CN112879649B - 峰值保持型电磁阀的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种峰值保持型电磁阀的控制电路。包括：电源端开关器件，第一端用于与电源连接，第二端用于与峰值保持型电磁阀的电源端连接；接地端开关器件，第一端用于与峰值保持型电磁阀的接地端连接，第二端用于与地连接；分压电阻，串联在电源端开关器件的第二端与接地端开关器件的第一端之间；电源端续流二极管，正极用于与地连接，负极与电源端开关器件的第二端连接；接地端续流二极管，正极与接地端开关器件的第一端连接，负极用于与电源连接；储能元件，一端用于与电源连接，另一端用于与地连接。该电路可以提供足够电压驱动峰值保持型电磁阀。

Description

峰值保持型电磁阀的控制电路

技术领域

本发明涉及电路控制技术领域，特别是涉及一种峰值保持型电磁阀的控制电路。

背景技术

在柴油机***中，大部分电磁阀采用蓄电池电压驱动，以控制电磁阀的开闭。驱动方式主要有电压控制和电流控制两种类型，电压控制类型也称为饱和开关型，电流控制类型也称为峰值保持型。

峰值保持型电磁阀的驱动电路主要包括续流二极管和至少一个开关管。各个开关管串联在电磁阀的电源端和蓄电池正极之间、或者电磁阀的接地端和蓄电池负极之间。续流二极管的正极与电磁阀的接地端连接，续流二极管的负极与电磁阀的电源端连接。当所有的开关管都打开时，蓄电池电压加到电磁阀上，电磁阀在电流上升到阈值以上时开启。当所有的开关管都关闭时，电磁阀的电流在续流二极管的作用下逐渐下降，电磁阀在电流下降到阈值以下时关闭。

在实际应用中，经常需要同时驱动多个电磁阀开启，并且长脉宽驱动时各个电磁阀的驱动时间很长，这样容易造成加到各个电磁阀上的蓄电池电压比较低。特别是发动机冷启动时，如果同时驱动多个电磁阀开启，会导致蓄电池电压大幅降低，电磁阀电流上升较慢，电磁阀的开启时间较长，影响柴油机***的正常工作。

发明内容

在柴油机***中，蓄电池经常需要同时驱动多个电磁阀开启，并且长脉宽驱动时各个电磁阀的驱动时间很长。受到蓄电池性能的影响，此时各个电磁阀上的蓄电池电压比较低。而且在发动机刚启动时，特别是冷启动时，蓄电池电压不足，此时各个电磁阀上的蓄电池电压也比较低。如果各个电磁阀上的蓄电池电压比较低，则电池阀的电流上升速度比较慢，电磁阀的开启时间较长，会影响到柴油机***的正常工作。

基于此，有必要提供一种可以提供足够电压驱动峰值保持型电磁阀的控制电路。

一种峰值保持型电磁阀的控制电路，包括：

电源端开关器件，第一端用于与电源连接，第二端用于与峰值保持型电磁阀的电源端连接，用于控制所述峰值保持型电磁阀与所述电源之间的通断；

接地端开关器件，第一端用于与所述峰值保持型电磁阀的接地端连接，第二端用于与地连接，用于控制所述峰值保持型电磁阀与地之间的通断；

分压电阻，串联在所述电源端开关器件的第二端与所述接地端开关器件的第一端之间，用于与所述峰值保持型电磁阀分压；

电源端续流二极管，正极用于与所述地连接，负极与所述电源端开关器件的第二端连接，用于在所述电源端开关器件断开时对所述峰值保持型电磁阀续流；

接地端续流二极管，正极与所述接地端开关器件的第一端连接，负极用于与所述电源连接，用于在所述接地端开关器件断开时对所述峰值保持型电磁阀续流；

储能元件，一端用于与所述电源连接，另一端用于与所述地连接，用于在所述电源的电压等于额定电压和/或所述电源端续流二极管、所述接地端续流二极管续流时存储电能，在所述电源的电压小于额定电压时释放电能。

在其中一个实施例中，还包括：采样模块，分别与所述分压电阻的两端连接，用于测量所述分压电阻的电压，得到所述峰值保持型电磁阀的电流；第一比较模块，与所述采样模块连接，用于将所述峰值保持型电磁阀的电流与开闭阈值电流进行比较，并在所述峰值保持型电磁阀的电流小于开闭阈值电流时生成电流维持信号；逻辑元件，分别与所述第一比较模块、所述电源端开关器件的控制端和所述接地端开关器件的控制端连接，用于基于所述电流维持信号生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，控制所述电源端开关器件的开闭和所述接地端开关器件的开闭。

在其中一个实施例中，还包括：单片机，用于根据所述峰值保持型电磁阀的通断指令生成电流使能信号；所述逻辑元件还与所述单片机连接，用于将所述电流使能信号和所述电流维持信号作逻辑与运算，生成所述电源端开闭控制信号和所述接地端开闭控制信号。

在其中一个实施例中，所述单片机还用于，根据所述开闭阈值电流的切换指令生成开闭阈值电流切换信号；所述第一比较模块还与所述单片机连接，用于根据所述开闭阈值电流切换信号，切换与所述峰值保持型电磁阀的电流比较的开闭阈值电流。

