用于实现电磁铁的电流监测的电路、电流的监测方法以及车辆与流程

1.本发明涉及一种用于实现电磁铁的电流监测的电路、电流的监测方法以及车辆。


背景技术：

2.对于一个pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)控制的电磁阀，受温度影响，阻值和感值会变化，导致电磁阀电流会发生变化，不能实现对电磁铁精准控制。
3.在现有技术中，因此，有必要提供一种，以克服上述中存在的缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种可以通过对电磁铁的电流的监测以实现对电磁铁的精确控制的电路。
5.根据本发明的一个方面，提供一种用于实现电磁铁的电流监测的电路，其包括电磁铁以及与电磁铁相连的车辆控制单元。所述电磁铁包括电磁铁电阻以及与电磁铁电阻串联的电感。所述电磁铁包括与第一电源相连的第一端部以及与车辆控制单元相连的第二端部。所述车辆控制单元包括场效应管、一端与场效应管相连接且另一端接地的第一电阻、用于控制场效应管开闭的驱动模块以及与驱动模块相连的微处理器。所述驱动模块还用于测量第一电阻两端的电压并将电压信号发送给微处理器。所述场效应管的另一端与电磁体的第二端部相连接。所述第二端部与场效应管之间设有与第二电压相连的支路，所述支路上设有指向第二电源的二极管。
6.优选地，该电路的电流曲线包括拟合阶段，当场效应管打开时，通过拟合的方法计算出流过电磁铁的电流，i＝io[1-e^(-t/τ)]，其中，i为在拟合阶段拟合出来的电流，io是在采样阶段的最终的稳定电流，τ＝l/r，t为自每个拟合阶段的起始点算起的瞬时时间。
[0007]
优选地，该电路的电流曲线包括采样阶段，当场效应管闭合时，通过驱动模块采样第一电阻两端的电压信号，并将电压信号发送到微处理器进行处理，计算出流过电磁铁的电流信号。
[0008]
优选地，所述车辆控制单元包括用于控制场效应管开闭的输出通道，所述输出通道上设有第二电阻。
[0009]
优选地，该电路的电流曲线包括间隔设置的采样阶段和拟合阶段，所述采样阶段的电流呈上升趋势，所述拟合阶段的电流呈下降趋势。
[0010]
优选地，所述电路的电流曲线包括至少两个采样阶段和至少两个拟合阶段，所述两个采样阶段的时间长度不同。
[0011]
优选地，所述第一电源和第二电源均匀车辆电源相连接，所述第一电源和第二电源的电压相同。
[0012]
根据本发明的一个方面，还提供一种使用上述的电路实现电磁铁的电流监测的方法，其包括：
[0013]
通过驱动模块控制场效应管闭合，采集第一电阻两端的电压，并将电压信号发送给微处理器进行处理，以获得采样阶段的电流；
[0014]
通过驱动模块控制场效应管打开，通过软件方法获得该阶段的电流。
[0015]
根据本发明的一个方面，还提供一种车辆，其包括上述的电路。
[0016]
本发明提供的电路可以实现对电磁铁的电流的监测。
附图说明
[0017]
图1为本发明的车辆的框架示意图。
[0018]
图2为本发明的用于控制电磁铁的电路示意图。
[0019]
图3为本发明的电流曲线图。
具体实施方式
[0020]
图1为车辆的简易框架图，其为一种电动车辆。该电动车包括差速器、电机、发动机、设于电机和差速器之间的离合器、用于控制离合器的电磁铁以及用于控制电磁铁的vcu(vehicle control unit，车辆控制单元)。vcu通过驱动电磁铁实现对离合器的控制。离合器位于差速器和电机之间，当离合器咬合后，电机会将扭矩通过传动轴传递至差速器，从而实现驱动。通过发动机和电机的配合工作，可以实现对电动车的四轮驱动、前轮驱动或者后轮驱动。
[0021]
