CN116085128B - 喷油器的控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种喷油器的控制装置及系统，喷油器的控制装置包括处理单元、采样电阻单元、高压区调节单元和稳压区调节单元；高压区调节单元的输出端用于与喷油器的输入端电连接，高压区调节单元用于在喷油器处于高压区的情况下，驱动喷油器，并调节喷油器的输出电流；稳压区调节单元用于在喷油器处于稳压区的情况下，驱动喷油器，并调节喷油器的输出电流。通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

Description

喷油器的控制装置及系统

技术领域

本申请涉及喷油器技术领域，具体而言，涉及一种喷油器的控制装置及系统。

背景技术

现有技术多采用喷射专用芯片或者带有快速比较功能的MCU实现喷气阀的驱动及电流调制。

其中喷射芯片的主要缺点为耐压值难以满足喷气阀的喷射需求，喷气阀驱动相比于喷油器驱动Boost电压较高，常规的喷射驱动控制芯片耐压值难以满足需求。

因为喷射电路的电流变化速度较快，因此想通过MCU直接进行电流调制需要采用带快速比较功能的MCU，缺点为成本较高，在成本需求较低的元器件应用场合中难以实现。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种喷油器的控制装置及系统，以解决现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种喷油器的控制装置，喷油器的控制装置包括处理单元、采样电阻单元、高压区调节单元和稳压区调节单元；采样电阻单元具有输入端和输出端，所述采样电阻单元的输入端用于与喷油器的输出端电连接；高压区调节单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元与所述高压区调节单元的第一输入端电连接，以向所述高压区调节单元的第一输入端提供第一参考电压，所述高压区调节单元的第二输入端与所述采样电阻单元的输出端电连接，所述高压区调节单元的输出端用于与所述喷油器的输入端电连接，所述高压区调节单元用于在所述喷油器处于高压区的情况下，驱动所述喷油器，并调节所述喷油器的输出电流；稳压区调节单元具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元与所述稳压区调节单元的第一输入端电连接，以向所述稳压区调节单元的第一输入端提供第二参考电压，所述稳压区调节单元的第二输入端与所述采样电阻单元的输出端电连接，所述稳压区调节单元的输出端用于与所述喷油器的输入端电连接，所述稳压区调节单元用于在所述喷油器处于稳压区的情况下，驱动所述喷油器，并调节所述喷油器的输出电流。

可选地，所述高压区调节单元包括第一滞回比较器和第一高边开关模组，所述第一滞回比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一滞回比较器的第一输入端作为所述高压区调节单元的第一输入端，所述第一滞回比较器的第二输入端作为所述高压区调节单元的第二输入端，所述第一滞回比较器的输出端与所述第一高边开关模组的第一端电连接，所述第一高边开关模组的第二端作为所述高压区调节单元的输出端。

可选地，所述第一高边开关模组包括第一高边预驱芯片和第一高边驱动开关，所述第一高边预驱芯片的第一端作为所述第一高边开关模组的第一端，所述第一高边预驱芯片的第二端与所述第一高边驱动开关的第一端电连接，所述第一高边驱动开关的电源端与第一电压源电连接，所述第一高边驱动开关的第二端作为所述第一高边开关模组的第二端。

可选地，所述稳压区调节单元包括第二滞回比较器和第二高边开关模组，所述第二滞回比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二滞回比较器的第一输入端作为所述稳压区调节单元的第一输入端，所述第二滞回比较器的第二输入端作为所述稳压区调节单元的第二输入端，所述第二滞回比较器的输出端与所述第二高边开关模组的第一端电连接，所述第二高边开关模组的第二端作为所述稳压区调节单元的输出端。

可选地，所述第二高边开关模组包括第二高边预驱芯片和第二高边驱动开关，所述第二高边预驱芯片的第一端作为所述第二高边开关模组的第一端，所述第二高边预驱芯片的第二端与所述第二高边驱动开关的第一端电连接，所述第二高边驱动开关的电源端与第二电压源电连接，所述第二高边驱动开关的第二端作为所述第二高边开关模组的第二端。