在其中一个实施例中，所述分压电阻串联在所述峰值保持型电磁阀的接地端与所述接地端开关器件的第一端之间；所述控制电路还包括：第二比较模块，与所述采样模块连接，用于将所述峰值保持型电磁阀的电流与短路阈值电流进行比较，并在所述峰值保持型电磁阀的电流大于短路阈值电流时生成接地端过流指示信号；退饱和检测模块，与所述电源端开关器件连接，用于检测所述电源端开关器件的第一端和第二端之间的电压，并在所述电源端开关器件的第一端和第二端之间的电压大于退饱和阈值电压时生成电源端过流指示信号；所述逻辑元件，还与所述第二比较模块和所述退饱和检测模块连接，用于在接收到所述接地端指示信号和所述电源端指示信号中的至少一个时确定所述峰值保持型电磁阀所在支路发生短路，并控制所述电源端开关器件和所述接地端开关器件的断开。

在其中一个实施例中，所述退饱和检测模块为驱动芯片，所述驱动芯片串联在所述电源端开关器件的控制端和所述逻辑元件之间。

在其中一个实施例中，所述逻辑元件还用于，根据所述电流维持信号、所述接地端过流指示信号和所述电源端过流指示信号确定短路类型。

在其中一个实施例中，所述单片机还用于，生成时钟信号；所述逻辑元件还用于，根据所述时钟信号确定所述接地端过流指示信号生成之前的时长，并根据所述接地端过流指示信号生成之前的时长区分短路类型。

在其中一个实施例中，所述逻辑元件还用于，在接收到所述电流使能信号且未接收到所述电流维持信号时确定所述峰值保持型电磁阀所在支路发生断路。

在其中一个实施例中，所述逻辑元件还用于，在所述峰值保持型电磁阀所在支路发生短路或断路时生成指示信号并进行锁存。

上述峰值保持型电磁阀的控制电路，由于电源端开关器件串联在电源与峰值保持型电磁阀的电源端之间，接地端开关器件串联在峰值保持型电磁阀的接地端与地之间，峰值保持型电磁阀在电源端开关器件和接地端开关器件同时闭合时实现开启。由于分压电阻串联在电源端开关器件与接地端开关器件之间，可以在电源端开关器件和接地端开关器件同时闭合时与峰值保持型电磁阀分压，配合实现电压和电流的平缓变化。由于电源端续流二极管的正极接地，电源端续流二极管的负极接在电源端开关器件和峰值保持型电磁阀之间，同时接地端续流二极管的正极接在峰值保持型电磁阀和接地端开关器件之间，接地端续流二极管的负极接电源，峰值保持型电磁阀、分压电阻、电源端续流二极管和接地端续流二极管组成一条连接在电源和地之间的支路，电源端续流二极管和接地端续流二极管在电源端开关器件和接地端开关器件断开时实现续流。由于储能元件的一端接电源，另一端接地，与峰值保持型电磁阀、分压电阻、电源端续流二极管和接地端续流二极管组成的支路并联，可以在电源的电压等于额定电压和/或电源端续流二极管、接地端续流二极管续流时存储电能，进而可以在电源的电压小于额定电压时释放电能，达到在同时驱动多个电磁阀开启、电磁阀驱动时间长、发动机刚启动、发动机冷启动等原因导致蓄电池电压比较低时及时补充电能的效果，从而加快电磁阀的电流上升速度，缩短电磁阀的开启时间，保证柴油机***的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的峰值保持型电磁阀的控制电路的示意图；

图2为一实施例的峰值保持型电磁阀的控制电路中各信号的时序图。

附图标记说明：100-峰值保持型电磁阀，11-电源端开关器件，12-接地端开关器件，20-分压电阻，31-电源端续流二极管，32-接地端续流二极管，40-储能元件，51-采样模块，52-第一比较模块，60-逻辑元件，70-单片机，81-第二比较模块，82-退饱和检测模块。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参阅图1，本发明提供一种峰值保持型电磁阀的控制电路，包括：电源端开关器件11、接地端开关器件12、分压电阻20、电源端续流二极管31、接地端续流二极管32和储能元件40。电源端开关器件11的第一端用于与电源连接，电源端开关器件11的第二端用于与峰值保持型电磁阀100的电源端连接。电源端开关器件11用于控制峰值保持型电磁阀100与电源之间的通断。接地端开关器件12的第一端用于与峰值保持型电磁阀100的接地端连接，接地端开关器件12的第二端用于与地连接。接地端开关器件12用于控制峰值保持型电磁阀100与地之间的通断。分压电阻20串联在电源端开关器件11的第二端与接地端开关器件12的第一端之间。分压电阻20用于与峰值保持型电磁阀100分压。电源端续流二极管31的正极用于与地连接，电源端续流二极管31的负极与电源端开关器件11的第二端连接。电源端续流二极管31用于在电源端开关器件11断开时对峰值保持型电磁阀100续流。接地端续流二极管32的正极与接地端开关器件12的第一端连接，接地端续流二极管32的负极用于与电源连接。接地端续流二极管32用于在接地端开关器件12断开时对峰值保持型电磁阀100续流。储能元件40的一端用于与电源连接，储能元件40的另一端用于与地连接。储能元件40用于在电源的电压等于额定电压和/或电源端续流二极管31、接地端续流二极管32续流时存储电能，在电源的电压小于额定电压时释放电能。

其中，电磁阀(Electromagnetic valve)是用电磁控制的工业设备，用来控制流体的的方向、流量、速度等参数。峰值保持型电磁阀内部设有电感，电感的两端分别为电源端和接地端，电源端与电源连接，接地端与地连接。当电感的电源端和接地端连通时，电感的电流逐渐上升。当电感的电流上升到阈值以上时，电磁阀开启。当电感的电源端和接地端断开时，电感的电流逐渐下降。当电感的电流下降到小于阈值时，电磁阀关闭。

