[发明专利]一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统

权利要求书

1.一种自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：包含电源模块、主控模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块，上位机通过通信模块向主控模块发送命令，主控模块解析命令，发送相应的脉冲信号至驱动模块驱动喷油器，同时，主控模块通过信号放大模块采集喷油器状态信息，发送至储存模块保存，所述的驱动模块包括两部分，一部分为高低边MOS管驱动芯片及其外围电路，另一部分为MOS管驱动电路及其外围电路；高低边MOS管驱动芯片U1的输入端与主控模块的单片机的脉冲输出端相连接，用于放大单片机的举动信号；高低边MOS管驱动芯片U1的高边输出端与高边MOS管Q1的栅极相连接，用于驱动MOS管Q1；高低边MOS管驱动芯片U1的低边输出端与低边MOS管Q2的栅极相连接，用于驱动MOS管Q2；高边MOS管的源极与电源输出端相连接，其漏极与喷油器的输入端相连接；低边MOS管的源极与喷油器的输出端相连接，其漏极与采样电阻R3相连接；同时，采样电阻R3的两端与信号放大电路相连接，采样电阻R3用于采集喷油器的状态信号；喷油器、二极管D1、电容C1和二极管D2构成续流回路，用于实现喷油器的快速关断，电容C1用于回收喷油器中线圈的能量，所自适应多功能汽车喷油器驱动系统的控制方法步骤如下：

(1)开启电源，由上位机通过通信模块向单片机发送“识别喷油器”命令，此时单片机发送相应脉冲信号，使高边MOS管Q1与低边MOS管Q2的栅极同时输入高电平脉冲，使MOS管Q1、Q2保持导通状态，同时，通过采样电阻R3以及信号放大模块采集喷油器信号，输入至单片机进行喷油器类型判断，并反馈类型信息回上位机；

(2)如果为电压型喷油器，上位机发送喷油器喷射参数信息至单片机，此时单片机发送相应的脉冲信号，使MOS管Q2保持导通状态，同时，单片机通过高低边MOS管驱动芯片，发送与喷油器喷射参数相对应的脉冲信号至MOS管Q1的栅极，使喷油器进行相应的工作，在喷油器工作的同时，采样电阻R3以及信号放大模块采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机，单片机再经过处理发送至储存模块进行保留；

(3)如果为电流型喷油器，喷油器的工作分为两个阶段，第一阶段为电流上冲阶段，第二阶段为维持电流阶段，上位机发送喷油器喷射参数信息至单片机，此时单片机发送相应的脉冲信号，使MOS管Q1、Q2同时保持导通状态，喷油器工作进入第一阶段，当第一阶段时间达到，此时单片机发送相应的脉冲信号使MOS管Q2保持导通状态，MOS管Q1的栅极接收与喷油器喷射参数相对应的脉冲信号，使喷油器工作进入第二阶段，在喷油器工作的同时，采样电阻R3以及信号放大模块采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机，单片机再经过处理发送至储存模块进行保留；

(4)喷油器工作时，采样电阻R3以及信号放大模块实时采集并放大喷油器状态信号，发送至单片机进行断路或短路的故障诊断，反馈信息至上位机；

(5)喷油器工作结束，由上位机发送读取故障码命令，单片机通过储存模块提取故障码，反馈至上位机。

2.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述电源模块包括稳压电路，负责对喷油器驱动系统供电。

3.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述的主控模块包括单片机及其外围电路，主控模块与电源模块、驱动模块、信号放大模块、储存模块和通信模块并行连接，负责提供喷油器驱动信号以及信号的采集与处理。

4.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述信号放大模块包括运算放大器及其外围电路，信号放大模块输入端与驱动模块相连接，输出端与单片机相连接，负责对喷油器状态信号的采集放大处理。

5.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：所述储存模块包括储存芯片及其外围电路，其通信引脚与单片机相应的通信引脚相连接，负责储存喷油器状态信息。

6.根据权利要求1所述的自适应多功能汽车喷油器驱动系统，其特征在于：步骤(4)中，所述单片机处理时，采用以下算法公式：

式中：u(t)为输出值；K_P为比例系数；T_i为积分时间常量；T_d为微分时间常量；e(t)为设定维持电流值与实际维持电流值的偏差，

设采样时间为T，在k时刻可将式1离散化得到：

式中：为积分系数；为微分系数，

由式2可得k-1时刻的输出函数如式3所示：

结合式2、式3可得控制增量为：

通过式4可知每一时刻电流的调节增量，只与k、k-1、k-2三个时刻的电流偏差有关，

u(k)＝Du(k)+u(k-1) 式5

由式5可得每一时刻的电流输出量u(k)，

式中w(k)为单片机输出脉冲的占空比，

由式6可将最终电流输出量u(k)转化为脉冲信号占空比w(k)，通过调节w(k)改变u(k)。