CN206158979U - 基于直流电机的油泵控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于直流电机的油泵控制系统，包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路等部分，其中MCU负责控制逻辑实现以及系统监控，驱动电路用于将MCU输出的PWM信号转化成可以直接驱动电机的信号，采样电路除采集必要的油压信号，还对电机端电压、电流、温度NTC信号、系统电源电压等进行采集。CAN通讯电路则用于油泵控制器和其他部件的通讯。防反接电路用于对电源部分的保护措施，当电源意外反接时，保证系统不被损坏。所述的系统还具有一安全电路模块，结合驱动电路保证系统的失效安全。采用该种结构的油泵控制系统，可以防止因控制器自身故障导致的供油异常问题，提高系统的可靠性，使得系统同时具有良好的动态和稳态性能。

Description

基于直流电机的油泵控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车控制领域，尤其涉及汽车油泵控制领域，具体是指一种基于直流电机的油泵控制系统。

背景技术

油泵是燃油汽车驱动系统的关键零部件之一，必须能够在所有工况下向发动机提供所需的燃油量。油泵不断的将燃油从油箱中吸出，再通过油路供给于发动机，多余的燃油再流回油箱形成循环。传统的油泵通过弹簧调节阀可以将油压稳定在一定的范围内，然而，不同的工况下，发动机高效运行所需的油压也会有所不同，因此，电动燃油泵逐渐成为行业的主流。通过电子控制单元，可以根据需求随时地调整油压的范围，更加精确的控制燃油和空气的比例，不仅提升了发动机的效率，同时还减少了废气的排放。

典型的油泵控制器系统如图1所示。油压传感器用于采集当前的油压，油泵控制器当前油压和整车控制器设定的指令油压对比，根据PID算法控制输出PWM信号占空比，而电机母线电压固定，通过PWM调制可以获得电压范围内任意的端电压，从而实现电机转速的控制。电机的转速和油路的油压是一种反比关系，当发动机耗油量增大时，油路压力降低，控制器会控制PWM信号占空比增大，从而增大电机端电压，使得转速上升，供油量增大，最终油压趋近平衡。

油泵控制系统主要由控制器、驱动电路以及被控电机组成，驱动电路可使用开关电路实现，控制器输出PWM波通过驱动电路控制油泵电机。然而，控制器本身并不是一个绝对可靠的器件，无论是硬件随机失效还是软件本身的非正常运行，均有可能导致输出的PWM波占空比无法控制，从而导致系统功能失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种利用安全电路模块实现控制器MCU失效保护的基于直流电机的油泵控制系统。

为实现上述目的，本实用新型的基于直流电机的油泵控制系统如下：

该基于直流电机的油泵控制系统，包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路，其主要特点是，所述的油泵控制系统还包括一安全电路，所述的安全电路输入端与控制器MCU的I/O口连接，该安全电路的输出端连接到所述的控制器MCU的I/O口回读并与驱动电路的IN和INH端口相连接，所述的采样电路直接连接于所述的控制器MCU的ADC1和ADC2端口，所述的控制器MCU的ADC3端口与所述的驱动电路的IS端口相连接，所述的控制器MCU的两个I/O接口分别连接所述的驱动电路的INH端口和IN端口，所述的控制器MCU与所述的CAN通讯电路相连接，所述的防反接电路与所述的驱动电路的VS端口相连接。

较佳地，所述的安全电路模块由隔直电路、三极管和场效应管开关电路组成，所述的隔直电路与所述的三极管基极相连，该三极管的发射极与所述的场效应管开关电路相连。

较佳地，所述的安全电路的输出端的两支路均连接有一二极管，且分别通过所述的二极管连接所述的驱动电路的INH和IN端口。

更佳地，所述的安全电路输出端的两个二极管的正极均与所述的安全电路的输出端连接，所述的二极管的负极均与所述的驱动电路的输入端连接。

较佳地，所述的驱动电路芯片为BTN8982TA芯片。

较佳地，在所述的油泵控制系统中，所述的ADC1、ADC2和ADC3端口均为所述的控制器MCU的输入端口，所述的I/O端口为所述的控制器MCU的输入输出端口。

较佳地，在所述的油泵控制系统中，所述的INH、IN、VS端口均为所述的驱动电路的输入端口，所述的IS端口为所述的驱动电路的输出端口。

采用了本实用新型的基于直流电机的油泵控制系统，由于其中具有安全电路，当控制器MCU正常工作时，安全电路接收到来自所述的控制器MCU生成的一定占空比的PWM波信号，所述的PWM波经过隔直电容后产生一定的电压，三极管导通，通过场效应管开关电路使得整个安全电路输出低电平，电机由MCU直接控制；当控制器MCU故障、无法为安全电路提供固定的PWM波输出，此时安全电路输出高电平，直接拉高驱动芯片的INH和IN管脚，使其输出100％占空比驱动信号。通过这种方式，即使MCU发生故障，也可以为系统提供足够的燃油供给，实现了系统的失效安全。

附图说明

图1为现有技术中的典型油泵控制系统示意图。

图2为本实用新型的基于直流电机的油泵控制系统中的油泵控制系统示意图。

图3为本实用新型的基于直流电机的油泵控制系统中的安全电路结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚的描述本实用新型实用新型的技术内容，下面结合具体实例来进行进一步的描述。