电源端开关器件11为与峰值保持型电磁阀内电感的电源端连接的开关器件，接地端开关器件12为与峰值保持型电磁阀内电感的接地端连接的开关器件。开关器件包括第一端、第二端和控制端。当开关器件的控制端接收到第一电平信号时，开关器件的第一端和开关器件的第二端连通。当开关器件的控制端接收到第二电平信号时，开关器件的第一端和开关器件的第二端断开。第一电平信号和第二电平信号中的一个为高电平信号，第一电平信号和第二电平信号中的另一个为低电平信号。

电源端续流二极管为与峰值保持型电磁阀内电感的电源端连接的续流二极管，接地端续流二极管为与峰值保持型电磁阀内电感的接地端连接的续流二极管。

上述峰值保持型电磁阀的控制电路中，电源端开关器件串联在电源与峰值保持型电磁阀的电源端之间，可以控制峰值保持型电磁阀与电源之间的通断。接地端开关器件串联在峰值保持型电磁阀的接地端与地之间，可以控制峰值保持型电磁阀与地之间的通断。因此只有电源端开关器件和接地端开关器件同时闭合，峰值保持型电磁阀才能开启。这样可以减小线路故障导致的安全风险，提高控制电路的可靠性。而且不需要模数转换(ADC)与额外的控制信号，控制信号简单，适合柴油机多电磁阀驱动应用场景。

分压电阻串联在电源端开关器件与接地端开关器件之间，可以在电源端开关器件和接地端开关器件同时闭合时与峰值保持型电磁阀分压，与峰值保持型电磁阀配合实现电压和电流的平缓变化，对峰值保持型电磁阀起到一定的保护作用。

电源端续流二极管的正极接地，电源端续流二极管的负极接在电源端开关器件和峰值保持型电磁阀之间，同时接地端续流二极管的正极接在峰值保持型电磁阀和接地端开关器件之间，接地端续流二极管的负极接电源，峰值保持型电磁阀、分压电阻、电源端续流二极管和接地端续流二极管组成一条连接在电源和地之间的支路。这样在电源端开关器件和接地端开关器件断开时，电源端续流二极管和接地端续流二极管可以对峰值保持型电磁阀续流。

储能元件的一端接电源，另一端接地，与峰值保持型电磁阀、分压电阻、电源端续流二极管和接地端续流二极管组成的支路并联，可以在电源的电压等于额定电压和/或电源端续流二极管、接地端续流二极管续流时存储电能。而存储的电能可以在电源的电压小于额定电压时释放，这样在同时驱动多个电磁阀开启、电磁阀驱动时间长、发动机刚启动、发动机冷启动等原因导致蓄电池电压比较低时，储能元件可以释放电能进行补充，加快电磁阀的电流上升速度，缩短电磁阀的开启时间，保证柴油机***的正常工作。而且能有效利用电磁阀中的能量，及时让电磁阀中的能量续流至储能元件中，避免过多能量浪费在发热上。

示例性地，电源为蓄电池。

示例性地，电源端开关器件11和接地端开关器件12为MOS(Metal OxideSemiconductor，金属氧化物半导体)管，如NMOS管、PMOS管。此时，开关器件的第一端为漏极，开关器件的第二端为源极，开关器件的控制端为栅极。

示例性地，储能元件40为电容。

在一个实施例中，如图1所示，控制电路还包括：采集模块51、第一比较模块52和逻辑元件60。采样模块51分别与分压电阻20的两端连接。采样模块51用于测量分压电阻20的电压，得到峰值保持型电磁阀100的电流。第一比较模块52与采样模块51连接。第一比较模块52用于将峰值保持型电磁阀100的电流与开闭阈值电流进行比较，并在峰值保持型电磁阀100的电流小于开闭阈值电流时生成电流维持信号。逻辑元件60分别与第一比较模块52、电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端连接。逻辑元件60用于基于电流维持信号生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，控制电源端开关器件11的开闭和接地端开关器件12的开闭。

本实施例中，采样模块51分别与分压电阻20的两端连接，可以测量分压电阻20的电压，进而得到峰值保持型电磁阀100的电流。第一比较模块52与采样模块51连接，可以将峰值保持型电磁阀100的电流与开闭阈值电流进行比较，并在峰值保持型电磁阀100的电流小于开闭阈值电流时生成电流维持信号。逻辑元件60分别与第一比较模块52、电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端连接，可以基于电流维持信号生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，实现对电源端开关器件11的开闭和接地端开关器件12开闭的控制。

具体地，采集模块51包括电压测量设备和计算器，电压测量设备分别与分压电阻20的两端连接，用于测量分压电阻20的电压。计算器分别电压测量设备和第一比较模块52连接，用于根据分压电阻20的电压和分压电阻20的电阻，计算分压电阻20的电流，从而得到峰值保持型电磁阀100的电流。

