CN114649934A - 升压装置、升压装置的控制方法及存储介质 - Google Patents

升压装置、升压装置的控制方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种升压装置，包括：电源模块部；微处理器部；升压模块部，用于将输入侧的电压升压成目标设定电压；增压模块部，用于对升压模块部的输入电压进行增压；开关模块部，用于对是否使增压模块部工作进行切换；电流监控模块部，用于对位于升压模块部的输入侧的电流检测电阻的电流进行检测；输入电压监控模块部，用于对电流检测电阻与开关模块部之间的输入电压进行检测；输出电压监控模块部，用于对升压模块部的输出电压进行检测；以及驱动控制部，在输入电压监控模块部检测到的输入电压小于预定值时控制开关模块部进行动作以使增压模块部工作，使得输入电压大于等于预定值的状态维持预定时间以上。

Description

升压装置、升压装置的控制方法及存储介质
技术领域
本发明涉及一种升压装置、升压装置的控制方法及存储介质。
背景技术
在缸内直喷技术中，一般会使用升压(Boost)回路来对电源电压进行升压。
图4是示出这种现有升压回路的一个示例的电路图。该升压回路的工作原理如下：在点火(IGN)开关上电后，当微处理器(MPU)检测到来自加速踏板传感器的加速信号时，立即向电源模块部输送一个低电平信号，此时继电器(PTIGN2)导通，升压模块部开始工作，同时电流监控模块部和电压监控模块部开始正常工作；当B点监控到的电压值达到软件处理机制中预先设定的目标设定电压时，驱动控制部(驱动控制IC)向A点输出高电平信号,使得升压模块部停止工作,此时喷油嘴驱动模块部开始工作；喷油嘴驱动模块部开始工作后不久，B点监控到的电压值又会变得小于目标设定电压,此时驱动控制部又立即向A点输出低电平信号来使MOSFET1断开,升压模块部又立即开始升压。
此外，车辆侧电源(VBTT)的输出电压经过外部的继电器(PTIGN2)以及线束输出给车辆上的各个单元，PTIGN2作为ECU单元的一个重要电源部件用于给升压回路提供电压。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，当车辆长期未使用时，会造成电瓶亏电，在车辆启动的瞬间会造成电压突然掉落，并且线束老化以及继电器、连接器接触不良也会导致线阻增加，由于这些原因，会使得PTIGN2的电压瞬间掉落到临界点(5V)以下，持续时间约300ms。此时，驱动控制IC会以极高的频率向控制升压的MOSFET1的栅极输出高电平信号，MOSFET1的断开时间极短，因而会长时间有11A～12.5A的大电流流向MOSFET1，热量损失不断增加，温度迅速升高从而导致MOSFET1烧损。烧损后的MOSFET1会成为短路状态，于是持续大电流会流向电流检测电阻R1,从而导致电流检测电阻R1烧损。电流检测电阻R1烧损后会成为开路，电感L1的反电势会作用于驱动控制IC，从而导致驱动控制IC烧损。
用于解决技术问题的技术方案
本发明鉴于上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种升压装置以及升压装置的控制方法，即使在车辆启动瞬间位于车辆侧与ECU侧之间的输入电压瞬间掉落到临界点以下的情况下，也能够保护升压装置的各个部件不被烧损。
本发明的升压装置的第一方式中，包括：电源模块部，该电源模块部用于向微处理器部、驱动控制部、升压模块部进行供电；微处理器部，该微处理器部在检测到来自加速踏板传感器的信号时，指令所述电源模块部向所述驱动控制部、所述升压模块部进行供电；升压模块部，该升压模块部用于将输入侧的电压升压成目标设定电压；增压模块部，该增压模块部用于对所述升压模块部的输入电压进行增压；开关模块部，该开关模块部用于对是否使所述增压模块部工作进行切换；电流监控模块部，该电流监控模块部用于对位于所述升压模块部的输入侧的电流检测电阻的电流进行检测；输入电压监控模块部，该输入电压监控模块部用于对所述电流检测电阻与所述开关模块部之间的输入电压进行检测；输出电压监控模块部，该输出电压监控模块部用于对所述升压模块部的输出电压进行检测；以及驱动控制部，该驱动控制部在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压小于预定值时控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部工作，使得所述输入电压大于等于所述预定值的状态维持预定时间以上。
本发明的升压装置的第二方式在所述第一方式中，优选为，所述驱动控制部在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压大于等于所述预定值时控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部不工作。