可选地，所述喷油器的控制装置还包括低边开关模组，低边开关模组具有驱动端、第一端和第二端，所述低边开关模组的驱动端与所述处理单元电连接，所述低边开关模组的第一端用于与所述喷油器的输出端电连接，所述低边开关模组的第二端与所述采样电阻单元的输入端电连接，所述低边开关模组用于停止驱动所述喷油器。

可选地，所述低边开关模组包括低边预驱芯片和低边驱动开关，所述低边预驱芯片的第一端作为所述低边开关模组的驱动端，所述低边预驱芯片的第二端与所述低边驱动开关的驱动端电连接，所述低边驱动开关的第一端作为所述低边开关模组的第一端，所述低边驱动开关的第二端作为所述低边开关模组的第二端。

可选地，所述采样电阻单元包括采样电阻模块和运算放大器，所述采样电阻模块的第一端用于与所述喷油器输出端电连接，所述采样电阻模块的采样端与所述运算放大器的输入端电连接，所述运算放大器的输出端分别与所述高压区调节单元的第二输入端和所述稳压区调节单元的第二输入端电连接。

可选地，所述处理单元包括微处理器、第一数模转换器和第二数模转换器，所述微处理器分别与所述第一数模转换器的输入端和所述第二数模转换器的输入端电连接，所述第一数模转换器的输出端与所述高压区调节单元的第一输入端电连接，所述第二数模转换器的输出端与所述稳压区调节单元的第一输入端电连接。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种喷油器的控制系统，喷油器的控制系统包括任意一种所述的喷油器的控制装置。

在本发明实施例中，通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的喷油器的控制装置和喷油器的连接示意图；

图2示出了根据本申请的实施例的高压区调节单元的示意图；

图3示出了根据本申请的实施例的稳压区调节单元的示意图；

图4示出了根据本申请的实施例的低边开关模组的示意图；

图5示出了根据本申请的实施例的采样电阻单元的示意图；

图6示出了根据本申请的实施例的电流驱动波形示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、处理单元；110、微处理器；120、第一数模转换器；130、第二数模转换器；200、采样电阻单元；210、采样电阻模块；220、运算放大器；300、高压区调节单元；310、第一滞回比较器；320、第一高边开关模组；321、第一高边预驱芯片；322、第一高边驱动开关；400、稳压区调节单元；410、第二滞回比较器；420、第二高边开关模组；421、第二高边预驱芯片；422、第二高边驱动开关；500、喷油器；600、低边开关模组；610、低边预驱芯片；620、低边驱动开关。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术中所说的，因为喷射电路的电流变化速度较快，因此想通过MCU直接进行电流调制需要采用带快速比较功能的MCU，缺点为成本较高，在成本需求较低的元器件应用场合中难以实现，为了解决现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题，本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种喷油器的控制装置及系统。

根据本申请的实施例，提供了一种喷油器的控制装置，如图1所示，喷油器的控制装置包括处理单元100、采样电阻单元200、高压区调节单元300和稳压区调节单元400；采样电阻单元200具有输入端和输出端，上述采样电阻单元200的输入端用于与喷油器500的输出端电连接；高压区调节单元300具有第一输入端、第二输入端和输出端，上述处理单元100与上述高压区调节单元300的第一输入端电连接，以向上述高压区调节单元300的第一输入端提供第一参考电压，上述高压区调节单元300的第二输入端与上述采样电阻单元200的输出端电连接，上述高压区调节单元300的输出端用于与上述喷油器500的输入端电连接，上述高压区调节单元300用于在上述喷油器500处于高压区的情况下，驱动上述喷油器500，并调节上述喷油器500的输出电流；稳压区调节单元400具有第一输入端、第二输入端和输出端，上述处理单元100与上述稳压区调节单元400的第一输入端电连接，以向上述稳压区调节单元400的第一输入端提供第二参考电压，上述稳压区调节单元400的第二输入端与上述采样电阻单元200的输出端电连接，上述稳压区调节单元400的输出端用于与上述喷油器的输入端电连接，上述稳压区调节单元400用于在上述喷油器500处于稳压区的情况下，驱动上述喷油器500，并调节上述喷油器500的输出电流。