示例性地，采集模块51还可以包括放大器，放大器串联在计算器和第一比较模块52之间。

示例性地，电压测量设备为电压表。

具体地，第一比较模块52包括第一比较器，第一比较器包括同相输入端、反相输入端和输出端。第一比较器的同相输入端用于输入开闭阈值电流，第一比较器的反相输入端与采集模块51连接，第一比较器的输出端与逻辑元件60连接。当峰值保持型电磁阀100的电流小于开闭阈值电流时，第一比较器的同相输入端的输入大于或等于第一比较器的反相输入端的输入，第一比较器的输出端输出高电平信号，即电流维持信号。当峰值保持型电磁阀100的电流大于或等于开闭阈值电流时，第一比较器的同相输入端的输入小于第一比较器的反相输入端的输入，第一比较器的输出端输出低电平信号，即无信号输出。

示例性地，第一比较器为电压比较器，此时同相输入端和反相输入端输入的是电流信号对应的电压信号。

具体地，逻辑元件60在第一比较模块52输出电流维持信号时，分别向电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端发送第一电平的开闭控制信号，控制电源端开关器件11和接地端开关器件12闭合，即电源端开关器件11的第一端和第二端导通、接地端开关器件12的第一端和第二端导通。逻辑元件60在第一比较模块52无信号输出时，分别向电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端发送第二电平的开闭控制信号，控制电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，即电源端开关器件11的第一端和第二端断开、接地端开关器件12的第一端和第二端断开。

示例性地，逻辑元件60为CPLD(Complex Programming logic device，复杂可编程逻辑器件)。

在一个实施例中，如图1所示，控制电路还包括：单片机70。单片机70用于根据峰值保持型电磁阀100的通断指令生成电流使能信号。逻辑元件60还与单片机70连接，用于将电流使能信号和电流维持信号作逻辑与运算，生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号。

本实施例中，控制电路还包括单片机70，单片机70可以在需要峰值保持型电磁阀100开启时输出电流使能信号，在需要峰值保持型电磁阀100关闭时无电流使能信号输出。逻辑元件60与单片机70连接，可以综合考虑电流使能信号和电流维持信号，生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，对电源端开关器件11和接地端开关器件12进行控制。

具体地，当需要峰值保持型电磁阀100开启时，单片机70输出电流使能信号，电流维持信号与电流使能信号作逻辑与运算，即可根据电流维持信号生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，对电源端开关器件11和接地端开关器件12进行控制，实现峰值保持型电磁阀100开启。当需要峰值保持型电磁阀100关闭时，单片机70无电流使能信号输出，电流维持信号与电流使能信号作逻辑与运算，生成的电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号只会控制电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，实现峰值保持型电磁阀100关闭。

示例性地，单片机70包括GTM(general purpose time module，通用定时器模块)，单片机70通过GTM产生电流使能信号。

逻辑元件60包括第一与门，第一与门包括两个输入端和一个输出端。第一与门的一个输入端与单片机70连接，用于输入电流使能信号；第一与门的另一个输入端与第一比较模块52连接，用于输入电流维持信号；第一与门的输出端分别与电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端连接，输出电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号。

在一个实施例中，如图1所示，单片机70还用于，根据开闭阈值电流的切换指令生成开闭阈值电流切换信号。第一比较模块52还与单片机70连接，用于根据开闭阈值电流切换信号，切换与峰值保持型电磁阀100的电流比较的开闭阈值电流。

在本实施例中，单片机70根据开闭阈值电流的切换指令生成开闭阈值电流切换信号，第一比较模块52可以根据开闭阈值电流切换信号，切换与峰值保持型电磁阀100的电流比较的开闭阈值电流，实现峰值保持型电磁阀驱动需要的二阶维持电流。

具体地，当开闭阈值电流切换信号为一个电平信号时，第一比较模块52采用一个开闭阈值电流；当开闭阈值电流切换信号为另一个电平信号时，第一比较模块52采用另一个开闭阈值电流。两个电平信号分别为高电平信号和低电平信号，对应有信号输出和无信号输出。

第一比较模块52还包括电磁继电器，电磁继电器包括常开触点、常闭触点、动触点和控制端。电磁继电器的控制端输入开闭阈值电流切换信号，电磁继电器的动触点与第一比较模块52连接，电磁继电器的常开触点和常闭触点分别输入两个开闭阈值电流。当电磁继电器的控制端无信号输入时，动触点与常闭触点连接；当电磁继电器的控制端有信号输入时，动触点与常开触点连接，从而实现对输入第一比较模块52的开闭阈值电流进行切换。

示例性地，单片机70包括GTM，单片机70通过GTM产生开闭阈值电流切换信号。

在一个实施例中，如图1所示，分压电阻20串联在峰值保持型电磁阀100的接地端与接地端开关器件12的第一端之间。

相应地，控制电路还包括：第二比较模块81和退饱和检测模块82。第二比较模块81与采样模块51连接。第二比较模块81用于将峰值保持型电磁阀100的电流与短路阈值电流进行比较，并在峰值保持型电磁阀100的电流大于短路阈值电流时生成接地端过流指示信号。退饱和检测模块82与电源端开关器件11连接。退饱和检测模块82用于检测电源端开关器件11的第一端和第二端之间的电压，并在电源端开关器件11的第一端和第二端之间的电压大于退饱和阈值电压时生成电源端过流指示信号。逻辑元件60还与第二比较模块81和退饱和检测模块82连接，用于在接收到接地端指示信号和电源端指示信号中的至少一个时确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路，并控制电源端开关器件11和接地端开关器件12的断开。