参见图2，电磁铁包括电感l以及与电感l串联的电磁铁电阻r3。电磁铁的一端与第一电源vbr1相连接，另一端与vcu相连。在该实施方式中，电感l的一端直接与第一电源vbr1相连接，电磁铁电阻r3的一端直接与vcu相连接。在其它实施方式中，电感l和电磁铁电阻r3的位置可以交换，即，电磁铁电阻r3的一端直接与第一电源vbr1相连接，电感l的一端直接与vcu相连接。
[0022]
车辆控制单元包括与电磁铁串联的场效应管和第一电阻r1。第一电阻r1的一端接地、另一端与场效应管相连接。场效应管的另一端相连接。车辆控制单元还包括控制场效应管开闭的驱动模块以及与驱动模块相连的微处理器。驱动模块用于控制场效应管的开闭。驱动模块通过输出通道实现对场效应管的开关控制，同时可以实现对输出通道的scb(short to battery，短路到电源)、scg(short to ground，短路到地)和ol(open loop，开路)的诊断。
[0023]
优选的，电磁铁电阻r3为3欧姆，电感l的电感值为16毫亨。峰值电流为3a持续时间500豪秒，持续电流为1安。因为驱动模块的驱动电流最大能力为1.8安，因此需要添加场效应管来实现3安大电流驱动。图2中的r1电阻值为10毫欧，最大功率1瓦。图2中的微处理器是微控制器,可以实现对通过电磁铁的电流进行监测。驱动模块的输出通道上设有第二电阻r2。
[0024]
当驱动模块中的输出通道输出高电平时，场效应管闭合开始工作，第一电源vbr1通过电磁铁、场效应管、第一电阻r1到地构成回路。通过采样第一电阻r1两端的电压信号至驱动模块，驱动模块会通过内部的放大器，实现对电压信号的20倍放大，并传递到微处理器。假设微处理器采到的电压信号为v，第一电阻r1的阻值为r，我们可以得到电磁铁的电流i＝(v/20)/r。虽然，在该实施例中，驱动模块实现对电压信号的20倍放大，在其它实施方式
中，也可以实现其它倍数的放大，比如15倍或者30倍。
[0025]
当驱动模块中的输出通道输出低电平时，场效应管断开停止工作。当场效应管处于off状态，尽管硬件无法采样负载电流，通过软件算法拟合出off状态电流，并且利用软件fifo(first input first output，即先进先出)机制，实现对电磁铁的闭环控制。此时，第一电源vbr1通过电磁铁、第二电源vbr2，并构成回路，实现对电感l的放电处理。在本实施例中，第一电源vbr1和第二电源vbr2均匀车身电源相连接，所以第一电源vbr1和第二电源vbr2的电压相同。
[0026]
由于当场效应管停止工作时，第一电阻r1的两端电压为0。此时，vcu无法或者通过电磁铁的电流。我们可以通过图3中的软件拟合算法实现对通过电磁铁的电流进行监控。从而可以实现对电磁铁的闭环控制。
[0027]
i＝io[1-e^(-t/τ)]
[0028]
其中，i为在拟合阶段拟合出来的电流，io是在采样阶段的最终的稳定电流，τ＝l/r，t为自每个拟合阶段的起始点算起的瞬时时间。
[0029]
在采样阶段，场效应管处于闭合状态。采样时钟信号为采样阶段、驱动模块采集第一电阻r1两端电压的时间，通过电压可以算出电流。在拟合阶段，场效应管端口，此时驱动模块采集不到第一电阻r1两端的电压。通过上述公司，可以计算出拟合阶段的电流。本发明通过监控电磁铁的电流，从而实现对电磁铁进行精准控制。本发明还通过软件的方法获得通过电磁铁的电流，以节约电路的硬件成本。
[0030]
本发明还提供一种使用上述电路实现电磁铁的电流监测的方法，其包括：
[0031]
通过驱动模块控制场效应管闭合，采集第一电阻两端的电压，并将电压信号发送给微处理器进行处理，以获得采样阶段的电流；
[0032]
通过驱动模块控制场效应管打开，通过软件方法获得该阶段的电流。优选的，该软件方法为拟合方法，该阶段的电流为拟合阶段的电流。
[0033]
本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。