一种发动机喷油器的驱动系统及保护方法与流程

1.本技术涉及发动机保护技术领域，尤其涉及一种发动机喷油器的驱动系统及保护方法。


背景技术：

2.发动机的喷油器由电子控制单元(ecu，electronic control unit)中的喷油电路进行驱动，在工程实践中可能存在异常工况导致喷油线束短接至地，引起驱动电路的损坏，因此需对驱动电路需进行短路的诊断和保护。但是在实际应用中，对于驱动电路高边短接至地的故障，由于可调最大诊断时间大于喷油调制时间，导致调制阶段驱动电路的高边短接至地时无法进行诊断和保护，对应的喷油驱动开关器件将处于大电流持续驱动状态，发生过热损坏，若车辆处于行驶过程中，将导致驾驶风险。
3.参见图1，该图为现有技术中驱动电路的高边短接到地故障的示意图。
4.以喷油器injector的上端称为高边，injector的下端称为低边，高边正常应该连接电源，当高边接地时视为发生高边短接至地故障。例如，故障发生点位于开关器件s1至injector之间的线束，故障发生时，流经s1的电流分为i1和i2两部分，其中i1为喷油器的正常驱动电流，i2＝ubat/(r1+rds)，其中，ubat为电源的电压，由于r1和rds为毫欧级别，i2可达到几十安培，可能对开关器件s1造成永久性损伤。
5.因此，需要对喷油器的驱动电路进行保护。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种发动机喷油器的驱动系统及保护方法，能够保护驱动电路，不会损坏驱动电路中的开关器件。
7.为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下：
8.本技术提供一种发动机喷油器的驱动系统，包括：驱动电路、采样电路和控制电路；所述驱动电路包括开关器件；
9.所述采样电路与所述开关器件串联，用于检测流过所述开关器件的电流，并将流过所述开关器件的电流转换为对应的电压信号，所述开关器件的第一端连接电源，所述开关器件的第二端连接喷油器；
10.所述采样电路的输出端连接所述控制电路的输入端；
11.所述控制电路，用于在所述电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，以使所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号；
12.所述驱动电路，用于驱动所述喷油器喷油。
13.优选地，所述采样电路包括：采样电阻和运算放大器；
14.所述采样电阻与所述开关器件串联；
15.所述采样电阻的第一端连接所述运算放大器的第一输入端，所述采样电阻的第二端连接所述运算放大器的第二输入端，所述运算放大器的输出端连接所述控制电路的输入
端。
16.优选地，所述控制电路包括：比较器、逻辑门和控制器；
17.所述比较器的第一输入端连接所述运算放大器的输出端，所述比较器的第二输入端连接所述预设值；
18.所述比较器的输出端连接所述逻辑门的第一输入端，所述控制器的输出端连接所述逻辑门的第二输入端；所述控制器的输出端用于输出预设电平；
19.所述逻辑门的输出端，用于输出所述使能信号。
20.优选地，所述逻辑门为与门，所述预设电平为高电平。
21.优选地，所述控制电路还包括第一电阻和第二电阻；
22.所述第一电阻连接在所述比较器的第一输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述第二电阻连接在所述比较器的第二输入端和所述预设值之间。
23.优选地，所述驱动电路包括多个驱动开关，每个所述驱动开关对应一路喷油器；
24.每路所述喷油器与对应的所述驱动开关串联；
25.所述喷油芯片，用于向所述驱动开关输出喷油驱动信号；
26.所述驱动开关闭合时，对应的所述喷油器进行喷油。
27.优选地，所述驱动电路还包括：电流反馈电阻；
28.多路喷油器并联后与所述电流反馈电阻串联；
29.所述电流反馈电阻，用于检测流过所述多路喷油器的总电流；
30.电子控制单元，用于根据所述总电流对所述驱动电路进行保护。
31.本技术还提供一种发动机喷油器的驱动电路的保护方法，驱动电路通过开关器件连接电源；所述驱动电路包括多个驱动开关，每个所述驱动开关对应一路喷油器；每路所述喷油器与对应的所述驱动开关串联；所述喷油芯片，用于向所述驱动开关输出喷油驱动信号；所述驱动开关闭合时，对应的所述喷油器进行喷油；
32.该方法包括：
33.检测流过所述开关器件的电流，并将流过所述开关器件的电流转换为对应的电压信号；
34.在所述电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，以使所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号。
35.优选地，在所述电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，具体包括：
36.在所述电压信号大于预设值时，控制比较器输出低电平，将所述比较器输出的高电平与控制器输出的高电平进行逻辑与运算；将逻辑与运算的结果作为喷油使能信号。