在本实施例中，分压电阻20串联在峰值保持型电磁阀100的接地端与接地端开关器件12的第一端之间，可以利用分压电阻20对峰值保持型电磁阀100的接地端进行检测，这样采样不会受到电源端开关器件11和接地端开关器件12的开闭状态的影响。具体来说，第二比较模块81与采样模块51连接，可以将峰值保持型电磁阀100的电流与短路阈值电流进行比较，并在峰值保持型电磁阀100的电流大于短路阈值电流时生成接地端过流指示信号。另外，退饱和检测模块82与电源端开关器件11连接，可以检测电源端开关器件11的第一端和第二端之间的电压，并在电源端开关器件11的第一端和第二端之间的电压大于退饱和阈值电压时生成电源端过流指示信号，从而实现对峰值保持型电磁阀100的电源端进行检测。这样，逻辑元件60在接收到接地端指示信号和电源端指示信号中的至少一个时，可以确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路，并控制电源端开关器件11和接地端开关器件12的断开，实现对峰值保持型电磁阀100的及时保护。

具体地，第二比较模块81包括第二比较器，第二比较器包括同相输入端、反相输入端和输出端。第二比较器的同相输入端与采集模块51连接，第二比较器的反相输入端用于输入短路阈值电流，第二比较器的输出端与逻辑元件60连接。当峰值保持型电磁阀100的电流大于或等于短路阈值电流时，第二比较器的同相输入端的输入大于或等于第二比较器的反相输入端的输入，第二比较器的输出端输出高电平信号，即接地端过流指示信号。当峰值保持型电磁阀100的电流小于短路阈值电流时，第二比较器的同相输入端的输入小于第二比较器的反相输入端的输入，第二比较器的输出端输出低电平信号，即无接地端过流指示信号输出。

示例性地，第二比较器为电压比较器，此时同相输入端和反相输入端输入的是电流信号对应的电压信号。

具体地，退饱和检测模块82可以包括电压测量设备和比较器，电压测量设备分别与电源端开关器件11的第一端和第二端连接，用于测量电源端开关器件11的电压。比较器的同相输入端与电压测量设备连接，比较器的反相输入端用于输入退饱和阈值电压，比较器的输出端与与逻辑元件60连接。当电源端开关器件11的电压大于或等于退饱和阈值电压时，比较器的同相输入端的输入大于或等于比较器的反相输入端的输入，比较器的输出端输出高电平信号，即电源端过流指示信号。当电源端开关器件11的电压小于退饱和阈值电压时，比较器的同相输入端的输入小于比较器的反相输入端的输入，比较器的输出端输出低电平信号，即无电源端过流指示信号输出。

具体地，逻辑元件60包括第一或门，第一或门包括两个输入端和一个输出端。第一或门的一个输入端与第二比较模块81连接，用于输入接地端过流指示信号；第一或门的另一个输入端与退饱和检测模块82连接，用于输入电源端过流指示信号。第一或门将接地端指示信号和电源端指示信号进行逻辑或计算，第一或门的输出端分别与电源端开关器件11的控制端和接地端开关器件12的控制端连接，在接收到接地端指示信号和电源端指示信号中的至少一个时确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路，并控制电源端开关器件11和接地端开关器件12的断开。

在一个实施例中，如图1所示，退饱和检测模块82为驱动芯片，驱动芯片串联在电源端开关器件11的控制端和逻辑元件60之间。

在本实施例中，退饱和检测模块82采用串联在电源端开关器件11的控制端和逻辑元件60之间的驱动芯片，利用驱动芯片自带的功能，在利用驱动芯片为电源端开关器件11提供需要的驱动电压时，还可以利用驱动芯片对电源端开关器件11进行退饱和检测，提高控制电路的集成度。

具体地，驱动芯片是一个带有MOS管退饱和检测与保护功能的集成芯片。电源端开关器件11中MOS管的电流在支路发生短路时迅速上升，当电流大到一定程度后会出现退饱和现象，使得漏极与源极之间电压迅速升高。该集成芯片能检测到退饱和现象，并控制电源端开关器件11中MOS管断开，同时输出电源端过流指示信号到逻辑元件60。

在实际应用中，在接地端开关器件12的控制端和逻辑元件60之间也可以串联驱动芯片，利用驱动芯片为接地端开关器件12提供需要的驱动电压。

在一个实施例中，逻辑元件60还用于，根据电流维持信号、接地端过流指示信号和电源端过流指示信号确定短路类型。

本实施例中，综合考虑电流维持信号、接地端过流指示信号和电源端过流指示信号，即可确定短路类型，有利于故障的排除。

具体地，当峰值保持型电磁阀的电源端和接地端都没有短路时，电流经过电源端开关器件11、电流经过峰值保持型电磁阀100、分压电阻20和接地端开关器件12，有电流维持信号，无电源端过流指示信号和接地端过流指示信号。

当峰值保持型电磁阀的电源端对电源短路时，峰值保持型电磁阀100的电源端与电源连接，电流不经过电源端开关器件11，无电源端过流指示信号；电流经过峰值保持型电磁阀100、分压电阻20和接地端开关器件12，有电流维持信号，无接地端过流指示信号，可以通过接地端开关器件12对峰值保持型电磁阀100进行控制。而且峰值保持型电磁阀100可以通过接地端续流二极管32进行续流。在这种短路类型下，控制电路可以继续工作。

当峰值保持型电磁阀的电源端对地短路时，峰值保持型电磁阀100的电源端与地连接，电流不经过峰值保持型电磁阀100、分压电阻20和接地端开关器件12，无电流维持信号和接地端过流指示信号；电流只经过电源端开关器件11，有电源端过流指示信号。

