專利名稱：汽車電磁閥的控制保護自檢電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車電器控制系統(tǒng)，具體屬于一種汽車電磁閥的控制保護 自檢電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的汽車越來越多的使用電磁閥來控制各個零部件，一般的控制方式是通過 一個單片機輸出電磁閥的控制信號(如脈寬調(diào)制信號，即PWM信號)，通過控制信號控 制一顆電源芯片的開和關(guān)從而達到控制電磁閥的目的。由于電磁閥是感性器件，隨著電 磁閥數(shù)目的增多、單個電磁閥的電感值越來越大以及電磁閥開關(guān)頻率的加快，導致電磁 閥的反電動勢越來越大以及發(fā)熱量越來越大，進而使得電磁閥容易產(chǎn)生開路或短路現(xiàn)象 以及其控制電路在很大的反電動勢作用下易損壞，以及由于無法及時消除反電動勢，使 得電磁閥的實際動作與控制信號不一致，從而導致電磁閥產(chǎn)生錯誤動作；并且，目前常 用的電磁閥控制電路無法檢測各個元件的正常與否，導致整個系統(tǒng)控制的不穩(wěn)定甚至控 制系統(tǒng)電子元器件的損壞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，該電路可以及 時消除電磁閥產(chǎn)生的較大的反電動勢，及時診斷各元器件的好壞、電磁閥出現(xiàn)的開路或 短路現(xiàn)象，保證電磁閥的正常運行，顯著提高控制器的可靠性以及車輛的可控性。本實用新型的技術(shù)方案是一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，包括產(chǎn)生控 制信號的單片機和電磁閥，所述單片機設(shè)有高邊控制端、低邊控制端、高邊反饋端和低 邊反饋端，所述高邊控制端通過電磁閥高邊控制電路與電磁閥高邊連接器連通，低邊控 制端通過電磁閥低邊控制電路與電磁閥低邊連接器連通，所述電磁閥高邊連接器和電磁 閥低邊連接器之間裝有電磁閥；所述電磁閥高邊連接器和電磁閥低邊連接器之間跨接有 消除電磁閥反電動勢能量的單向?qū)ㄔ凰鰡纹瑱C的高邊反饋端通過電磁閥高邊反 饋電路與電磁閥高邊連接器連通，低邊反饋端通過電磁閥低邊反饋電路與電磁閥低邊連 接器連通。本實用新型進一步的技術(shù)方案是一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，包括 產(chǎn)生控制信號的單片機和電磁閥，所述單片機設(shè)有高邊控制端、低邊控制端、高邊反饋 端和低邊反饋端，所述高邊控制端通過電磁閥高邊控制電路與電磁閥高邊連接器連通， 低邊控制端通過電磁閥低邊控制電路與電磁閥低邊連接器連通，所述電磁閥高邊連接器 和電磁閥低邊連接器之間裝有電磁閥；所述電磁閥高邊連接器和電磁閥低邊連接器之間 跨接有消除電磁閥反電動勢能量的單向?qū)ㄔ?；所述單片機的高邊反饋端通過電磁閥 高邊反饋電路與電磁閥高邊連接器連通，低邊反饋端通過電磁閥低邊反饋電路與電磁閥 低邊連接器連通；所述單向?qū)ㄔ楣β识O管，所述功率二極管的陰極接電磁閥高 邊連接器，陽極接電磁閥低邊連接器；所述電磁閥高邊控制電路包括高邊濾波器和電磁閥高邊開關(guān)，所述高邊控制端輸出的高邊控制信號經(jīng)過高邊濾波器輸入至電磁閥高邊開 關(guān)以控制其開閉，所述電磁閥高邊開關(guān)的輸出端與電磁閥高邊連接器相接；所述電磁閥 低邊控制電路包括低邊濾波器和電磁閥低邊開關(guān)，所述低邊控制端輸出的低邊控制信號 經(jīng)過低邊濾波器輸入至電磁閥低邊開關(guān)以控制其開閉，所述電磁閥低邊開關(guān)的輸出端與 電磁閥低邊連接器相接；所述電磁閥高邊反饋電路包括與電磁閥高邊連接器輸入端相連 的第一電阻、與第一電阻串聯(lián)并接地的第二電阻、與第二電阻并聯(lián)的第一電容；所述電 磁閥低邊反饋電路包括與電磁閥低邊連接器輸入端相連的第三電阻、與第三電阻串聯(lián)并 接地的第四電阻、與第四電阻并聯(lián)的第 二電容；所述電磁閥高邊連接器和電磁閥低邊連 接器之間跨接有檢測電磁閥狀態(tài)的第五電阻。