一种用于尿素泵的稳压控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于尿素泵的稳压控制系统。


背景技术：

2.近年来，我国柴油车尾气排放标准在2019年开始实施的国六标准，新标准对于柴油车尾气中氮氧化物(nox)和颗粒物(pm)排放有了更加严格要求。为满足相关排放技术法规，特研发一种柴油车国六排放尾气净化系统尿素泵控制器，以满足控制车辆尾气净化装置，使得车辆尾气排放满足。
3.scr(选择性催化还原)电控系统在工作时，先通过尿素泵控制器读取发动机ecu发送的转速、负荷等实时状态信息，并采集scr催化器前后温度、nox浓度等信息，依据设定的程序和控制策略计算最佳尿素溶液喷射量，并控制尿素泵吸取尿素箱内的溶液以及驱动尿素喷嘴的开启，将定量的尿素溶液喷射到发动机排气管中。在高温和催化剂的作用下，进入排气管的尿素溶液会迅速发生水解、热解等一系列的化学反应，生成的氨气与排气混合后一同进入scr催化器。在scr催化器表面，氨气与排气中的nox充分反应，最终生成无害的氮气和水等产物，并随着排气管排出发动机。
4.尿素泵控制器是scr电控系统的核心，它将各路传感器发送过来的参数信息整合，计算出发动机实时工况下的最佳尿素喷射量，并发出执行指令控制尿素泵和尿素喷嘴等执行器将计算好的尿素量喷射到排气管。现有的尿素泵控制器存在着中间电路多、接口少、可扩展性差、传感器信号采样精度不高、尿素泵、尿素喷嘴以及反抽泵的电机驱动方式稳定性差等缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种用于尿素泵的稳压控制系统。
6.一种用于尿素泵的稳压控制系统，包括电源保护电路、电源电路、主芯片最小系统、2路温度采集电路、电源电压信号采集电路、压力信号隔离采集电路、pwm信号采集电路、电机驱动电路、can通信电路、pwm波驱动电路。
7.电源保护电路tvs管d3、二极管d1等进行电源反接保护和尖峰电压保护，电源电路包括mpq4420稳压芯片u2、电阻r4、r5、r6、r7、r8、r11、电容c7、c10、c11、c12、c15、电感l1。稳压芯片u2的输入端in连接外部电源，使能端通过电阻连接到输入端，输出端连接储能电感l1，电感另一端连接电容c10、c11、c12的一端，稳压芯片反馈端通过电阻r6、r7、r8分压串联分压连接，稳压芯片的频率通多电阻r2、c2串联匹配，r2一端连接稳压芯片u2的5脚，另一端连接电容c7的一端，c7另一端连接稳压芯片输出引脚3。
8.主芯片最小系统采用杰发78013系列嵌入式单片机处理器，8m晶振，sw下载口，5v电源供电，复位电路，构成了最小工作系统。
9.2路温度采集电路，1路采集泵温度，电阻r30与温度传感器分压，经电阻r31电容
c26阻容滤波后连接到处理器ad端口。1路采集pcb板温度，电阻r43与温度传感器分压，经电阻r44电容c31阻容滤波后连接到处理器ad端口。
10.电源电压信号采集电路通过电阻r3和r10分压，滤波后连接处理器ad端口。
11.压力信号隔离采集电路，压力传感器信号连接到ecu和泵压力采集电路，避免同时采集导致压力信号异常，采集运放隔离，压力传感器的供电由ecu供电，ecu和泵共地，压力信号连接ecu同时将信号连接到运放u4的正输入端，运放的输出端直接连接负输入端。
12.pwm信号采集电路和pwm波驱动电路信号通过同一条线和ecu通信，ecu发送pwm信号，通过电阻r32、r33、r35、r36、三极管vt1将伏值12v的pwm方波转换为5v的方波，信号连接控制器的脉冲宽度检测定时器模块，pwm波驱动模块作为信号反馈，通过电阻r34、r40三极管vt2将5v方波转换为12v方波输入到ecu。
13.电机驱动电路通过控制器控制电机驱动芯片，驱动6路mos管，控制电机转速，控制器和电机驱动芯片通过spi通信，控制方式简单，可靠性高。
14.有益效果：
15.本发明的电机驱动电路采用专门的电机驱动芯片a4964，配置好芯片参数后，通过spi通信控制电机转速，电机驱动芯片自行控制6路mos管，达到相应的转速，同时电流检测内部检测，省去了单片机控制器的软件编程，控制更简单.