当峰值保持型电磁阀的接地端对电源短路时，峰值保持型电磁阀100的接地端与电源连接，电流不经过电源端开关器件11和峰值保持型电磁阀100，无电源端过流指示信号；电流只经过分压电阻20和接地端开关器件12，有电流维持信号和接地端过流指示信号。

当峰值保持型电磁阀的接地端对地短路时，峰值保持型电磁阀100的接地端与地连接，电流不经过分压电阻20和接地端开关器件12，无电流维持信号和接地端过流指示信号；电流只经过电源端开关器件11和峰值保持型电磁阀100，开始阶段无电源端过流指示信号，但峰值保持型电磁阀的内阻较小，后续阶段会产生电源端过流指示信号。

当峰值保持型电磁阀的电源端和接地端之间短路时，峰值保持型电磁阀100的电源端和接地端连接，电流不经过峰值保持型电磁阀100，电流只经过电源端开关器件11、分压电阻20和接地端开关器件12，电源端过流指示信号、电流维持信号和接地端过流指示信号都有。

综上，逻辑元件60可以采用下表一确定短路类型：

表一电磁阀短路故障真值表

由表一可知，电源端过流指示信号、接地端过流指示信号和电流维持信号在峰值保持型电磁阀的电源端对地短路时，与峰值保持型电磁阀的接地端对地短路时是一样的。此时可以采用如下方式进行进一步区分：

在一个实施例中，如图1所示，单片机70还用于，生成时钟信号。逻辑元件60还用于，根据时钟信号确定接地端过流指示信号生成之前的时长，并根据接地端过流指示信号生成之前的时长区分短路类型。

当峰值保持型电磁阀的电源端对地短路时，电流只经过电源端开关器件11，而当峰值保持型电磁阀的接地端对地短路时，电流同时经过电源端开关器件11和峰值保持型电磁阀100，因此电源端过流指示信号在峰值保持型电磁阀的电源端对地短路时的产生时间，比在峰值保持型电磁阀的接地端对地短路时的产生时间早得多。在本实施例中，单片机70生成时钟信号，逻辑元件60可以根据时钟信号确定接地端过流指示信号生成之前的时长，进而根据接地端过流指示信号生成之前的时长区分短路类型。

具体地，逻辑元件60可以将在峰值保持型电磁阀的电源端对地短路时电源端过流指示信号的产生时间，与在峰值保持型电磁阀的接地端对地短路时电源端过流指示信号的产生时间取平均值，并将平均值作为时间阈值。当电源端过流指示信号的产生时间小于时间阈值时，短路类型为峰值保持型电磁阀的电源端对地短路；当源端过流指示信号的产生时间大于或等于时间阈值时，短路类型为峰值保持型电磁阀的接地端对地短路。

示例性地，单片机70包括GTM，单片机70通过GTM产生时钟信号。

在一个实施例中，逻辑元件60还用于，在接收到电流使能信号且未接收到电流维持信号时确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生断路。

当逻辑元件60未接收到电流使能信号时，电源端开关器件11和接地端开关器件12都是断开的，虽然没有电流维持信号，但是并不能确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生断路。本实施例中，逻辑元件60综合考虑电流使能信号和电流维持信号，在接收到电流使能信号且未接收到电流维持信号时，才确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生断路，可以保证判断的准确性。

具体地，逻辑元件60包括第一非门和第二与门，第一非门包括一个输入端和一个输出端，第二与门包括两个输入端和一个输出端。第一非门的输入端用于输入电流维持信号，第一非门的输出端与第二与门的一个输入端连接，第二与门的另一个输入端用于输入电流使能信号，第二与门的输出端用于输出断路指示信号。

在实际应用中，逻辑元件60包括两个D触发器，一个D触发器锁存电流使能信号，另一个D触发器在电流使能信号为高电平时获取电流维持信号并进行锁存。如果锁存到电流维持信号，则说明峰值保持型电磁阀100所在支路没有发生断路。如果锁存到电流使能信号，则在未锁存到电流维持信号时，确定峰值保持型电磁阀100所在支路发生断路。这里可以增设一个选择器，采用电流使能信号的锁存结果来进行选择，锁存到电流使能信号时，电流维持信号的锁存结果确定峰值保持型电磁阀100所在支路是否发生断路；未锁存到电流使能信号时，电流维持信号的锁存结果无法确定峰值保持型电磁阀100所在支路是否发生断路，即判断结果无效。

在一个实施例中，逻辑元件60还用于，在峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路或断路时生成指示信号并进行锁存。

本实施例中，逻辑元件60在峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路或断路时生成指示信号并进行锁存，可以在控制电源端开关器件11和接地端开关器件12断开之后，维持这个状态不变，避免在有故障的情况下控制电源端开关器件11和接地端开关器件12连通。

具体地，逻辑元件60还包括两个D触发器，一个D触发器在峰值保持型电磁阀100所在支路发生短路时生成短路指示信号并进行锁存，另一个D触发器在峰值保持型电磁阀100所在支路发生断路时生成断路指示信号并进行锁存。

另外，逻辑元件60可以将短路指示信号和断路指示信号发送给单片机70，控制软件只需要在每次驱动之前读取故障诊断状态即可，不需要实时读取，简化了控制软件的故障诊断逻辑。

在实际应用中，单片机70设有I/O(input/output，输入/输出)模块，可以向逻辑元件60输出清零信号，清零信号用于清除所有D触发器的锁存信号，在软件完成读取短路与断路故障指示后，可以复位D触发器用于后续的故障诊断。

