到实时保护的目的，同时锁定短路/断路状态反馈给MCU，实现闭环反馈功能。

Description

一种车用电磁阀的故障检测电路

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其是一种车用电磁阀的故障检测电路。

背景技术

车用电磁阀是高压共轨柴油机电控喷射系统的重要部件，为了保证车用电磁阀的运行可靠性，需要设置车用电磁阀故障检测电路来检测车用电磁阀的运行状态。目前通用的做法是电磁阀故障检测电路由电流调理电路或者专用故障检测芯片实现，这些电路功能稳定，能满足基本设计需求，但是结构复杂而且成本较高，随着电控技术的发展，电控单元会集成大量的车用电磁阀驱动电路，相应就要使用更多的电流调理电路或者专用故障检测芯片，大大增加了电路复杂程度以及设计成本。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种车用电磁阀的故障检测电路，本发明的技术方案如下：

一种车用电磁阀的故障检测电路，该故障检测电路包括MCU、CPLD控制器、车用电磁阀驱动电路、车用电磁阀、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及二极管，MCU的驱动使能端连接CPLD控制器并输出驱动使能信号，CPLD控制器的驱动输出端连接车用电磁阀驱动电路并输出驱动控制信号；车用电磁阀的一端连接第一电阻、另一端接地，第一电阻的另一端接+24V电压，车用电磁阀和第一电阻的公共端连接车用电磁阀驱动电路的输出端；车用电磁阀和第一电阻的公共端还通过第二电阻连接二极管的正极，二极管的负极连接+3.3V电压，二极管的正极还通过第三电阻接地，二极管和第三电阻的公共端作为诊断输入端连接CPLD控制器提供诊断状态位，CPLD控制器的反馈输出端还连接至MCU并输出反馈状态位。

其进一步的技术方案为，CPLD控制器在检测到车用电磁阀短路或断路时，控制驱动控制信号为无效状态，同时通过反馈输出端向MCU输出有效的反馈状态位。

其进一步的技术方案为，CPLD控制器的反馈输出端包括断路反馈输出端，CPLD控制器在驱动使能信号无效且诊断状态位为高电平时，通过断路反馈输出端向MCU反馈有效的断路反馈状态位。

其进一步的技术方案为，CPLD控制器的反馈输出端包括短路反馈输出端，CPLD控制器在驱动使能信号有效且诊断状态位为低电平时，通过短路反馈输出端向MCU反馈有效的短路反馈状态位。

其进一步的技术方案为，MCU在读取CPLD控制器反馈的有效的状态位输出信号后，向CPLD控制器发送清零信号，CPLD控制器根据清零信号对反馈输出端复位至无效状态。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种车用电磁阀的故障检测电路，该故障检测电路使用少量的离散器件实现了对车用电磁阀的故障检测，可实时检测到车用电磁阀的短路状态和断路状态，电路结构精简，实现方式简单且成本较低。CPLD控制器可以依据检测到的短路/断路状态切断驱动输出，达到实时保护的目的，并锁定短路/断路状态反馈给MCU，实现闭环反馈功能。

附图说明

图1是本申请公开的车用电磁阀的故障检测电路的电路结构图。

图2是车用电磁阀正常工作状态下的信号相位图。

图3是车用电磁阀断路工作状态下的信号相位图。

图4是车用电磁阀短路工作状态下的信号相位图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种车用电磁阀的故障检测电路，请参考图1所示的电路图，该故障检测电路包括MCU、CPLD控制器、车用电磁阀驱动电路、车用电磁阀T1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及二极管D，MCU的驱动使能端EN端连接CPLD控制器并输出驱动使能信号，CPLD控制器的驱动输出端C1连接车用电磁阀驱动电路并输出驱动控制信号。