37.优选地，所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号，具体包括：
38.所述喷油使能信号为低电平时，所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号。
39.通过上述技术方案可知，本技术具有以下有益效果：
40.本技术实施例提供的发动机喷油器的驱动系统，通过实时检测流过开关器件的电流来判断是否出现高边接地故障，在出现高边接地故障时，流过开关器件的电流变大，进而使采样的电压信号变大，当采样的电压信号大于预设值时，控制电路进行保护动作，使喷油
芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号，进而保护驱动电路，使驱动电路停止工作，喷油器停止喷油，从而保护驱动电路的安全，避免开关器件损坏。
附图说明
41.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为现有技术中驱动电路的高边短接到地故障的示意图；
43.图2为本技术实施例提供的一种发动机喷油器的驱动系统的示意图；
44.图3为本技术实施例提供的另一种发动机喷油器的驱动系统的示意图；
45.图4为本技术实施例提供的又一种发动机喷油器的驱动系统的示意图；
46.图5为本技术实施例提供的一种发动机喷油器的驱动电路的保护方法的流程图。
具体实施方式
47.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术实施例作进一步详细的说明。
48.系统实施例
49.参见图2，该图为本技术提供的一种发动机喷油器的驱动系统的示意图。
50.本实施例提供的发动机喷油器的驱动系统，包括：采样电路201、驱动电路202和控制电路100；
51.驱动电路202包括开关器件。驱动电路202，用于驱动喷油器喷油。当驱动电路的高边出现接地故障时，会导致流过开关器件的电流变大，容易导致开关器件损坏。
52.采样电路201与开关器件串联，用于检测流过开关器件的电流，并将流过开关器件的电流转换为对应的电压信号，开关器件的第一端连接电源，开关器件的第二端连接喷油器；
53.本技术提供的技术方案采样电路201与开关器件串联，流过开关器件的电流同样会流过采样电路，例如，采样电路201可以包括采样电阻，采样电阻与开关器件串联。采样电阻可以将电流信号转换为电压信号，便于后续的控制电路100处理。
54.采样电路201的输出端连接控制电路100的输入端；
55.控制电路100，用于在电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，以使喷油芯片停止向驱动电路202输出喷油驱动信号。
56.如果电压信号偏大，则说明流过开关器件的电流变大，进一步验证开关器件的上端，即高边侧发生接地故障，因此，需要进行保护动作，防止过大的电流流过开关器件，造成开关器件损坏。本技术实施例提供的发动机喷油器的驱动系统，通过实时检测流过开关器件的电流来判断是否出现高边接地故障，在出现高边接地故障时，流过开关器件的电流变大，进而使采样的电压信号变大，当大于预设值时，控制电路进行保护动作，使喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号，进而保护驱动电路，使驱动电路停止工作，喷油器停止喷油。
57.下面结合附图详细介绍本技术实施例提供的一种具体实现方式。
58.参见图3，该图为本技术实施例提供的另一种发动机喷油器的驱动系统的示意图。
59.本实施例提供的发动机喷油器的驱动系统，采样电路包括：采样电阻rs2和运算放大器u1；
60.所述采样电阻rs2与所述开关器件q2串联；
61.所述采样电阻rs2的第一端连接所述运算放大器u1的第一输入端，所述采样电阻rs2的第二端连接所述运算放大器u1的第二输入端，所述运算放大器u1的输出端连接所述控制电路的输入端。
62.电流采样主要由采样电阻rs2实现，流过q2的电流为i1+i2，采样电阻rs2两端的电压为：
63.urs2＝(i1+i2)*rs2
64.运算放大器u1接收来自采样电阻rs2两端的压差us，假定运算放大器u1的放大倍数为a，则运算放大器u1的输出电压为：
65.ua＝a*urs2＝a*(i1+i2)*rs2
66.下面介绍预设值的设定：
67.经过电流采样和电压放大，电流值转换成电压值，假定需求限流值为ilimit，则对应的转换电压值为ulimit,即vref。
68.vref＝ilimit*ua＝ilimit*a*(i1+i2)*rs2
69.控制电路包括：比较器u2、逻辑门和控制器；本实施例中以控制器为mcu为例进行介绍。
70.所述比较器u2的第一输入端连接所述运算放大器u1的输出端，所述比较器u2的第二输入端连接所述预设值vref；
71.所述比较器u2的输出端连接所述逻辑门的第一输入端，所述控制器的输出端连接所述逻辑门的第二输入端；所述控制器的输出端用于输出预设电平；
72.所述逻辑门的输出端，用于输出所述使能信号。
73.一种可能的实现方式，所述逻辑门为与门，所述预设电平为高电平。