本实用新型实用新型的基于直流电机的油泵控制系统，包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路，其主要特点是，所述的油泵控制系统还包括一安全电路，所述的安全电路输入端与控制器MCU的I/O口连接，所述的安全电路模块由隔直电路、三极管和场效应管开关电路组成，其中所述的隔直电路与所述的三极管基极相连，该三极管的发射极与所述的场效应管开关电路相连，所述的安全电路的输出端的两支路均连接有一二极管，且所述的两个二极管的正极均与所述的安全电路的输出端连接，所述的二极管的负极均与所述的驱动电路的输入端连接。且分别通过所述的二极管连接所述的驱动电路的INH和IN端口。连接到所述的控制器MCU的I/O口回读并与驱动电路的IN和INH端口相连接，所述的采样电路直接连接于所述的控制器MCU的ADC1和ADC2端口，所述的控制器MCU的ADC3端口与所述的驱动电路的IS端口相连接，所述的控制器MCU的两个I/O接口分别连接所述的驱动电路的INH端口和IN端口，所述的控制器MCU与所述的CAN通讯电路相连接，所述的防反接电路与所述的驱动电路的VS端口相连接，在所述的油泵控制系统中，所述的ADC1、ADC2和ADC3端口均为所述的控制器MCU的输入端口，所述的I/O端口为控制器MCU的输入输出端口，所述的INH、IN和VS端口均为所述的驱动电路的输入端口，所述的IS端口为所述的驱动电路的输出端口。

在一种较佳的实施方式中，所述的驱动电路芯片为BTN8982TA芯片。

在实际应用中，系统主要包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路等部分，其中MCU负责控制逻辑的实现以及系统的监控，驱动电路用于将MCU输出的PWM信号转化成可以直接去驱动电机的PWM信号，采样电路除了采集控制必须的油压信号，还对电机端电压、电机电流、温度NTC信号和系统电源电压等进行采集。CAN通讯电路则用于实现油泵控制器和其他零部件的通讯。防反接电路则是用于保护电源部分，当电源意外反接时，可以保证系统不被损坏。

除了上述模块外，本方案还添加了一个安全电路模块，由隔直电容、三极管和场效应管开关电路组成，详见图3。该模块的工作原理是，当控制器MCU正常工作，输入信号为PWM时，经过隔直电容后产生一定的电压，三极管导通，通过场效应管开关电路使得整个安全电路输出低电平，由于输出端具有特定方向连接的二极管，此时安全电路输出端的电流无法影响控制器MCU输出的驱动信号，该驱动电路按照控制器MCU输出的PWM波工作；当输入为直流信号时，无法通过隔直电容，该安全电路模块的输出端即场效应管开关电路端输出高电平，而该高电平通过输出端的二极管，拉高所述的驱动电路的输入端口，由于高电平稳定，可看成为占空比100％的PWM波，从而保证了在控制器MCU不能正常工作时，系统仍可实现充足的燃油供给，以保证系统的失效安全。

采用了本实用新型的基于直流电机的油泵控制系统，由于其中具有安全电路，当控制器MCU正常工作时，安全电路接收到来自所述的控制器MCU生成的一定占空比的PWM波信号，所述的PWM波经过隔直电容后产生一定的电压，三极管导通，通过场效应管开关电路使得整个安全电路输出低电平，电机由MCU直接控制；当控制器MCU故障、无法为安全电路提供固定的PWM波输出，此时安全电路输出高电平，直接拉高驱动芯片的INH和IN管脚，使其输出100％占空比驱动信号。通过这种方式，即使MCU发生故障，也可以为系统提供足够的燃油供给，实现了系统的失效安全。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种基于直流电机的油泵控制系统，包括控制器MCU、驱动电路、采样电路、防反接电路以及CAN通讯电路，其特征在于，所述的油泵控制系统还包括一安全电路，所述的安全电路输入端与控制器MCU的I/O口连接，该安全电路的输出端连接到所述的控制器MCU的I/O口回读并与驱动电路的IN和INH端口相连接，所述的采样电路直接连接于所述的控制器MCU的ADC1和ADC2端口，所述的控制器MCU的ADC3端口与所述的驱动电路的IS端口相连接，所述的控制器MCU的两个I/O接口分别连接所述的驱动电路的INH端口和IN端口，所述的控制器MCU与所述的CAN通讯电路相连接，所述的防反接电路与所述的驱动电路的VS端口相连接。

2.根据权利要求1所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，所述的安全电路模块由隔直电路、三极管和场效应管开关电路组成，所述的隔直电路与所述的三极管基极相连接，该三极管的发射极与所述的场效应管开关电路相连接。

3.根据权利要求1所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，所述的安全电路的输出端的两支路均连接有一二极管，且分别通过所述的二极管连接所述的驱动电路的INH和IN端口。

4.根据权利要求3所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，所述的安全电路输出端的两个二极管的正极均与所述的安全电路的输出端连接，所述的二极管的负极均与所述的驱动电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，所述的驱动电路芯片为BTN8982TA芯片。

6.根据权利要求1所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，在所述的油泵控制系统中，所述的ADC1、ADC2和ADC3端口均为所述的控制器MCU的输入端口，所述的I/O端口为所述的控制器MCU的输入输出端口。

7.根据权利要求1所述的基于直流电机的油泵控制系统，其特征在于，在所述的油泵控制系统中，所述的INH、IN、VS端口均为所述的驱动电路的输入端口，所述的IS端口为所述的驱动电路的输出端口。