本发明的升压装置的第三方式在所述第一或第二方式中，优选为，在所述输出电压监控模块部检测到的输出电压达到所述目标设定电压时，喷油嘴驱动模块部开始工作以驱动喷油嘴进行喷油，并且所述驱动控制部指令所述升压模块部停止工作，在所述喷油嘴驱动模块开始工作后所述输出电压监控模块部检测到的输出电压变得小于所述目标设定电压时，所述驱动控制部指令所述升压模块部再次开始工作。
本发明的升压装置的第四方式在所述第一或第二方式中，优选为，所述预定值为5V，所述预定时间为300ms。
本发明的升压装置的控制方法的第五方式中，包括如下步骤：微处理器部在检测到来自加速踏板传感器的信号时，指令电源模块部向驱动控制部、升压模块部进行供电的步骤；输入电压监控模块部对位于所述升压模块部的输入侧的电流检测电阻与开关模块部之间的输入电压进行检测的步骤；以及在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压小于预定值时，所述驱动控制部控制所述开关模块部进行动作以使增压模块部工作，使得所述输入电压大于等于所述预定值的状态维持预定时间以上的步骤。
本发明的升压装置的控制方法的第六方式在所述第五方式中，优选为，还包括：在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压大于等于所述预定值时，所述驱动控制部控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部不工作的步骤。
本发明的升压装置的控制方法的第七方式在所述第五或第六方式中，优选为，在输出电压监控模块部检测到的输出电压达到目标设定电压时，喷油嘴驱动模块部开始工作以驱动喷油嘴进行喷油，并且所述驱动控制部指令所述升压模块部停止工作，在所述喷油嘴驱动模块开始工作后所述输出电压监控模块部检测到的输出电压变得小于所述目标设定电压时，所述驱动控制部指令所述升压模块部再次开始工作。
本发明的升压装置的控制方法的第八方式在所述第五或第六方式中，优选为，所述预定值为5V，所述预定时间为300ms。
本发明的存储介质存储有如下程序，该程序用于执行上述第五至第八方式中的升压装置的控制方法。
发明效果
根据本发明的升压装置及其控制方法，即使在车辆启动瞬间位于车辆侧与ECU侧之间的输入电压瞬间掉落到临界点以下的情况下，也能够保护升压装置的各个部件不被烧损。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置的电路图。
图2A和2B用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置中的增压模块部的变形例的电路图。
图3是用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置的控制方法的流程图。
图4是示出现有升压回路的一个示例的电路图。
具体实施方式
下面，对于本发明所涉及的升压装置以及升压装置的控制方法的优选实施方式使用附图进行说明。在各附图中，对于相同或相当的部分，附加相同标号进行说明。
<升压装置的结构>
图1是用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置的电路图。
本发明的升压装置例如设置于缸内直喷发动机，用于对来自电源的电压进行升压，从而使喷油嘴驱动模块部5驱动喷油嘴进行喷油。升压装置包括：电源模块部4、微处理器部(MPU)10、升压模块部2、电流监控模块部1、输出电压监控模块部3、输入电压监控模块部6、驱动控制部9、开关模块部7、增压模块部8。
此外，升压装置设置在ECU侧；继电器PTIGN2、点火开关(IGN开关)、车辆侧电源VBATT设置在车辆侧。
在点火开关(IGN开关)上电后，当微处理器部10检测到来自加速踏板传感器的加速信号时，立即向电源模块部4发送一个低电平信号，此时继电器PTIGN2导通，升压模块部2开始工作。
电源模块部4的一端与继电器PTIGN2连接，电源模块部4的另一端与微处理器部10和驱动控制部9连接，用于向微处理器部10、驱动控制部9、升压模块部2进行供电。
微处理器部10在检测到来自加速踏板传感器的加速信号时，指令电源模块部4向驱动控制部9、升压模块部2进行供电。
升压模块部2用于将来自电源的电压升压成目标设定电压Umax。升压模块部2包括第一晶体管MOSFET1、第一电感L1、第一二极管D2、第一电阻R2、以及第一电容C1。
第一电感L1的一端与电流检测电阻R1的一端连接，第一电感L1的另一端与第一晶体管MOSFET1的漏极和第一二极管D2的阳极连接。第一晶体管MOSFET1的漏极与第一电感L1的另一端和第一二极管D2的阳极连接，第一晶体管MOSFET1的源极接地，第一晶体管MOSFET1的栅极与第一电阻R2的一端连接且连接到驱动控制部9。
