一种低成本安全智能燃油泵控制器的制作方法

1.本实用新型公开了一种低成本安全智能燃油泵控制器，属于汽车燃油泵控制技术领域。


背景技术：

2.现有燃油泵控制器是直接通过12v供电，控制低边n型mosfet开关来驱动燃油泵电机，在发动机工作的情况下提供一定的油压，使发动机能获得足够的燃油来持续运转,电机对地短路的话容易导致燃油燃烧爆炸等安全隐患。现有燃油泵控制器无法进入零功耗模式，长时间这样会使蓄电池产生过度损耗。现有燃油泵控制器缺少电源正负极的硬件电路防反接保护；控制器的性能参数不足，安全性差；电路设计的不足导致功能的欠缺；
3.因为燃油泵电机是浸泡在油液中的，采用传统n型mosfet低边驱动电机容易产生电机对地短路而引发危险，采用p型mosfet高边驱动电机的话又受限于p型mosfet的大内阻而无法提供长时间运行的大电流，专用的高边驱动集成芯片又价格昂贵。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术的不足，提供一种低成本高边驱动电机的低成本安全智能燃油泵控制器。
5.本实用新型是通过设计添加自举电路从而使n型mosfet能在高边驱动电机，既降低了制造成本又规避了低边驱动容易引发电机对地短路的功能缺陷。
6.本实用新型公开了一种低成本安全智能燃油泵控制器，包括控制单元、电源单元和电机驱动单元：所述的电源单元包括可控5vldo模块；所述的控制单元包括mcu模块、电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、pwm检测模块和pwm输出模块；其特征在于，所述的电机驱动单元包括自举电路和电机驱动电路。
7.所述的自举电路由三极管组成的放大器，以及三极管、整流二极管和电容组成的自举升压电路构成。该电路的主要功能是通过mcu输出pwm来控制三极管，使电路产生连续特定频率的自举电压供高边n型mosfet导通使用。
8.所述的电机驱动电路由同步开关电路、mosfet开关的前置放大电路组成。主要由二极管、三极管、mosfet、电阻、电容组成。此电路的主要功能是通过mcu输出pwm来使mosfet的开关来控制pump电机 端与12v电压之接的通断，进而来控制电机的运转（pump电机
‑
端直接连电源防反接电路）。
9.工作时，燃油泵控制器通过硬线与车身动力控制模块相连接，车身的动力控制模块通过发送不同占空比和不同频率的pwm给燃油泵控制器来控制燃油泵的启动与转速；燃油泵控制器同样通过发送pwm作为反馈信息给车身ecu，以表示当前的工作状态、故障状态；当燃油泵出现故障时，燃油泵控制器会采取相应的措施以保护控制器和燃油泵本身（如燃油泵内有异物卡死时控制器会让燃油泵停止运行，并向车身ecu发送堵转对应的pwm以表明当前为堵转状态）。
10.本实用新型具有功能齐全、性能可靠、控制算法简单及运行状态可控等优点。能对电压、电流、温度进行监测，且可以根据车身风险控制模块发出的pwm对燃油泵做出对应的调整，车辆可通过信号控制燃油泵控制器进入零功耗，还具备电源正负极的防反接功能；通过电路搭建，在满足电机通过高边驱动的同时又使硬件价格大大降低。根据车辆状态可以对燃油本控制器进行零功耗设置，降低了控制器待机时对蓄电池的使用率。根据发动机不同工况调节燃油泵效率提供不同的油压达到节油、节能减排的目的。系统安全性高；用mcu加驱动电路的方案，无需油压传感器控制算法简单。
附图说明
11.图1为控制器与燃油泵及车身连接示意图。
12.图2为低成本安全智能燃油泵控制器电路结构方框图。图中：1、12v电源，2、12v转5v模块，3、电压检测模块，4、mcu，5、电机驱动电路，6、pump电机，7、温度检测模块，8、车身端，9、接口，10、电流检测，11、自举电路，12、电源防反接电路。
13.图3为控制器中12v转5v电路。
14.图4为控制器中自举电路。
15.图5为控制器中电机驱动电路。
16.图6为控制器中电源防反接电路。
17.图7为控制器中pwm接收电路。
18.图8为控制器中电流采样电路。
19.图9为控制器中温度检测模块电路。
20.图10为控制器中电压检测模块电路。
具体实施方式
21.实施例一
22.下面结合附图和具体实施例进一步说明
23.一种低成本安全智能燃油泵控制器，包括控制单元、电源单元和电机驱动单元：所述的电源单元包括可控5vldo模块；所述的控制单元包括mcu模块、电压检测模块、电流检测模块、温度检测模块、pwm检测模块和pwm输出模块；其特征在于，所述的电机驱动单元包括自举电路和电机驱动电路。
24.所述的自举电路主由三极管组成的放大器，以及三极管、整流二极管和电容组成的自举升压电路构成。
25.参见图4，三极管q2、q3组成放大器，三极管q1和二极管d2、d3以及电容器c2组成自举升压电路。
26.所述的电机驱动电路由同步开关电路、mosfet开关的前置放大电路组成。
27.参见图5，同步开关电路由三极管q1、q3组成；mosfet开关的前置放大电路由三极管q4、q5组成。
28.本实施例各部的具体结构如下：
29.请参阅图1，燃油泵、控制器和车身相连，车身通过硬线给控制器发送指令以控制燃油泵的运转，控制器也通过硬线将自身状态反馈给车身；