在本实施例中，故障诊断不需要控制软件的参与，完全由CPLD获取电磁阀的短路与断路故障，外部只需要增加一个简单的比较电路，极大地降低了控制软件的故障诊断难度，提高了故障诊断的可靠性。而且响应时间只有几纳秒，远远快过采用硬件加软件故障诊断方案的微秒级响应时间，有利于电磁阀线圈与驱动电路的保护。

请参阅图2，峰值保持型电磁阀的控制过程包括驱动前(T0)、一阶维持电流(T1、T2)、二阶维持电流(T3、T4)与驱动关闭(T5)四个阶段。下面对每个阶段的实际工作情况进行分别描述。

驱动前(T0)阶段：所有信号处于低电平无效状态，电磁阀中无电流。此阶段并没有具体的时间长度，泛指电磁阀上次工作结束后或从未开始工作到下一次准备开始驱动前的一段时间。T0阶段主要用于软件读取上次电磁阀工作时的故障诊断状态，即通过单片机I/O口读取短路指示与断路指示状态。读取完成后，通过清零信号复位触发器的输出状态。清零信号在T0阶段输出低电平清零，之后一直置高直到下次清零。T0阶段保证了每次驱动之前故障诊断状态的一致性。

一阶维持电流(T1、T2)阶段：电流使能信号为高电平，电流维持信号为高电平，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为高电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12导通，峰值保持型电磁阀100与电源和地形成回路，峰值保持型电磁阀100的电流上升，直到大于开闭阈值电流，T1阶段结束。

峰值保持型电磁阀100的电流上升到大于开闭阈值电流时，电流维持信号变成低电平，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为低电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，峰值保持型电磁阀100的电流继续从电源端续流二极管31和接地端续流二极管32续流，为储能元件40充电，峰值保持型电磁阀100的电流下降。

峰值保持型电磁阀100的电流下降到小于开闭阈值电流时，电流维持信号变成高电平，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为高电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12导通，峰值保持型电磁阀100与电源和地形成回路，峰值保持型电磁阀100的电流重新上升。

如此重复，直到开闭阈值电流切换信号变换电平，如从低电平变成高电平，此时T2阶段结束。

二阶维持电流(T3、T4)阶段：开闭阈值电流切换时，峰值保持型电磁阀100的电流维持在切换前的开闭阈值电流附近。以切换前的开闭阈值电流高于切换后的开闭阈值电流为例，此时电流维持信号变成低电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，峰值保持型电磁阀100的电流继续从电源端续流二极管31和接地端续流二极管32续流，为储能元件40充电，峰值保持型电磁阀100的电流下降，直到小于切换后的开闭阈值电流，此时T3阶段结束。

峰值保持型电磁阀100的电流下降到小于切换后的开闭阈值电流时，电流维持信号变成高电平，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为高电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12导通，峰值保持型电磁阀100与电源和地形成回路，峰值保持型电磁阀100的电流上升。

峰值保持型电磁阀100的电流上升到大于切换后的开闭阈值电流时，电流维持信号变成低电平，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为低电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，峰值保持型电磁阀100的电流继续从电源端续流二极管31和接地端续流二极管32续流，为储能元件40充电，峰值保持型电磁阀100的电流下降。

如此重复，直到电流使能信号变成低电平，此时T4阶段结束。

驱动关闭(T5)阶段：当电流使能信号由高电平有效状态切换至低电平无效状态时，即表示本次驱动结束，电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号均为低电平，电源端开关器件11和接地端开关器件12断开，峰值保持型电磁阀100的电流继续从电源端续流二极管31和接地端续流二极管32续流，为储能元件40充电，峰值保持型电磁阀100的电流下降到0。

在实际应用中，电流维持信号、电源端过流指示信号、接地端过流指示信号等可以采用高电平作为有效电平，低电平作为无效电平；也可以采用低电平作为有效电平，高电平作为无效电平。以电源端过流指示信号和接地端过流指示信号采用低电平作为有效电平为例，故障诊断过程如下：

如图2所示，在短路故障诊断时，电源端过流指示信号和接地端过流指示信号分别取反后经过逻辑与运算作为D触发器1的输入，D触发器1的输出取反后，分别与电源端开闭控制信号、接地端开闭控制信号进行逻辑与运算，可以在短路故障时控制电源端开关器件和接地端开关器件断开，对电磁阀进行保护。

如图2所示，断路故障诊断时，电流使能信号为有效高电平时，D触发器2捕获该电平并锁存为高电平输出。T1窗口期电磁阀的电流上升到一阶维持电流阈值后，电流维持信号为高电平并D触发器3捕获锁存。D触发器2的锁存输出作为二选一选择器的选择开关，当二选一选择器的选择开关为0，则输出始终为高电平；当二选一选择器的选择开关为1，则输出为D触发器3的锁存信号。即只有在D触发器2锁存到电流使能信号时，D触发器输出高电平则无断路，否则有断路，避免直接采用D触发器3作为输出而在没有驱动的情况下发生误诊断。

短路类型中存在有电流使能信号，但检测不到维持电流信号的现象，与断路故障现象相同。但是短路类型还会根据电源端过流指示信号和接地端过流指示信号进行确定，加上短路故障对***的危害比断路故障大，控制软件在判断故障时会优先判断短路故障，在没有短路故障的前提下才会识别断路故障，因此不会存在误诊断。

可以理解，上述逻辑元件还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式，只要其能够达到完成驱动控制和故障诊断的功能即可。