第一二极管D2的阳极与第一电感L1的另一端和第一晶体管MOSFET1的漏极连接，第一二极管D2的阴极与第一电容C1的一端连接且连接到输出电压监控模块部3和喷油嘴驱动模块部5。第一电容C1的一端与第一二极管D2的阴极连接，第一电容C1的另一端接地。第一电阻R2的一端与第一晶体管MOSFET1的栅极连接，第一电阻R2的另一端接地。
电流监控模块部1通过电流检测电阻R1对流向升压模块部2的电流进行检测，并将检测结果发送到驱动控制部9。电流检测电阻R1连接在开关模块部7与升压模块部2的第一电感L1的一端之间
输出电压监控模块部3用于对升压模块部2的输出电压即B点的电压进行检测，并将检测结果发送到驱动控制部9。输出电压监控模块部3包括第二电阻R3和第二电容C2。第二电阻R3的一端与升压模块部2的输出端即B点连接，第二电阻R3的另一端与第二电容C2的一端连接且连接到驱动控制部9。第二电容C2的一端与第二电阻R3的另一端连接，第二电容C2的另一端接地。
输入电压监控模块部6用于对电流检测电阻R1与开关模块部7之间的C点的输入电压进行检测。输入电压监控模块部6包括第三电阻R4和第三电容C3。第三电阻R4的一端与电流检测电阻R1的另一端和开关模块部7连接，第三电阻R4的另一端与第三电容C3的一端和驱动控制部9连接。第三电容C3的一端与第三电阻R4的另一端和驱动控制部9连接，第三电容C3的另一端接地。
开关模块部7用于对是否使增压模块部8工作进行切换。开关模块部7包括第二晶体管MOSFET2和第三晶体管MOSFET3。第二晶体管MOSFET2的漏极与继电器PTIGN2和第三晶体管MOSFET3的漏极连接，第二晶体管MOSFET2的源极与电流检测电阻R1的另一端、增压模块部8和输入电压监控模块部6连接，第二晶体管MOSFET2的栅极与第三晶体管MOSFET3的栅极和驱动控制部9连接。第三晶体管MOSFET3的漏极与继电器PTIGN2和第二晶体管MOSFET2的漏极连接，第三晶体管MOSFET3的源极与增压模块部8连接，第三晶体管MOSFET3的栅极与第二晶体管MOSFET2的栅极和驱动控制部9连接。
增压模块部8用于对升压模块部2的输入电压(C点的电压)进行增压。增压模块部8包括第二电感L2、稳压二极管D1、第四电阻R7、第四晶体管MOSFET4、PWM控制部11和第四电容C4。第二电感L2的一端与开关模块部7的第三晶体管MOSFET3的源极连接，第二电感L2的另一端与第四电阻R7的一端和稳压二极管D1的阳极连接。稳压二极管D1的阳极与第二电感L2的另一端和第四电阻R7的一端连接，稳压二极管D1的阴极与开关模块部7的第二晶体管MOSFET2的源极、电流检测电阻R1的另一端和输入电压监控模块部6的第三电阻R4连接。第四电阻R7的一端与第二电感L2的另一端和稳压二极管D1的阳极连接，第四电阻R7的另一端与第四晶体管MOSFET4的漏极连接。第四晶体管MOSFET4的漏极与第四电阻R7的另一端连接，第四晶体管MOSFET4的源极接地，第四晶体管MOSFET4的栅极与PWM控制部11连接。第四电容C4的一端与稳压二极管D1的阴极、开关模块部7的第二晶体管MOSFET2的源极、电流检测电阻R1的另一端、和输入电压监控模块部6的第三电阻R4的一端连接。
驱动控制部9例如是驱动控制IC，在输入电压监控模块部6检测到的输入电压(C点的电压)小于预定值(例如5V)时，驱动控制部9控制开关模块部7进行动作，使第二晶体管MOSFET2断开，使第三晶体管MOSFET3导通。此时，增压模块部8工作以进行增压，使得C点的电压(Vout)在5V之上，并使该状态维持预定时间(例如300ms)以上。
在C点的电压(Vout)大于等于5V的状态维持300ms以上的情况下，升压模块部2可进行正常工作，即，当B点监控到的电压值达到软件处理机制中预先设定的目标设定电压时，驱动控制部9向A点输出高电平信号,使得升压模块部2停止工作,此时喷油嘴驱动模块部5开始工作；喷油嘴驱动模块部5开始工作后不久，B点监控到的电压值又会变得小于目标设定电压,此时驱动控制部9又立即向A点输出低电平信号来使MOSFET1断开,升压模块部2又立即开始升压。
在输入电压监控模块部6检测到的C点的电压大于等于5V时，驱动控制部9控制开关模块部7进行动作，使第二晶体管MOSFET2导通，使第三晶体管MOSFET3断开。此时，增压模块部8不工作，升压模块部2可进行正常工作。
通过采用本实施方式的升压装置，从而即使在车辆启动瞬间位于车辆侧与ECU侧之间的输入电压瞬间掉落到临界点以下的情况下，也能够保护升压装置中的第一晶体管MOSFET1、电流检测电阻R1、驱动控制IC9等各个部件不被烧损。
<增压模块部的变形例>
图2A和2B用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置中的增压模块部的变形例的电路图。