30.本实施例无需油压传感器，控制简单，系统集成mcu对电压、电流、温度、输入pwm等信号进行采集，功能齐全，安全性高。
31.请参阅图2，12v电源模块1与12v转5v模块2、电压检测模块3、电机驱动电路5、自举电路11、电源防反接电路12以及pump电机6相连，12转5v模块2将12v电源转为5v后连接至mcu4；电压检测模块3将12v电源模块1的值传输至mcu4进行检测；温度检测模块7将pcb板端温度转为模拟量传输至mcu4；接口9与mcu4以及车身端8相连，将外部的指令信号传输至mcu4；mcu4与电机驱动电路5以及自举电路11相连，自举电路11与电机驱动电路5相连通过mcu4对驱动电路11进行特定的参数配置自举电路11可以给驱动电路5中的n型mosfet提供自举电压，电机驱动电路5与pump电机6相连，mcu4对电机驱动电路5进行驱动参数配置，电机驱动电路5进而驱动燃油泵电机；电流检测10与电机驱动电路5以及mcu4相连，对下端母线电流进行检测，并将值传输给mcu4；电源防反接电路12只有在电源正负极接对的时候才会导通，当电源正负极接错是就会使整个pcb供电断开。
32.智能燃油泵在运行过程中，需要进行调速和状态反馈，且可能出现故障（如卡死，空转或过热等情况），出现故障时需要控制器采取相应的保护措施，本实施例的优点是控制器能与车身进行交互，具有调速功能，当故障发生时控制器能采取相应的措施进行保护，避免产生严重后果，并且配备的硬件电路电源防反接的保护功能。软件硬件一起配合使安全防护等级进一步增加。
33.12v转5v电路请参阅图3，12v电源电路主要由电容、电阻、电感、可控电源转换芯片组成，此电路的主要功能是将12v电压转为5v，给mcu和采样电路等提供电源。12v进行滤波后也直接给电机驱动电路和电机供电。此可控电源芯片可以通过使能口使其仅在需要时候工作。且配备的3个使能源。
34.自举电路请参阅图4，电路主要由二极管、三极管、电阻、电容组成，此电路的主要功能是通过mcu输出pwm来控制三极管，使电路产生连续特定频率的自举电压供高边n型mosfet导通使用；
35.电机驱动电路请参阅图5，电路主要由二极管、三极管、mosfet、电阻、电容组成，此电路的主要功能是通过mcu输出pwm来使mosfet的开关来控制pump电机 端与12v电压之接的通断，进而来控制电机的运转（pump电机
‑
端直接连电源防反接电路）；
36.电源防反接电路请参阅图6，电路主要由二极管、三极管、mosfet、电阻、电容组成，此电路的主要功能是电源正负接对的情况下mosfet开通，使pump电机
‑
端接地，如果电源正负接反的话则不导通，控制器无法工作；
37.pwm接收电路请参阅图7，电路主要由三极管、二极管、电阻、电容组成，此电路的主要功能是将车身端发出的pwm信号给mcu进行检测；
38.电流采样电路请参阅图8，电路主要由运放、电阻、电容组成，此电路的主要功能是对母线电流进行检测，具有过流、过载、干运转保护功能；
39.温度检测模块电路请参阅图9，电路主要由ntc、电阻、电容组成，此电路的主要功能是对低成本安全智能燃油泵控制器模块的温度进行检测，具有过温保护功能；
40.电压检测模块电路请参阅图10，电路主要由稳压二极管、电阻、电容组成，此电路的主要功能是对低成本安全智能燃油泵控制器模块的电压进行检测，具有过压保护功能。
41.本实施例公开了一种高边驱动燃油泵的低成本方案，包括控制单元、电源单元和
电机驱动单元，所述的电源单元包括可控5vldo模块，所述的控制单元包括mcu模块、电压检测模块、自举电路、防反接模块、温度检测模块、pwm检测模块和pwm输出模块，电机驱动单元包括自举电路、电机驱动电路。通过上述方式，本实用新型燃油泵控制器可以通过软件编程和自举电路的配合来使n型mosfet实现高边驱动电机。本实施例主要突出的是低成本、低功耗、兼顾安全性。
42.低成本方面：传统用高边驱动电机的话通常是用p型mosfet或者专用的高边驱动芯片，但是p型mosfet的缺点是内阻大、发热大、电流流通能力弱，高边驱动芯片的缺点是价格昂贵，所以实施例采用自举电路配合n型mosfet来高边驱动电机是既节约成本又安全的方案。
43.低功耗方面：本实施例采用的5vldo是可控的ldo，只有外部给了特定的使能信号ldo才会工作，当不给ldo使能信号的时候，ldo是不输出5v电压的，muc以及其他5v系统都是不工作的。这样在不需要燃油泵工作的时候我们可以让燃油本进入零功耗模式，比传统的mcu进入休眠模式和低功耗模式更省电。
44.安全性方面：本实施例采用的是高边驱动方式配合防反接电路来实现。采用高边驱动可以有效防止电机对地短路而引发的危险。在燃油本控制器工作的同时控制器的pwm接受模块会接收外部动力控制模块输出的pwm波，在驱动电机的同时对供电电压、工作温度、母线电流进行监测，保证油泵的正常运行。同时能通过pwm来对转速进行调节。外部动力控制模块输出的pwm波包含一些参数，例如加速度，门腔压力和侧翻角速度。基于所接收的车辆撞击相关参数，风险控制模块确定车辆撞击的发生并向各种可展开的风险装置提供控制信号来控制低成本安全智能燃油泵控制器比如降低燃料输送或者切断燃料输送来应对突发的紧急情况，低成本安全智能燃油泵控制器也会在不同的工作模式下发送不同的反馈信号给车身，功能齐全。