【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柴油机电子控制，特别是涉及一种基于fpga的集成式电磁阀驱动系统。
技术介绍
1、在柴油机的喷射系统中，需要对单体泵电磁阀或喷油器电磁阀等执行器的驱动电流进行精确控制，以达到精确控制喷油量、确保发动机最佳性能的目的。对于电磁阀的驱动一般采用峰值-保持电流的形式，峰值-保持电流的控制方式决定了整个喷射系统的各项性能，因此对驱动系统的要求日益增高，主要存在以下几方面要求：(1)面对不同型号不同性能的电磁阀，需要驱动系统重新进行参数匹配，对峰值保持型电流的各项参数进行调整；一般来说，如果需要针对特定电磁阀进行参数匹配，需要重新对电子控制系统进行开发，极大地增加了开发时间和开发成本，造成了明显的资源浪费，因此，需要一种可自由调整各项控制参数、可适应不同型号不同性能电磁阀的驱动系统；(2)峰值-保持电流的控制需要高压电压源，在实车上难以寻找可适配的高压源；同时，用户需要收集驱动系统的各项运行数据用作判定系统是否正常工作，如何将驱动系统各个单元以最小的空间成本集成在一起，也成为了驱动系统设计的问题之一；(3)车上的用电设备日益增多，对于驱动系统的设计来说，需要在一定程度上减轻对外界的电磁干扰；(4)驱动系统中各个单元的控制需要精确到ms甚至μs级，因此需要驱动系统的迅速响应，达到精确控制的目的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，以提高驱动系统的通用性、精确性、集成度、电磁兼容性能以及工作可靠性。
2、为实现上述目的，本专
3、本专利技术提供一种基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，包括：发动机电控系统的mcu、fpga、dc-dc升压单元、电磁阀驱动单元、电磁阀、通讯单元以及pc机；所述fpga分别与mcu、dc-dc升压单元、电磁阀驱动单元以及通讯单元连接；所述电磁阀驱动单元分别与dc-dc升压单元以及电磁阀连接；所述通讯单元与pc机连接；
4、所述mcu用于产生驱动信号并发送至fpga；
5、所述fpga采用电压电流双闭环控制方式，基于驱动信号控制dc-dc升压单元产生高压电压源；
6、所述电磁阀驱动单元采用电流闭环控制方式，基于驱动信号和高压电压源控制流经电磁阀的电流；
7、所述fpga通过通讯单元将dc-dc升压单元和电磁阀驱动单元采集的电流数据上传至pc机；
8、所述pc机通过上传的电流数据进行故障诊断及性能老化分析。
9、可选地，所述dc-dc升压单元包括：低压电压源、高压电压源、电感、电容、第一二极管、第一开关管、dc-dc开关管驱动信号输出模块、dc-dc电流采集模块以及电压采集模块；
10、所述低压电压源由蓄电池提供；所述低压电压源经由电感连接所述第一二极管的正极以及所述第一开关管的源极；所述dc-dc开关管驱动信号输出模块分别连接fpga以及所述第一开关管的栅极；所述第一二极管的负极分别连接所述高压电压源以及所述电容的一端；所述电容的另一端接地；所述dc-dc电流采集模块分别连接fpga以及所述第一开关管的漏极；所述电压采集模块分别连接所述高压电压源以及所述fpga。
11、可选地，所述dc-dc电流采集模块用于采集流经第一开关管的电流信号，经过硬件/数字滤波之后将电流信号转换为数字信号，作为电流采样值i_dcdc输入fpga；所述电压采集模块用于采集高压电压源的电压信号，将电压信号转换为数字信号，作为电压采样值v_dcdc输入fpga。
12、可选地，所述fpga采用电压电流双闭环控制方式，基于驱动信号控制dc-dc升压单元产生高压电压源，具体包括：
13、所述fpga对驱动信号的电平进行采集；
14、当驱动信号为高电平时，进入禁用模式，fpga通过dc-dc开关管驱动信号输出模块向第一开关管输出关闭信号，使得第一开关管始终保持关闭状态，dc-dc升压单元暂时停用；
15、当驱动信号为低电平时，dc-dc升压单元正常工作，fpga根据电流采样值和电压采样值在工作模式和保持模式之间跳转，生成高压电压源。
16、可选地，所述fpga根据电流采样值和电压采样值在工作模式和保持模式之间跳转，生成高压电压源，具体包括：
17、在fpga中预设i_dcdc、v_dcdc的上下限阈值，其中i_dcdc的上下限阈值分别为ih_dcdc和il_dcdc，v_dcdc的上下限阈值分别为vh_dcdc和vl_dcdc；
18、fpga将采集到的v_dcdc与vh_dcdc、vl_dcdc进行比较；
19、当v_dcdc>vh_dcdc时进入保持模式；保持模式中，fpga通过dc-dc开关管驱动信号输出模块向第一开关管输出关闭信号，第一开关管关闭；
20、当v_dcdc<vl_dcdc时进入工作模式；工作模式中，若i_dcdc<il_dcdc，fpga通过dc-dc开关管驱动信号输出模块向第一开关管输出开启信号，第一开关管导通，电感开始蓄能；若i_dcdc>ih_dcdc，fpga通过dc-dc开关管驱动信号输出模块向第一开关管输出关闭信号，第一开关管关闭。
21、可选地，所述电磁阀驱动单元包括：驱动开关管驱动信号输出模块、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及驱动单元电流采集模块；
22、所述驱动开关管驱动信号输出模块分别连接fpga、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极以及第四开关管的栅极；所述第二开关管的源极连接高压电压源；所述第二开关管的漏极分别连接第二二极管的负极、第三二极管的负极以及电磁阀的一端；所述第三开关管的漏极连接低压电压源；所述第三开关管的源极连接第二二极管的正极；所述第三二极管的正极接地；所述第四开关管的源极分别连接电磁阀的另一端以及第四二极管的正极；所述第四二极管的负极连接高压电压源；所述驱动单元电流采集模块分别连接所述第四开关管的漏极以及fpga。