上述喷油器的控制装置中，通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述高压区调节单元300包括第一滞回比较器310(第一滞回比较器的型号为TLV3502)和第一高边开关模组320，上述第一滞回比较器310具有第一输入端、第二输入端和输出端，上述第一滞回比较器310的第一输入端作为上述高压区调节单元300的第一输入端，上述第一滞回比较器310的第二输入端作为上述高压区调节单元300的第二输入端，上述第一滞回比较器310的输出端与上述第一高边开关模组320的第一端电连接，上述第一高边开关模组320的第二端作为上述高压区调节单元300的输出端。

具体地，第一滞回比较器用于在上述喷油器处于高压区的情况下，比较第一参考电压与采样电阻单元反馈的电压，第一滞回比较器用于在上述喷油器处于高压区的情况下，通过比较第一参考电压与采样电阻单元反馈的电压，形成电流闭环控制，保证输出电流值等于参考电压对应的预设值。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述第一高边开关模组320包括第一高边预驱芯片321(第一高边预驱芯片的型号为AUIRS21271)和第一高边驱动开关322，上述第一高边预驱芯片321的第一端作为上述第一高边开关模组320的第一端，上述第一高边预驱芯片321的第二端与上述第一高边驱动开关322的第一端电连接，上述第一高边驱动开关322的电源端与第一电压源VCC1电连接如图2所示，上述第一高边驱动开关的第二端作为上述第一高边开关模组的第二端。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述稳压区调节单元400包括第二滞回比较器410(第二滞回比较器的型号为TLV3502)和第二高边开关模组420，上述第二滞回比较器410具有第一输入端、第二输入端和输出端，上述第二滞回比较器410的第一输入端作为上述稳压区调节单元400的第一输入端，上述第二滞回比较器410的第二输入端作为上述稳压区调节单元400的第二输入端，上述第二滞回比较器410的输出端与上述第二高边开关模组420的第一端电连接，上述第二高边开关模组420的第二端作为上述稳压区调节单元400的输出端。

具体地，第二滞回比较器用于在上述喷油器处于稳压区的情况下，比较第二参考电压与采样电阻单元反馈的电压

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述第二高边开关模组420包括第二高边预驱芯片421(第二高边预驱芯片的型号为AUIRS21271)和第二高边驱动开关422，上述第二高边预驱芯片421的第一端作为上述第二高边开关模组420的第一端，上述第二高边预驱芯片421的第二端与上述第二高边驱动开关422的第一端电连接，上述第二高边驱动开关422的电源端与第二电压源VCC2电连接如图3所示，上述第二高边驱动开关422的第二端作为上述第二高边开关模组420的第二端。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述喷油器的控制装置还包括低边开关模组600，低边开关模组600具有驱动端、第一端和第二端，上述低边开关模组600的驱动端与上述处理单元100电连接，上述低边开关模组600的第一端用于与上述喷油器500的输出端电连接，上述低边开关模组600的第二端与上述采样电阻单元200的输入端电连接，上述低边开关模组600用于停止驱动上述喷油器500。

在本申请的一种实施例中，如图1和图4所示，上述低边开关模组600包括低边预驱芯片610(低边预驱芯片的型号为Fan3227)和低边驱动开关620，上述低边预驱芯片610的第一端作为上述低边开关模组600的驱动端，上述低边预驱芯片610的第二端与上述低边驱动开关620的驱动端电连接，上述低边驱动开关620的第一端作为上述低边开关模组600的第一端，上述低边驱动开关620的第二端作为上述低边开关模组600的第二端。

在本申请的一种实施例中，如图1和图5所示，上述采样电阻单元200包括采样电阻模块210和运算放大器220，上述采样电阻模块210的第一端用于与上述喷油器500输出端电连接，上述采样电阻模块210的采样端与上述运算放大器220的输入端电连接，上述运算放大器220的输出端分别与上述高压区调节单元300的第二输入端和上述稳压区调节单元400的第二输入端电连接。