此外，尽管在上述这些实施例中使用D触发器，但可替换地，可以使用JK触发器。

上述电路可以应用于一阶维持电流驱动、二阶维持电流驱动等峰值保持型电磁阀。峰值保持型电磁阀驱动一般采用一阶或两阶维持电流波形，先给电磁阀线圈施加驱动电压，让电磁阀线圈电流上升到一个峰值电流，再根据峰值电流是否需要维持进而施加调制电流，如果不需要峰值维持，则只有单尖峰加一阶维持电流；需要峰值维持电流，则有两阶维持电流，上述电路对电流波形都能很好支撑，只需要适当调整电流阈值切换信号的脉宽即可。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种峰值保持型电磁阀的控制电路，其特征在于，包括：

电源端开关器件(11)，第一端用于与电源连接，第二端用于与峰值保持型电磁阀(100)的电源端连接，用于控制所述峰值保持型电磁阀(100)与所述电源之间的通断；

接地端开关器件(12)，第一端用于与所述峰值保持型电磁阀(100)的接地端连接，第二端用于与地连接，用于控制所述峰值保持型电磁阀(100)与地之间的通断；

分压电阻(20)，串联在所述电源端开关器件(11)的第二端与所述接地端开关器件(12)的第一端之间，用于与所述峰值保持型电磁阀(100)分压；

电源端续流二极管(31)，正极用于与所述地连接，负极与所述电源端开关器件(11)的第二端连接，用于在所述电源端开关器件(11)断开时对所述峰值保持型电磁阀(100)续流；

接地端续流二极管(32)，正极与所述接地端开关器件(12)的第一端连接，负极用于与所述电源连接，用于在所述接地端开关器件(12)断开时对所述峰值保持型电磁阀(100)续流；

储能元件(40)，一端用于与所述电源连接，另一端用于与所述地连接，用于存储电能或者释放电能，存储电能是在所述电源的电压等于额定电压和/或所述电源端续流二极管(31)、所述接地端续流二极管(32)续流时，释放电能是在所述电源的电压小于额定电压时。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：

采样模块(51)，分别与所述分压电阻(20)的两端连接，用于测量所述分压电阻(20)的电压，得到所述峰值保持型电磁阀(100)的电流；

第一比较模块(52)，与所述采样模块(51)连接，用于将所述峰值保持型电磁阀(100)的电流与开闭阈值电流进行比较，并在所述峰值保持型电磁阀(100)的电流小于开闭阈值电流时生成电流维持信号；

逻辑元件(60)，分别与所述第一比较模块(52)、所述电源端开关器件(11)的控制端和所述接地端开关器件(12)的控制端连接，用于基于所述电流维持信号生成电源端开闭控制信号和接地端开闭控制信号，控制所述电源端开关器件(11)的开闭和所述接地端开关器件(12)的开闭。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，还包括：

单片机(70)，用于根据所述峰值保持型电磁阀(100)的通断指令生成电流使能信号；

所述逻辑元件(60)还与所述单片机(70)连接，用于将所述电流使能信号和所述电流维持信号作逻辑与运算，生成所述电源端开闭控制信号和所述接地端开闭控制信号。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述单片机(70)还用于，根据所述开闭阈值电流的切换指令生成开闭阈值电流切换信号；

所述第一比较模块(52)还与所述单片机(70)连接，用于根据所述开闭阈值电流切换信号，切换与所述峰值保持型电磁阀(100)的电流比较的开闭阈值电流。

5.根据权利要求3或4所述的控制电路，其特征在于，所述分压电阻(20)串联在所述峰值保持型电磁阀(100)的接地端与所述接地端开关器件(12)的第一端之间；所述控制电路还包括：

第二比较模块(81)，与所述采样模块(51)连接，用于将所述峰值保持型电磁阀(100)的电流与短路阈值电流进行比较，并在所述峰值保持型电磁阀(100)的电流大于短路阈值电流时生成接地端过流指示信号；

退饱和检测模块(82)，与所述电源端开关器件(11)连接，用于检测所述电源端开关器件(11)的第一端和第二端之间的电压，并在所述电源端开关器件(11)的第一端和第二端之间的电压大于退饱和阈值电压时生成电源端过流指示信号；

所述逻辑元件(60)，还与所述第二比较模块(81)和所述退饱和检测模块(82)连接，用于在接收到所述接地端指示信号和所述电源端指示信号中的至少一个时确定所述峰值保持型电磁阀(100)所在支路发生短路，并控制所述电源端开关器件(11)和所述接地端开关器件(12)的断开。

6.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述退饱和检测模块(82)为驱动芯片，所述驱动芯片串联在所述电源端开关器件(11)的控制端和所述逻辑元件(60)之间。

7.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑元件(60)还用于，根据所述电流维持信号、所述接地端过流指示信号和所述电源端过流指示信号确定短路类型。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述单片机(70)还用于，生成时钟信号；

所述逻辑元件(60)还用于，根据所述时钟信号确定所述接地端过流指示信号生成之前的时长，并根据所述接地端过流指示信号生成之前的时长区分短路类型。

9.根据权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑元件(60)还用于，在接收到所述电流使能信号且未接收到所述电流维持信号时确定所述峰值保持型电磁阀(100)所在支路发生断路。

10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述逻辑元件(60)还用于，在所述峰值保持型电磁阀(100)所在支路发生短路或断路时生成指示信号并进行锁存。

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