本實用新型更詳細的技術(shù)方案是一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，包括 產(chǎn)生控制信號的單片機和電磁閥，所述單片機設(shè)有高邊控制端、低邊控制端、高邊反饋 端和低邊反饋端，所述高邊控制端通過電磁閥高邊控制電路與電磁閥高邊連接器連通， 低邊控制端通過電磁閥低邊控制電路與電磁閥低邊連接器連通，所述電磁閥高邊連接器 和電磁閥低邊連接器之間裝有電磁閥；所述電磁閥高邊連接器和電磁閥低邊連接器之間 跨接有消除電磁閥反電動勢能量的單向?qū)ㄔ凰鰡纹瑱C的高邊反饋端通過電磁閥 高邊反饋電路與電磁閥高邊連接器連通，低邊反饋端通過電磁閥低邊反饋電路與電磁閥 低邊連接器連通；所述單向?qū)ㄔ楣β识O管，所述功率二極管的陰極接電磁閥高 邊連接器，陽極接電磁閥低邊連接器；所述電磁閥高邊控制電路包括高邊濾波器和電磁 閥高邊開關(guān)，所述高邊控制端輸出的高邊控制信號經(jīng)過高邊濾波器輸入至電磁閥高邊開 關(guān)以控制其開閉，所述電磁閥高邊開關(guān)的輸出端與電磁閥高邊連接器相接；所述電磁閥 低邊控制電路包括低邊濾波器和電磁閥低邊開關(guān)，所述低邊控制端輸出的低邊控制信號 經(jīng)過低邊濾波器輸入至電磁閥低邊開關(guān)以控制其開閉，所述電磁閥低邊開關(guān)的輸出端與 電磁閥低邊連接器相接；所述電磁閥高邊反饋電路包括與電磁閥高邊連接器輸入端相連 的第一電阻、與第一電阻串聯(lián)并接地的第二電阻、與第二電阻并聯(lián)的第一電容；所述電 磁閥低邊反饋電路包括與電磁閥低邊連接器輸入端相連的第三電阻、與第三電阻串聯(lián)并 接地的第四電阻、與第四電阻并聯(lián)的第二電容；所述電磁閥高邊連接器和電磁閥低邊連 接器之間跨接有檢測電磁閥狀態(tài)的第五電阻；所述低邊濾波器與電磁閥低邊開關(guān)之間連 接有電平轉(zhuǎn)換模塊；所述高邊濾波器和低邊濾波器為RC型濾波器。本實用新型的優(yōu)點是1.本實用新型中在電磁閥兩端并聯(lián)一個普通的功率二極管，當電磁閥由開轉(zhuǎn)關(guān) 產(chǎn)生較大的反電動勢時，此反電動勢的方向和功率二極管的導通方向一致，這樣電磁閥 的反電動勢能量就會通過功率二極管以熱的形式釋放掉，而且電磁閥的電阻以及功率二 極管的導通電阻都很小，近似于短路，所以反電動勢能以很快的速度釋放掉，這樣就保 證了不會對其他元器件造成沖擊；2.本實用新型在控制電路中連接了幾個常見的電子元件進行自診斷，可以通過 單片機發(fā)出的兩路控制信號和接收到的兩路反饋信號來判斷電磁閥的工作狀態(tài)以及電磁 閥控制開關(guān)的正常與否，實現(xiàn)起來比較簡單，成本較低，隨時跟蹤電磁閥的具體工作狀 態(tài)，極大降低了系統(tǒng)失效的風險。以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述


圖1為本實用新型的原理圖；圖2為本實用新型的電路圖。其中1為單片機；2為電磁閥高邊開關(guān)；3為電磁閥高邊連接器；4為高邊控 制端；5為電磁閥低邊開關(guān)；6為電磁閥低邊連接器；7為低邊控制端；8為功率二極 管；9為高邊反饋端；10為低邊反饋端；11為高邊濾波器；12為低邊濾波器；13為電 平轉(zhuǎn)換模塊；14為電磁閥高邊反饋電路；15為電磁閥低邊反饋電路。
具體實施方式
實施例一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，如
