[发明专利]高压共轨压电执行器驱动电流控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及压电执行器驱动技术，具体是一种柴油机高压共轨系统压电执行器驱动电流控制装置。

背景技术

在压电执行器喷油之前，压电执行器上储存的能量很少，压电执行器电压很低，当压电执行开始喷油时，将150V电压直接对其充电，在充电初始瞬间，压电执行器流过的电流会很大，可能会导致压电执行器伸长形变加速度随之很大，虽然可以通过加预紧力缓解这一问题，但是如果设计一种压电执行器充放回路驱动电流控制电路将从根本上解决这一问题。同样如果放电电流太大，导致压电执行器缩短形变加速度也随之很大，也需要设计放电回路放电电流控制电路从根本上解决这一问题，而且保证每次充、放电电流一致性。

压电晶体驱动包含充、放电回路驱动，因此压电晶体驱动电流控制也是对这两个驱动回路电流进行相应控制，目前对这两个电流的控制方法基本是电流采样电阻电压与设定阈值电压比较输出，与固定频率占空比的PWM信号两者通过一定逻辑关系斩波输出驱动压电执行器充、放电电路，实现对充、放电电流控制。

这种解决方案并不是真正的电流闭环控制，很容易导致充、放电电流的不一致。同时PWM信号的频率与占空比也非精确值，对PWM信号与充、放电使能信号之间的逻辑关系提出一定要求，不但给软件编程带来一定的难度，而且浪费MCU资源。

中国专利CN101684758A一种车用柴油机压电式高压共轨喷射系统控制单元，该专利涉及了一种压电执行器电流控制方法。该专利中对电流控制所使用的手段和达成的效果：压电执行器充电电流大小由电流采样电阻电压及CPLD分频产生的PWM信号两者共同决定，实现充电电流的闭环控制。该专利的不足及原因：1、CPLD分频产生的PWM信号占空比及频率是根据个人设定的一个经验值，且这种方案对PWM信号与充电使能信号的逻辑时序有一定要求，软件编程复杂，且占用资源，如果不按照这种逻辑时序，将导致充电电流波形不一致，每次充电时间也不尽相同，而且该专利中对压电晶体放电电流大小没有进行闭环控制。2、该技术方案决定了压电执行器充、放电时间与设定的电流阈值和PWM信号频率两者均相关。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压共轨压电执行器驱动电流控制电路，来实现压电执行器的充、放电电流大小的有效控制，对压电执行器的驱动电流进行闭环控制。

按照本发明提供的技术方案，所述的高压共轨压电执行器驱动电流控制电路包括：充电电流调制电路、放电电流反相处理电路、放电电流调制电路，所述放电电流反相处理电路包括电阻R1，R2和R3，放电电流反相处理电路的输入点串联在压电执行器的充、放电回路中，所述输入点一方面经过电阻R2和电阻R1接+V电源，另一方面经过电阻R3接地；

所述充电电流调制电路包括：三个电阻R4、R5、R6依次串联组成充电电流阈值分压电路，其中电阻R4的高压端接+V电源，电阻R6的低压端接地；电阻R4与R5的连接点电压是阈值分压电压，接入比较器U18的反相端，比较器U18同相端接放电电流反相处理电路的输入点，比较器U18的输出经电阻R7与晶体管Q12基极相连，使其工作在导通或截止状态，晶体管Q12发射极接地，集电极接电阻R5和R6的连接点，比较器U18的输出端经电阻21上拉至+V电源，并接非门U20的输入，非门U20输出即充电电流调制PWM信号；

所述放电电流调制电路包括：三个电阻R8、R9、R10依次串联组成放电电流阈值分压电路，其中电阻R8的高压端接+V电源，电阻R10的低压端接地；电阻R8与R9的连接点电压是阈值分压电压，接入比较器U19的反相端，比较器U19同相端接电阻R1和R2的连接点，比较器U19的输出经电阻R11与晶体管Q13基极相连，使其工作在导通或截止状态，晶体管Q13发射极接地，集电极接电阻R9和R10的连接点，比较器U19输出端经电阻R22上拉至+V电源，比较器U19的输出即放电电流调制PWM信号。

所述充电电流调制电路中，随着充电电流的变化，通过开关器件晶体管Q12直接影响电阻R6在充电电流阈值分压电路中的连接关系，控制电流阈值大小的变化，且两个阈值相互转换，充电电流调制电路输出由这两个电流阈值决定的PWM信号。

所述放电电流调制电路中，随着放电电流的变化，通过开关器件晶体管Q13直接影响电阻R10在放电电流阈值分压电路中的连接关系，控制电流阈值大小的变化，且两个阈值相互转换，放电电流调制电路输出由这两个电流阈值决定的PWM信号。