23、可选地，所述驱动开关管驱动信号输出模块接收来自fpga的控制信号，对第二开关管、第三开关管和第四开关管进行栅极驱动；在峰值-保持电流的峰值阶段，由高压电压源进行控制，驱动开关管驱动信号输出模块对第二开关管和第四开关管进行栅极驱动；在峰值-保持电流的保持阶段，由低压电压源进行控制，驱动开关管驱动信号输出模块对第三开关管和第四开关管进行栅极驱动。
24、可选地，所述驱动单元电流采集模块用于采集流经电磁阀的电流，通过硬件/数字滤波后将电流信号转换为数字信号，作为电流采样值i_sv输入进fpga中用于电流闭环控制。
25、可选地，所述电磁阀驱动单元采用电流闭环控制方式，基于驱动信号和高压电压源控制流经电磁阀的电流，具体包括：
26、在fpga中预设峰值电流上限值ih_peak、峰值电流下限值il_peak、峰值电流持续时间t_peak、保本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，包括：发动机电控系统的MCU、FPGA、DC-DC升压单元、电磁阀驱动单元、电磁阀、通讯单元以及PC机；所述FPGA分别与MCU、DC-DC升压单元、电磁阀驱动单元以及通讯单元连接；所述电磁阀驱动单元分别与DC-DC升压单元以及电磁阀连接；所述通讯单元与PC机连接；
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述DC-DC升压单元包括：低压电压源、高压电压源、电感、电容、第一二极管、第一开关管、DC-DC开关管驱动信号输出模块、DC-DC电流采集模块以及电压采集模块；
3.根据权利要求2所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述DC-DC电流采集模块用于采集流经第一开关管的电流信号，经过硬件/数字滤波之后将电流信号转换为数字信号，作为电流采样值I_DCDC输入FPGA；所述电压采集模块用于采集高压电压源的电压信号，将电压信号转换为数字信号，作为电压采样值V_DCDC输入FPGA。
4.根据权利要求3所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特
5.根据权利要求4所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述FPGA根据电流采样值和电压采样值在工作模式和保持模式之间跳转，生成高压电压源，具体包括：
6.根据权利要求2所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述电磁阀驱动单元包括：驱动开关管驱动信号输出模块、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及驱动单元电流采集模块；
7.根据权利要求6所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述驱动开关管驱动信号输出模块接收来自FPGA的控制信号，对第二开关管、第三开关管和第四开关管进行栅极驱动；在峰值-保持电流的峰值阶段，由高压电压源进行控制，驱动开关管驱动信号输出模块对第二开关管和第四开关管进行栅极驱动；在峰值-保持电流的保持阶段，由低压电压源进行控制，驱动开关管驱动信号输出模块对第三开关管和第四开关管进行栅极驱动。
8.根据权利要求7所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述驱动单元电流采集模块用于采集流经电磁阀的电流，通过硬件/数字滤波后将电流信号转换为数字信号，作为电流采样值I_SV输入进FPGA中用于电流闭环控制。
9.根据权利要求8所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述电磁阀驱动单元采用电流闭环控制方式，基于驱动信号和高压电压源控制流经电磁阀的电流，具体包括：
10.根据权利要求9所述的基于FPGA的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述使用峰值电流上下限值进行电流闭环控制，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，包括：发动机电控系统的mcu、fpga、dc-dc升压单元、电磁阀驱动单元、电磁阀、通讯单元以及pc机；所述fpga分别与mcu、dc-dc升压单元、电磁阀驱动单元以及通讯单元连接；所述电磁阀驱动单元分别与dc-dc升压单元以及电磁阀连接；所述通讯单元与pc机连接；
2.根据权利要求1所述的基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述dc-dc升压单元包括：低压电压源、高压电压源、电感、电容、第一二极管、第一开关管、dc-dc开关管驱动信号输出模块、dc-dc电流采集模块以及电压采集模块；
3.根据权利要求2所述的基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述dc-dc电流采集模块用于采集流经第一开关管的电流信号，经过硬件/数字滤波之后将电流信号转换为数字信号，作为电流采样值i_dcdc输入fpga；所述电压采集模块用于采集高压电压源的电压信号，将电压信号转换为数字信号，作为电压采样值v_dcdc输入fpga。
4.根据权利要求3所述的基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述fpga采用电压电流双闭环控制方式，基于驱动信号控制dc-dc升压单元产生高压电压源，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于fpga的集成式电磁阀驱动系统，其特征在于，所述fpga根据电流采样值和电压采样值在工作模式和保持模式之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张付军，占若松，崔涛，王兵兵，王尚炎，章振宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。