圖1、圖2所示，包括產(chǎn)生控 制信號的單片機1和電磁閥，所述單片機1設(shè)有高邊控制端4、低邊控制端7、高邊反饋 端9和低邊反饋端10，所述高邊控制端4通過電磁閥高邊控制電路與電磁閥高邊連接器3 連通，低邊控制端7通過電磁閥低邊控制電路與電磁閥低邊連接器6連通，所述電磁閥高 邊連接器3和電磁閥低邊連接器6之間裝有電磁閥。所述單片機1的高邊反饋端9通過 電磁閥高邊反饋電路14與電磁閥高邊連接器3連通，低邊反饋端10通過電磁閥低邊反饋 電路15與電磁閥低邊連接器6連通。所述電磁閥高邊連接器3和電磁閥低邊連接器6之間跨接有消除電磁閥反電動勢 能量的功率二極管8，所述功率二極管8的陰極接電磁閥高邊連接器3，陽極接電磁閥低 邊連接器6。所述電磁閥高邊控制電路包括高邊濾波器11和電磁閥高邊開關(guān)2，所述高邊控 制端4輸出的高邊控制信號經(jīng)過高邊濾波器11輸入至電磁閥高邊開關(guān)2以控制其開閉， 所述電磁閥高邊開關(guān)2的輸出端與電磁閥高邊連接器3相接；所述電磁閥低邊控制電路包 括低邊濾波器12和電磁閥低邊開關(guān)5，所述低邊控制端7輸出的低邊控制信號經(jīng)過低邊濾 波器12輸入至電磁閥低邊開關(guān)5以控制其開閉，所述電磁閥低邊開關(guān)5的輸出端與電磁 閥低邊連接器6相接。所述高邊濾波器11和低邊濾波器12為RC型濾波器，所述高邊 濾波器11由第六電阻Rl和第三電容C2組成，低邊濾波器由第七電阻R2個第四電容C3 組成，所述高邊控制端4和低邊控制端9發(fā)出控制信號后通過兩個濾波器去除控制信號中 的干擾信號，以保證電磁閥高邊開關(guān)2和電磁閥低邊開關(guān)5的準確動作。所述高邊控制 端4發(fā)出的高邊控制信號為高電平時，電磁閥高邊開關(guān)2打開；當高邊控制信號為低電平 時，電磁閥高邊開關(guān)2關(guān)閉；所述低邊控制端7發(fā)出的低邊控制信號為高電平時，電磁閥 低邊開關(guān)5打開；當?shù)瓦吙刂菩盘枮榈碗娖綍r，電磁閥低邊開關(guān)5關(guān)閉。所述電磁閥高邊反饋電路14包括與電磁閥高邊連接器3輸入端相連的第一電阻 R6、與第一電阻R6串聯(lián)并接地的第二電阻R8、與第二電阻R8并聯(lián)的第一電容C7;所 述電磁閥低邊反饋電路15包括與電磁閥低邊連接器6輸入端相連的第三電阻R13、與第 三電阻R13串聯(lián)并接地的第四電阻R15、與第四電阻R15并聯(lián)的第二電容C14;所述電 磁閥高邊連接器3和電磁閥低邊連接器6之間跨接有檢測電磁閥狀態(tài)的第五電阻R4。所 述第一電容C7和第二電容C14主要消除反饋信號中的干擾信號。所述低邊濾波器11與電磁閥低邊開關(guān)5之間連接有電平轉(zhuǎn)換模塊13，所述電平轉(zhuǎn)換模塊13主要用來提高低邊控制信號的電平值。所述功率二極管8可以用其它單向?qū)?通元件代替，如MOS管，也可以起到消除電磁閥反向電動勢的效果。該電路的工作原理 當系統(tǒng)需要電磁閥工作時，單片機1的高邊控制端4發(fā)出高電平的高邊控制信 號，從而使得電磁閥高邊開關(guān)2打開，即電磁閥電源U+與電磁閥高邊連接器3相通， 同時單片機1的高邊反饋端9通過高邊反饋信號來檢測電磁閥高邊的電壓情況。在高 邊控制信號為高電平且低邊控制信號為低電平，即電磁閥低邊開關(guān)5未打開的情況下， 正常的高邊反饋信號的電壓為Us= {R8/(R8+R6)} * U+,而正常的低邊反饋信號的電 壓為Uffi= {R15/(R13+R15)} * U+，如果高邊反饋信號的電壓為0，則說明電磁閥高 邊開關(guān)2損壞，不考慮電磁閥對地短路的情況；如果低邊反饋信號的電壓Uis=丨R15/ (R4+R13+R15) } * U+，則說明電磁閥開路。電磁閥高邊開關(guān)2打開后，電磁閥要想正常工作，還需要打開電磁閥低邊開關(guān) 5，這樣電磁閥才能形成電流的通路，進行正常工作。單片機1的低邊控制端7發(fā)出高電 平的低邊控制信號，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換模塊13之后變成可以可靠打開電磁閥低邊開關(guān)5所需 要的電壓，進而打開電磁閥低邊開關(guān)5，即電磁閥低邊連接器6與地線相通，從而使得電 磁閥的高邊和低邊形成電壓差，電流形成通路，使得電磁閥工作，同時單片機的低邊反 饋端10通過低邊反饋信號來檢測電磁閥的工作情況。在高邊反饋信號和低邊反饋信號都 為高電平的正常情況下，高邊反饋信號的電壓U髙={R8/(R8+R6)} *U+，低邊反饋信號 的電壓為0，如果低邊反饋信號的電壓Ute= {R15/(R13+R15)} * U+，則說明電磁閥低 邊開關(guān)5損壞，如果高邊反饋信號的電壓為0，且低邊反饋信號的電壓為0，則說明電磁 閥短路。