车用电磁阀T1的一端连接第一电阻R1、另一端接地，第一电阻R1的另一端接+24V电压，车用电磁阀T1和第一电阻R1的公共端A连接车用电磁阀驱动电路的输出端。车用电磁阀T1和第一电阻R1的公共端还通过第二电阻R2连接二极管D的正极，二极管D的负极连接+3.3V电压，二极管D的正极还通过第三电阻R3接地，二极管D和第三电阻R3的公共端B作为诊断输入端连接CPLD控制器向CPLD控制器输入诊断状态位，CPLD控制器的反馈输出端还连接至MCU并输出反馈状态位，在本申请中，CPLD控制器的反馈输出端包括断路反馈输出端C2以及短路反馈输出端C3，断路反馈输出端C2用于输出断路反馈状态位，短路反馈输出端C3用于输出短路反馈状态位。MCU的状态清零端C4还连接CPLD控制器，所述状态清零端C4用于输出清零信号。

在图1所示电路中，第一电阻R1接+24V电压组成上拉结构。二极管D的负极接+3.3V电压，由于二极管D和第三电阻R3的公共端B端要接入CPLD控制器，因此这个结构可以起到限压的作用。由于B端接入CPLD控制器，因此CPLD控制器可以检测到B端在不同情况下的逻辑状态，同时CPLD控制器也将进行资源配置，以便准确的依据B端的逻辑状态对驱动输出端C1和反馈输出端进行实时的锁定及调整。在本申请中：

驱动使能信号是MCU发出的驱动车用电磁阀T1工作的总开关信号；

断路反馈状态位是CPLD控制器输出的指示车用电磁阀T1断路的信号，该信号在被MCU读取之前一直被锁定，直到被清零信号清除。

短路反馈状态位是CPLD控制器输出的指示车用电磁阀T1短路的信号，该信号在被MCU读取之前一直被锁定，直到被清零信号清除。

清零信号的作用是，每次MCU读取断路反馈状态位和短路反馈状态位后，MCU将通过状态清零端C4向CPLD控制器发送清零信号，清除CPLD控制器的反馈输出端的反馈状态位，使其复位至起始状态，为下一个周期的状态变化做准备。

本申请针对车用电磁阀T1的正常、断路和短路三种不同的情况进行详细描述如下：

一、车用电磁阀T1正常工作时，工作相位图请参考图2。

在未开始驱动车用电磁阀T1工作时，即驱动使能信号还未有效、呈低电平时，此时车用电磁阀T1和第一电阻R1构成串联分压电路，由于车用电磁阀T1的内阻很低，所以T1和R1的公共端A端的电压非常低，因此B端电压可以认为是一个逻辑的低电平，也即B端给CPLD控制器的诊断状态位为低电平。

当驱动使能信号高电平有效时，T1和R1的公共端A端的电压即为车用电磁阀T1的驱动电压，通过电阻R2和R3的分压以及二极管D的限压作用，可确保B端电压保持在逻辑高的电压范围内，也即此时B端给CPLD控制器的诊断状态位为高电平。

因此，在车用电磁阀T1正常工作时，诊断状态位和驱动使能信号同步变化，断路反馈状态位和短路反馈状态位恒为无效的低电平。

二、车用电磁阀T2出现断路故障时，工作相位图请参考图3。

在未开始驱动车用电磁阀T1工作时，即驱动使能信号还未有效、呈低电平时，此时车用电磁阀T1和第一电阻R1构成串联分压电路，由于车用电磁阀T1断路，因此车用电磁阀T1表现出很高的内阻，所以T1和R1的公共端A端的电压非常高，因此B端电压也保持在逻辑高的电压范围内，也即此时B端给CPLD控制器的诊断状态位为高电平。

当驱动使能信号高电平有效时，A端的电压和B端电压都保持在逻辑高的电压范围内，此时B端给CPLD控制器的诊断状态位为高电平。

比较图2和图3可以看出，当驱动使能信号还未有效时，正常情况下诊断状态位呈低电平，出现断路故障后诊断状态位由低电平变为高电平；而在驱动使能信号高电平有效时，无论是正常情况还是断路故障时，诊断状态位都为高电平。因此CPLD控制器在车用电磁阀T1未驱动时，也即驱动使能信号还未有效时，结合诊断状态位的逻辑电平以确定车用电磁阀T1的断路状态。具体的，CPLD控制器在驱动使能信号无效且诊断状态位为高电平时确定车用电磁阀T1出现断路故障，此时通过断路反馈输出端向MCU反馈有效的断路反馈状态位，也即如图3所示，断路反馈状态位由低电平变为高电平，同时，控制驱动控制信号为低电平无效状态、保持关闭，切断驱动输出。