74.未发生故障时，ua《vref，控制信号2为高，控制信号1为高，经过与门，喷油使能信号为高，喷油电路正常工作。
75.当图2中q2发生短接到地故障时，即图1中injector的上端短接至地时，即q2的下端接地，q2通过大电流，若电流大于ilimit，运算放大器的输出电压ua》vref，控制信号2由高变为低，喷油使能信号为变为低，喷油芯片10停止工作，q2因栅极的驱动信号拉低而关断，从而实现高边短接到地的保护。
76.控制电路还包括第一电阻r1和第二电阻r2；
77.所述第一电阻r1连接在所述比较器u2的第一输入端和所述运算放大器u1的输出端之间，所述第二电阻r2连接在所述比较器u2的第二输入端和所述预设值之间。
78.参见图4，本技术实施例提供的又一种发动机喷油器的驱动系统的示意图。
79.本实施例提供的驱动电路包括多个驱动开关，每个所述驱动开关对应一路喷油器；例如，图4所示的喷油器包括三路，用l代表喷油器，其中开关q3-q5分别对应三路喷油器。
80.从图4可以看出，每路所述喷油器与对应的所述驱动开关串联；
81.所述喷油芯片10，用于向所述驱动开关输出喷油驱动信号；
82.所述驱动开关闭合时，对应的所述喷油器进行喷油。
83.另外，所述驱动电路还包括：电流反馈电阻rs1；
84.所述多路喷油器并联后与所述电流反馈电阻串联rs1；
85.所述电流反馈电阻rs1，用于检测流过所述多路喷油器的总电流；
86.电子控制单元ecu，用于根据所述总电流对所述驱动电路进行保护。
87.另外，本技术实施例提供的驱动系统还包括第一开关q1，多路喷油器并联后通过q1连接升压电路boost的输出端。喷油器在刚启动时，由boost电路来提供电源，此时q1导通，q2关断。当进入正常工作时，喷油器由vbat来提供电源，此时q1断开，q2闭合。
88.本技术实施例中不限定开关器件和各个驱动开关的具体类型，例如可以采用mos管来实现。
89.本技术实施例提供的驱动系统，可以实现对于喷油器的高边接地故障的诊断和保护，可以增加控制器的鲁棒性，从而可以提升ecu的可靠性。
90.方法实施例
91.基于以上实施例提供的一种发动机喷油器的驱动系统，本技术实施例还提供一种发动机喷油器的驱动电路的保护方法，下面结合附图进行详细描述。
92.参见图5，该图为本技术实施例提供的一种发动机喷油器的驱动电路的保护方法的流程图。
93.本实施例提供的发动机喷油器的驱动电路的保护方法，驱动电路通过开关器件连接电源；所述驱动电路包括多个驱动开关，每个所述驱动开关对应一路喷油器；每路所述喷油器与对应的所述驱动开关串联；所述喷油芯片，用于向所述驱动开关输出喷油驱动信号；所述驱动开关闭合时，对应的所述喷油器进行喷油；
94.该方法包括：
95.s501：检测流过所述开关器件的电流，并将流过所述开关器件的电流转换为对应的电压信号；
96.s501：在所述电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，以使所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号。
97.本技术实施例提供的发动机喷油器的驱动电路的保护方法，通过实时检测流过开关器件的电流来判断是否出现高边接地故障，在出现高边接地故障时，流过开关器件的电流变大，进而使采样的电压信号变大，当大于预设值时，控制电路进行保护动作，使喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号，进而保护驱动电路，使驱动电路停止工作，喷油器停止喷油，从而保护驱动电路的安全，避免开关器件损坏。
98.在所述电压信号大于预设值时，停止输出使能信号给喷油芯片，具体包括：
99.在所述电压信号大于预设值时，控制比较器输出低电平，将所述比较器输出的高电平与控制器输出的高电平进行逻辑与运算；将逻辑与运算的结果作为喷油使能信号。
100.喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号，具体包括：
101.所述喷油使能信号为低电平时，所述喷油芯片停止向驱动电路输出喷油驱动信号。
102.通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
103.需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
104.还需要说明的是，在本文中，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、物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、物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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
105.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。