[发明专利]一种适用于柴油机电控高压共轨喷射系统的电子控制单元

摘要

本发明公开了一种用于车用柴油机电控高压共轨喷射系统的电子控制单元，包括硬件平台、软件平台；硬件平台包括一个微控制器最小系统模块，两个串行接口电路，一个信号处理模块，一个可编程逻辑器件控制模块、单片机的TPU端口、输出驱动模块，一个输出驱动模块、ECU和执行器；软件平台包括：信号采集处理模块；发动机相位判断及转速计算模块；发动机内、外部扭矩计算及整车扭矩发动机协调管理模块，起动怠速调速控制模块，正常运行控制模块，工况判断及跳转管理模块，共轨压力控制管理模块，喷射控制模块和通讯控制模块；上面所述的软、硬件系统配合工作，满足现代汽车动力总成控制系统的多输入、多输出、高精度、柔性控制的需求。

主权项

1.一种用于车用柴油机电控高压共轨喷射系统的电子控制单元，其特征在于：所述的硬件平台包括：1)一个微控制器最小系统模块，包括Freescale MPC555单片机、电源处理电路、时钟电路，SRAM，EXFLASH扩展处理电路，BDM接口电路；2)两个串行接口电路，一个为通用串口电路，用于通用串口监控，另一个为针对KWP2000通信协议的电路，用于故障诊断通信；一个LIN线接口电路；两个CAN2.0接口电路，一个用于CCP标定，另一个通用CAN收发；3)一个信号处理模块，用于处理电压、电阻、电流、开关量等信息，输入到单片机的A/D采集口、TPU端口、通用I/O端口PortA、通用I/O端口PortA及SPI端口；4)一个可编程逻辑器件(CPLD)控制模块，与单片机的TPU端口和输出驱动模块相连；包括CPLD芯片电路，JATG下载端口及由单脉冲生成组合逻辑波形的控制代码；5)一个输出驱动模块，连接ECU控制信号到执行器，包括喷油器高速电磁阀驱动、共轨压力调节电磁阀驱动、继电器驱动、EGR电磁阀驱动等；软件平台包括：1)基于扭矩构架的实时多任务控制软件：包括信号采集、处理模块；发动机相位判断及转速计算模块；发动机内、外部扭矩计算及整车扭矩发动机协调管理模块，起动、怠速、调速控制模块，正常运行控制模块，工况判断及跳转管理模块，共轨压力控制管理模块，喷射控制模块等；2)通讯控制模块：包括通用的基本串口通讯监控模块，基于KWP2000协议的故障诊断模块，基于LIN的通讯模块，基于CCP协议的标定控制模块；上面所述的软、硬件系统配合工作，软件系统嵌入在硬件系统中的微处理器MPC555内部，可编程逻辑器件CPLD芯片采用EPM7128STI100-10；软件控制系统中，通过信号采集及处理模块采集发动机所需要的信心，并触发控制信号；所述的硬件系统控制电路扩展了采用CY62137VLL-70ZI芯片的2M静态RAM的和采用了AM29LV160DB-70EI芯片的16M Flash；通过数据总线，地址总线和读写控制电路连接到Freescale MPC555微控制器；BDM采用10针标准接口，并设计有防插反接头及插反后得ECU保护电路；所述硬件系统中的通讯模块，包括两路CAN通讯电路，两路串行通讯电路和一个LIN通讯接口电路；其中CAN通讯电路采用TJA1050芯片，LIN通讯电路采用MC33661芯片，KWP2000通讯采用MC33290芯片，通用串口采用MAX232芯片分别连接到MPC555相应端口；采用TPU多路组合控制喷射，将多路TPU通过非门组合到一路电磁阀驱动输入，用于实现5次甚至更多次数的喷射；高速电磁阀采用三个场效应管，进行高、低端组合驱动，其中，高端驱动采用两个场效应管，分别用于选择高低电压的驱动；高端的驱动高电压是车载电源经过DC/DCS升压后的，可为80-120V，低电压为车载蓄电池电压，可为9-36V；由单片机给出的喷射脉宽经过CPLD编程设计，生成3路逻辑波形，分别作用于场效应管Q1、Q3、Q3，以此来驱动高速电磁阀；并通过低端采样电阻进行电流采样，并通过采用放大器输入到CPLD进行高端电流反馈闭环控制，低端电流不进行闭环控制；电路板设计过程中，采用EMI板级分析，进行电路EMC设计；同时进行电控单元壳体设计，进行电路板与电控单元壳体的耦合散热、抗震、防水设计；所述的电控单元的控制软件采用基于扭矩构架的实时多任务控制软件：包括信号采集、处理模块；发动机相位判断及转速计算模块；发动机内、外部扭矩计算及整车扭矩发动机协调管理模块，起动、怠速、调速控制模块，正常运行控制模块，工况判断及跳转管理模块，共轨压力控制管理模块，喷射控制模块等；软件通讯控制模块包括通用的基本串口通讯监控模块，用于基本参数的监控，基于KWP2000协议的通讯模块，用于发动机及整车故障诊断，基于LIN的通讯模块，用于车辆上部件通讯，基于CCP协议CAN通讯模块，用于控制软件于标定的上位机软件通讯，监控并实时在线修改控制参数，通用CAN通讯模块，用于跟车载其它控制网络通信。