當電磁閥高邊開關(guān)2打開，單片機1根據(jù)系統(tǒng)的要求發(fā)出相應的PWM信號來控 制電磁閥低邊開關(guān)5時，這樣電磁閥就會不停地進行開和關(guān)的動作，并且開關(guān)頻率可能 達到ΙΚΗζ，此時電磁閥就會不斷產(chǎn)生電壓很大的反電動勢，此反電動勢會對整個控制系 統(tǒng)造成很大的沖擊，甚至損壞其他電子元器件，而且不消除反電動勢的話會影響電磁閥 的控制，從而造成執(zhí)行機構(gòu)的誤動作，進而影響車輛的控制，而增加了和電磁閥并聯(lián)的 功率二極管8，就會在極短的時間泄放掉反電動勢，進而消除反電動勢車輛控制的影響。 而增加由電阻電容構(gòu)成的兩個反饋電路，則讓單片機根據(jù)電磁閥的兩個控制信號的高低 電平以及兩路反饋電路的電壓隨時知道電磁閥的工作狀態(tài)，并且在開機自檢的時候就可 以判斷電磁閥的狀況，單片機系統(tǒng)根據(jù)具體的電磁閥的狀況做進一步的動作，從而避免 了電磁閥出問題的情況；系統(tǒng)還在對電磁閥進行相應的控制，比如出現(xiàn)了電磁閥短路的 情況，還控制電磁閥打開，從而導致電子元器件損壞或系統(tǒng)處于無法控制狀態(tài)。第五電阻R4是特意用來偵測電磁閥的狀態(tài)用的，功率二極管8是用來消除電磁 閥的反電動勢能量。由于電磁閥的電感特性，當電磁閥經(jīng)常工作在開關(guān)狀態(tài)(如PWM 控制狀態(tài)時)，在開通到關(guān)閉的瞬間，會產(chǎn)生很大的反電動勢，此反電動勢如果不加以消 除，勢必會影響所有和電磁閥相連接的元器件，比如電磁閥高邊開關(guān)2，電磁閥低邊開關(guān) 5以及單片機1等。由于累積效應，相關(guān)的元器件在長期較高的反電動勢的沖擊下，勢 必產(chǎn)生功能性缺失甚至損壞等問題。在電磁閥兩端并聯(lián)上功率二極管8之后，當電磁閥 由開轉(zhuǎn)關(guān)產(chǎn)生較大的反電動勢時，由于此反電動勢的方向和功率二極管8的導通方向一致，所以電磁閥和功率二極管8在此反電動勢的作用下，形成一個閉環(huán)回路，這樣電磁 閥的反電動勢能量就會通過功率二極管8以熱的形式迅速釋放掉。并且，電磁閥的電阻 以及功率二極管8的導通電阻都很小，近似于短路，所以反電動勢能以很快的速度釋放 掉，這樣就保證了不會對其他元器件造成沖擊，同時也保證了電磁閥在下一個控制信號 來之前，就已經(jīng)釋放掉了反電動勢，而不會對下一步的控制造成影響。如果在下一個控 制信號來之前還沒有釋放掉反電動勢的話，電磁閥一打開，由于電磁閥電源的極性與反 電動勢相反，首先電磁閥電源需要平衡掉反電動勢，才能正常控制。這樣功率二極管8 就保證了系統(tǒng)控制的安全性以及可控性。 由上所述，此電路通過高邊控制信號和低邊控制信號的高低電平值以及高邊反 饋信號和低邊反饋信號的電平值組合，只需一次電磁閥的開關(guān)動作，單片機1就可以判 斷出電磁閥是否在正常工作，以及電路是否存在其他不正?，F(xiàn)象，比如高邊開關(guān)損壞， 低邊開關(guān)損壞，電磁閥開路，電磁閥短路等現(xiàn)象。在系統(tǒng)一開始上電自檢的時候即可檢 查出各種狀態(tài)，如果存在不正常的現(xiàn)象，單片機可以及時做出處理，可以通過高邊控制 信號關(guān)閉電磁閥的供電電源或其他動作(如警告燈顯示或報告故障碼等)，而功率二極管 8則在最短的時間內(nèi)消除了電磁閥所產(chǎn)生的反電動勢，避免了由于反電動勢的大能量而導 致整個系統(tǒng)控制的不穩(wěn)定甚至控制系統(tǒng)電子元器件的損壞。以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構(gòu)成任何限 制。