在本申请的一种实施例中，如图1所示，上述处理单元100包括微处理器110、第一数模转换器120和第二数模转换器130，上述微处理器110分别与上述第一数模转换器120的输入端和上述第二数模转换器130的输入端电连接，上述第一数模转换器120的输出端与上述高压区调节单元300的第一输入端电连接，上述第二数模转换器130的输出端与上述稳压区调节单元400的第一输入端电连接。微处理器110仅参与提供参考电压的作用，从而缓解了微处理器的计算压力。

如图6所示,使用本申请驱动喷油器的喷气阀时，微处理器首先通过匹配的喷气阀机型确定Peak阶段(高压区)和Hold阶段(稳压区)的持续时间与电流均值，对应着图6中的Peak区使能信号宽度与第一模数转换器的预设电流值(即第一参考电压)、Hold区使能信号宽度与第二模数转换器的预设电流值即第二参考电压)，然后通过发动机转速等信号处理输出加电时间与转速，对应图6中的加电时间信号宽度，图6中的UBAT对应第二电压源，VBOOST对应第一电压源。

当需要喷气驱动时，首先Peak区使能信号维持高电平，Hold区使能信号维持低电平，加电信号维持高电平，低边预驱芯片接收到高电平，低边打开，高边关断，采样电阻此时无电流流过，通过比较实际电流值(采样电阻反馈)与预设电流值(MCU发送的参考信号)的滞回下降沿，输出驱动信号至高边驱动芯片，高边打开，驱动电流上升直到驱动电流开始大于预设电流值滞回上升沿，滞回比较器关闭高边驱动，然后循环往复维持住peak区电流均值，直到完成peak区驱动，状态寄存器跳转到hold区，此时Peak区使能信号维持低电平，Peak区滞回(第一滞回比较器)比较器停止工作，Hold区使能信号维持高电平，Hold区滞回比较器(第二滞回比较器)开始工作，工作流程等同于Peak区滞回比较器。

该电路采取滞回比较器原因为防止临界电平时信号抖动导致重复触发，采取模数转换器可以通过单片机通过更改比较器基准值来保证多种机型的匹配，保证了该电路的高兼容性，通过Peak区与Hold区使能信号来保证整个喷气阶段Peak区与Hold区每个阶段有且只有一个滞回比较器在工作，确保Peak区只有Boost电压(第一电压源)参与调制，在Hold区只有电源电压(第二电压源)参与调制。

采用了滞回比较器保证了电流调制的上限与下限，并防止短时间内重复触发，并使用滞回比较器的使能信号，完成对Peak区与Hold区的状态转换，防止了多段式电流调制时的驱动冲突，相对于其他方法在保证正常的喷气阀驱动及其电流调制的同时，降低了该功能对MCU和专用芯片的依赖，采用一些低要求的分立器件完成了对应的功能，并且因为是分立元器件搭建的分立电路，因此物料成本较低的同时可替代性极高，具有较高的经济价值。

本申请还提供了一种喷油器的控制系统，喷油器的控制系统包括任意一种上述的喷油器的控制装置。通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

另外，需要说明的是，上述的电连接可以是直接电连接，也可以是间接电连接，直接电连接就是指两个器件直接连接，间接电连接就是指相连接的A与B之间还连接有其余类似电容、电阻等器件。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的喷油器的控制装置，通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

2)、本申请的喷油器的控制系统，通过将处理单元的对喷油器的调节功能，转交至高压区调节单元和稳压区调节单元来进行处理，从而分担了处理单元的工作压力，进而解决了现有技术中通过MCU直接实现喷油器的驱动及电流调制而造成成本较高的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种喷油器的控制装置，其特征在于，包括：

处理单元；

采样电阻单元，具有输入端和输出端，所述采样电阻单元的输入端用于与喷油器的输出端电连接；

高压区调节单元，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元与所述高压区调节单元的第一输入端电连接，以向所述高压区调节单元的第一输入端提供第一参考电压，所述高压区调节单元的第二输入端与所述采样电阻单元的输出端电连接，所述高压区调节单元的输出端用于与所述喷油器的输入端电连接，所述高压区调节单元用于在所述喷油器处于高压区的情况下，驱动所述喷油器，并调节所述喷油器的输出电流；