MCU读取断路反馈状态位后，发出清零信号，此时断路反馈状态位在清零信号的作用下短暂复位，但由于断路状态没有排除，所以断路反馈状态位在短暂复位后继续保持高电平有效状态，如此往复。

三、车用电磁阀T1出现断路故障时，工作相位图请参考图4。

在未开始驱动车用电磁阀T1工作时，即驱动使能信号还未有效、呈低电平时，车用电磁阀T1和第一电阻R1构成串联分压电路，此时由于车用电磁阀T1的内阻很低，因此T1和R1的公共端A端的电压非常低，因此B端电压可以认为是一个逻辑的低电平，也即B端给CPLD控制器的诊断状态位为低电平。

当驱动使能信号高电平有效时，由于车用电磁阀T1短路，此时A端的电压和B端电压都保持在逻辑低的电压范围内，也即B端给CPLD控制器的诊断状态位为低电平。

比较图2和图4可以看出，当驱动使能信号还未有效时，无论是正常情况还是出现短路故障时，诊断状态位都呈低电平。而在驱动使能信号高电平有效时，正常情况下诊断状态位呈高电平，出现短路故障时由高电平变为低电平。因此CPLD控制器在驱动使能信号有效时，结合诊断状态位的逻辑电平以确定车用电磁阀T1的短路状态。具体的，CPLD控制器在驱动使能信号有效且诊断状态位为低电平时，通过短路反馈输出端向MCU反馈有效的短路反馈状态位，也即如图4所示，短路反馈状态位由低电平变为高电平，同时，在出现短路故障时将驱动控制信号由高电平强制拉低至低电平，保持关闭，切断驱动输出。

MCU读取短路反馈状态位后，发出清零信号，此时短路反馈状态位在清零信号的作用下短暂复位，但由于短路状态没有排除，所以短路反馈状态位在短暂复位后继续保持高电平有效状态，如此往复。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车用电磁阀的故障检测电路，其特征在于，所述故障检测电路包括MCU、CPLD控制器、车用电磁阀驱动电路、车用电磁阀、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及二极管，所述MCU的驱动使能端连接所述CPLD控制器并输出驱动使能信号，所述CPLD控制器的驱动输出端连接所述车用电磁阀驱动电路并输出驱动控制信号；所述车用电磁阀的一端连接第一电阻、另一端接地，所述第一电阻的另一端接+24V电压，所述车用电磁阀和所述第一电阻的公共端连接所述车用电磁阀驱动电路的输出端；所述车用电磁阀和所述第一电阻的公共端还通过所述第二电阻连接二极管的正极，所述二极管的负极连接+3.3V电压，所述二极管的正极还通过所述第三电阻接地，所述二极管和所述第三电阻的公共端作为诊断输入端连接所述CPLD控制器提供诊断状态位，所述CPLD控制器的反馈输出端还连接至所述MCU并输出反馈状态位。

2.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述CPLD控制器在检测到所述车用电磁阀短路或断路时，控制所述驱动控制信号为无效状态，同时通过所述反馈输出端向所述MCU输出有效的反馈状态位。

3.根据权利要求2所述的故障检测电路，其特征在于，所述CPLD控制器的反馈输出端包括断路反馈输出端，所述CPLD控制器在所述驱动使能信号无效且所述诊断状态位为高电平时，通过所述断路反馈输出端向所述MCU反馈有效的断路反馈状态位。

4.根据权利要求2所述的故障检测电路，其特征在于，所述CPLD控制器的反馈输出端包括短路反馈输出端，所述CPLD控制器在所述驱动使能信号有效且所述诊断状态位为低电平时，通过所述短路反馈输出端向所述MCU反馈有效的短路反馈状态位。

5.根据权利要求2-4任一所述的故障检测电路，其特征在于，所述MCU在读取所述CPLD控制器反馈的有效的状态位输出信号后，向所述CPLD控制器发送清零信号，所述CPLD控制器根据所述清零信号对所述反馈输出端复位至无效状态。