除上述實施例外，本實用新型還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換 形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，包括產(chǎn)生控制信號的單片機(1)和電磁閥， 其特征在于所述單片機(1)設(shè)有高邊控制端(4)、低邊控制端(7)、高邊反饋端(9)和 低邊反饋端(10)，所述高邊控制端(4)通過電磁閥高邊控制電路與電磁閥高邊連接器(3) 連通，低邊控制端(7)通過電磁閥低邊控制電路與電磁閥低邊連接器(6)連通，所述電磁 閥高邊連接器⑶和電磁閥低邊連接器(6)之間裝有電磁閥；所述電磁閥高邊連接器(3) 和電磁閥低邊連接器(6)之間跨接有消除電磁閥反電動勢能量的單向?qū)ㄔ?；所述?片機(1)的高邊反饋端(9)通過電磁閥高邊反饋電路(14)與電磁閥高邊連接器(3)連通， 低邊反饋端(10)通過電磁閥低邊反饋電路(15)與電磁閥低邊連接器(6)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述單向 導通元件為功率二極管(8)，所述功率二極管(8)的陰極接電磁閥高邊連接器(3)，陽極 接電磁閥低邊連接器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述電磁 閥高邊控制電路包括高邊濾波器(11)和電磁閥高邊開關(guān)(2)，所述高邊控制端(4)輸出的 高邊控制信號經(jīng)過高邊濾波器(11)輸入至電磁閥高邊開關(guān)(2)以控制其開閉，所述電磁 閥高邊開關(guān)(2)的輸出端與電磁閥高邊連接器(3)相接；所述電磁閥低邊控制電路包括低 邊濾波器(12)和電磁閥低邊開關(guān)(5)，所述低邊控制端(7)輸出的低邊控制信號經(jīng)過低邊 濾波器(12)輸入至電磁閥低邊開關(guān)(5)以控制其開閉，所述電磁閥低邊開關(guān)(5)的輸出 端與電磁閥低邊連接器(6)相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述低邊 濾波器(11)與電磁閥低邊開關(guān)(5)之間連接有電平轉(zhuǎn)換模塊(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述高邊 濾波器(11)和低邊濾波器(12)為RC型濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述電磁 閥高邊反饋電路(14)包括與電磁閥高邊連接器(3)輸入端相連的第一電阻(R6)、與第一 電阻(R6)串聯(lián)并接地的第二電阻(R8)；所述電磁閥低邊反饋電路(15)包括與電磁閥低 邊連接器(6)輸入端相連的第三電阻(R13)、與第三電阻(R13)串聯(lián)并接地的第四電阻 (R15)；所述電磁閥高邊連接器(3)和電磁閥低邊連接器(6)之間跨接有檢測電磁閥狀態(tài) 的第五電阻(R4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車電磁閥的控制保護自檢電路，其特征在于所述第二 電阻(R8)兩端并聯(lián)有消除干擾信號的第一電容(C7)，所述第四電阻(R15)的兩端并聯(lián)有 消除干擾信號的第二電容(C14)。
專利摘要本實用新型公開了一種汽車電磁閥的控制保護自檢電路，包括單片機和電磁閥，單片機設(shè)有兩個控制端和兩個反饋端，高邊控制端通過高邊控制電路與高邊連接器連通，低邊控制端通過低邊控制電路與低邊連接器連通，高邊連接器和低邊連接器之間裝有電磁閥；高邊連接器和低邊連接器之間跨接有功率二極管，其陰極接高邊連接器，陽極接低邊連接器；高、低邊反饋端分別通過高、低邊反饋電路與高、低邊連接器連通。本實用新型通過與電磁閥并聯(lián)的功率二極管迅速消除電磁閥的反電動勢，保證其他元器件不受沖擊；通過兩路控制信號和兩路反饋信號的電壓值判斷電磁閥的工作狀態(tài)以及電磁閥控制開關(guān)的正常與否，跟蹤電磁閥的具體工作狀態(tài)，極大降低了系統(tǒng)失效的風險。
文檔編號F16K31/04GK201795141SQ201020537470
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者周侃, 姚成華, 邱峰, 陳立建 申請人:金龍聯(lián)合汽車工業(yè)(蘇州)有限公司