16.通信模式采用pwm模式，ecu和泵之间通过pwm方波通信，泵通过转速占空比和泵压力串级控制控制电机，保证电机转速稳定，适合各种工况。。
附图说明
17.附图1示意性地描述了本发明实施例一的稳压尿素泵控制器工作控制原理框图。
18.附图2示意性地描述了本发明实施例一的电源保护电路、电源电路、电压采集电路原理图。
19.附图3示意性地描述了本发明实施例一的泵温度采集电路原理图。
20.附图4示意性地描述了本发明实施例一的pcb温度采集电路原理图。
21.附图5示意性地描述了本发明实施例一的pwm信号采集电路和pwm驱动电路。
22.附图6意性地描述了本发明实施例一的can通信电路原理图。
23.附图7示意性地描述了本发明实施例一的压力信号隔离采集电路原理图。
24.附图8示意性地描述了本发明实施例一的电机驱动电路原理图。
具体实施方式
25.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
26.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
27.图1示出了根据本发明实施例一的尿素泵控制器的原理框图。如图1所示，根据本发明实施例一的尿素泵控制器包括电源保护电路、电源电路、微控制器最小系统、2路温度采集电路、电源电压信号采集电路、压力信号隔离采集电路、pwm信号采集电路、电机驱动电路、can通信电路、pwm波驱动电路。
28.微控制器作为整个尿素泵控制器的核心，一方面要采集所有的传感器信号，并将
传感器信号转换成数字信号，同时还要与发动机ecu保持通信，获取需要的信息，并且还需要对执行部件进行驱动。除了性能之外，还要考虑微控制器的功耗、成本、集成度、市场普及程度等方面因素。本实施例中的微控制器采用了杰发的ac78013，lqfp48封装，32位arm cpu架构，车规品质。支持32位单周期乘法器，支持硬件协处理器(除法器/均方根)，1个12bit adc，1msps，支持12通道，1路can-fd，兼容can 2.0b，3路uart，支持uart lin复用，2路spi，2路i2c，2路uart lin，42个gpio。微控制器内部包含128kb嵌入式flash，20kb sram，支持ecc。
29.电源保护电路保护电源电路不被车辆的复杂工况损坏、击穿，电路中d3防止尖峰电压输入到电源击穿电源稳压模块，d1的功能是防电源反接，防止电源线正负极接反，损坏控制器，加上d1，电源反接，电流没有回路，对器件起保护作用。电源经过保护电路后经电容c9滤波，通过电阻r3和r10分压电路计算电源电压，过压、欠压立刻保护。电源电路的输入到连接到经电源保护电路后端，通过稳压芯片u2和外围电阻、电容、储能电感，将输入的12v转换成稳定的5v,为整个控制器提供了稳定的电源输入电压。12v电源输入分成两路，一路稳压成5v,一路直接作为执行部件的电源输入。
30.2路温度采集电路，1路采集泵温度，电阻r30与温度传感器分压，经电阻r31电容c26阻容滤波后连接到处理器ad端口。1路采集pcb板温度，电阻r43与温度传感器分压，经电阻r44电容c31阻容滤波后连接到处理器ad端口。
31.压力信号隔离采集电路，压力传感器信号供ecu和泵采集，避免同时采集导致压力信号异常，采集运放隔离，压力传感器的供电由ecu供电，ecu和泵共地，压力信号连接ecu同时将信号连接到运放u4的正输入端，运放的输出端直接连接负输入端。
32.pwm信号采集电路和pwm波驱动电路信号通过同一条线和ecu通信，ecu发送pwm信号，通过电阻r32、r33、r35、r36、三极管vt1将伏值12v的pwm方波转换为5v的方波，信号连接控制器的脉冲宽度检测定时器模块，pwm波驱动模块作为信号反馈，通过电阻r34、r40三极管vt2将5v方波转换为12v方波输入到ecu，信息内容通过不同的占空比识别。
33.电机驱动电路通过控制器控制电机驱动芯片a4964，驱动6路mos管，控制电机转速，控制器和电机驱动芯片通过spi通信，控制方式简单，可靠性高。a4964是三相无传感器、无刷直流(bldc)电机控制器，适用于n沟道功率mosfet，特别针对汽车应用而设计。其设计用于为系统提供电机控制功能，在该系统中，小型微控制器为中央ecu和智能故障和状态处理的通信接口。a4964提供微控制器的电源和看门狗，以及微控制器与中央ecu和点火开关之间的高压接口。a4964还可以作为独立单片机远程电机控制器运行。电机由三相正弦电流驱动器驱动，该换相无需单独的位置传感器，可通过电机反电动势的监控决定。无传感器启动方案包括正向和反向预旋转(风力发电)检测和同步，并使a4964适用于各种电机和负载组合。a4964运行采用占空比(电压)控制、电流(转矩限制)控制和闭环速度控制。控制模式、工作模式和控制参数通过spi兼容串行接口进行编程。单电流检测放大器通过串行接口提供峰值电流限制和平均电流测量。集成诊断提供欠压、过热和电源桥故障指示，并可在大多数短路条件下保护电源开关。
34.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。