稳压区调节单元，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述处理单元与所述稳压区调节单元的第一输入端电连接，以向所述稳压区调节单元的第一输入端提供第二参考电压，所述稳压区调节单元的第二输入端与所述采样电阻单元的输出端电连接，所述稳压区调节单元的输出端用于与所述喷油器的输入端电连接，所述稳压区调节单元用于在所述喷油器处于稳压区的情况下，驱动所述喷油器，并调节所述喷油器的输出电流；

所述高压区调节单元包括第一滞回比较器和第一高边开关模组，所述第一滞回比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一滞回比较器的第一输入端作为所述高压区调节单元的第一输入端，所述第一滞回比较器的第二输入端作为所述高压区调节单元的第二输入端，所述第一滞回比较器的输出端与所述第一高边开关模组的第一端电连接，所述第一高边开关模组的第二端作为所述高压区调节单元的输出端；

所述第一高边开关模组包括第一高边预驱芯片和第一高边驱动开关，所述第一高边预驱芯片的第一端作为所述第一高边开关模组的第一端，所述第一高边预驱芯片的第二端与所述第一高边驱动开关的第一端电连接，所述第一高边驱动开关的电源端与第一电压源电连接，所述第一高边驱动开关的第二端作为所述第一高边开关模组的第二端；

所述稳压区调节单元包括第二滞回比较器和第二高边开关模组，所述第二滞回比较器具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第二滞回比较器的第一输入端作为所述稳压区调节单元的第一输入端，所述第二滞回比较器的第二输入端作为所述稳压区调节单元的第二输入端，所述第二滞回比较器的输出端与所述第二高边开关模组的第一端电连接，所述第二高边开关模组的第二端作为所述稳压区调节单元的输出端；

所述第二高边开关模组包括第二高边预驱芯片和第二高边驱动开关，所述第二高边预驱芯片的第一端作为所述第二高边开关模组的第一端，所述第二高边预驱芯片的第二端与所述第二高边驱动开关的第一端电连接，所述第二高边驱动开关的电源端与第二电压源电连接，所述第二高边驱动开关的第二端作为所述第二高边开关模组的第二端。

2.根据权利要求1所述的喷油器的控制装置，其特征在于，所述喷油器的控制装置还包括：

低边开关模组，具有驱动端、第一端和第二端，所述低边开关模组的驱动端与所述处理单元电连接，所述低边开关模组的第一端用于与所述喷油器的输出端电连接，所述低边开关模组的第二端与所述采样电阻单元的输入端电连接，所述低边开关模组用于停止驱动所述喷油器。

3.根据权利要求2所述的喷油器的控制装置，其特征在于，所述低边开关模组包括低边预驱芯片和低边驱动开关，所述低边预驱芯片的第一端作为所述低边开关模组的驱动端，所述低边预驱芯片的第二端与所述低边驱动开关的驱动端电连接，所述低边驱动开关的第一端作为所述低边开关模组的第一端，所述低边驱动开关的第二端作为所述低边开关模组的第二端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷油器的控制装置，其特征在于，所述采样电阻单元包括采样电阻模块和运算放大器，所述采样电阻模块的第一端用于与所述喷油器输出端电连接，所述采样电阻模块的采样端与所述运算放大器的输入端电连接，所述运算放大器的输出端分别与所述高压区调节单元的第二输入端和所述稳压区调节单元的第二输入端电连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的喷油器的控制装置，其特征在于，所述处理单元包括微处理器、第一数模转换器和第二数模转换器，所述微处理器分别与所述第一数模转换器的输入端和所述第二数模转换器的输入端电连接，所述第一数模转换器的输出端与所述高压区调节单元的第一输入端电连接，所述第二数模转换器的输出端与所述稳压区调节单元的第一输入端电连接。

6.一种喷油器的控制系统，其特征在于，包括权利要求1至5中任意一项所述的喷油器的控制装置。