上述实施例中，增压模块部8采用由第二电感L2、稳压二极管D1、第四电阻R7、第四晶体管MOSFET4、PWM控制部11和第四电容C4构成的结构，但增压模块部8的结构并不局限于此，只要能够实现增压，则可以采用其他结构，例如图2A中的电荷泵(Charge Pump)的增压结构和图2B中的升压芯片的增压结构。
具体而言，图2A中，电荷泵的增压结构包括PWM部507、PWM部508、晶体管505、晶体管506、二极管501、二极管502、电容503、电容504。
PWM部507与晶体管505的栅极连接，PWM部508与晶体管506的栅极连接。晶体管505的源极与二极管501的阳极连接，晶体管505的漏极与晶体管506的源极和电容503的一端连接。晶体管506的源极与晶体管505的漏极和电容503的一端连接，晶体管506的漏极与电容504的一端连接。
二极管501的阳极与晶体管505的源极连接，二极管501的阴极与二极管502的阳极和电容503的另一端连接。二极管502的阳极与二极管501的阴极和电容503的另一端连接，二极管502的阴极与电容504的另一端连接。
输入侧端子与晶体管505、晶体管506并联连接，输出侧端子与电容504并联连接。
此外，图2B中，升压芯片的增压结构包括芯片604、电容603、电感601、稳压二极管602、电容605、电阻606。
电容603的一端与电感601的一端连接，电容603的另一端与芯片604的GND端子、电容605的一端和电阻606的一端连接。电感601的一端与电容603的一端连接，电感601的另一端与芯片604的LX端子和稳压二极管602的阳极连接。
稳压二极管602的阳极与电感601的另一端和芯片604的LX端子连接，稳压二极管602的阴极与芯片604的Vout端子、电容605的另一端和电阻606的另一端连接。
输入侧端子与电容603并联连接，输出侧端子与电阻606并联连接。
<升压装置的控制方法的说明>
图3是用于说明本发明的实施方式所涉及的升压装置的控制方法的流程图。
首先，流程开始后(步骤ST101)，在步骤ST102中，确认点火开关(IGN开关)已上电(导通)。然后，在步骤ST103中，微处理器部10在检测到来自加速踏板传感器的加速信号时，指令电源模块部4向驱动控制部9、升压模块部2进行供电。
接着，在步骤ST104中，开关模块部7中的第二晶体管MOSFET2导通。然后，在步骤ST105中，输入电压监控模块部6工作，监控C点的电压是否低于5V。在C点的电压低于5V的情况下(步骤ST105：是)，前进至步骤ST106，此时开关模块部7进行动作，以使第二晶体管MOSFET2断开，第三晶体管MOSFET3导通。然后，在步骤ST107中，增压模块部8进行工作，使得C点的电压升高。接着，在步骤ST108中，输入电压监控模块部6继续监控C点的电压是否低于5V，在C点的电压仍然低于5V的情况下(步骤ST108：是)，返回至步骤ST107，使得C点的电压继续升高。另一方面，在C点的电压大于等于5V的情况下(步骤ST108：否)，前进至步骤ST109，开关模块部7进行动作，以使第二晶体管MOSFET2导通，第三晶体管MOSFET3断开。然后，在步骤ST113中，升压模块部2进行正常工作，流程结束(步骤ST114)。
此外，在步骤ST105中，C点的电压大于等于5V的情况下(ST105：否)，前进至步骤ST110。此时，无需对C点的电压进行增压，开关模块部7中的第二晶体管MOSFET2继续保持导通(步骤ST110)，升压模块部2进行正常工作(步骤ST111)，流程结束(步骤ST112)。
此外，本发明中，存储介质存储有用于执行上述升压装置的控制方法的程序。这里，存储介质的种类并无特别限定，例如可使用硬盘、CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光盘、IC卡、掩模ROM/EPROM/EEPROM/闪存ROM等半导体存储器等。
如上所述，对本发明进行了详细的说明，但上述说明仅是所有方面中的示例，本发明并不局限于此。未示例的无数的变形例被解释为可设想到而未脱离本发明的范围。
工业上的实用性
本发明所涉及的升压装置及其控制方法能广泛应用于缸内直喷发动机等使用升压回路的设备。
标号说明
1：电流监控模块部
2：升压模块部
3：输出电压监控模块部
4：电源模块部
5：喷油嘴驱动模块部
6：输入电压监控模块部
7：开关模块部
8：增压模块部
9：驱动控制部
10：微处理器部(MPU)
11：PWM控制部
PTIGN2：继电器
VBTT：电源电压
IGN开关：点火开关。

Claims (9)

1.一种升压装置，其特征在于，包括：
电源模块部，该电源模块部用于向微处理器部、驱动控制部、升压模块部进行供电；
微处理器部，该微处理器部在检测到来自加速踏板传感器的信号时，指令所述电源模块部向所述驱动控制部、所述升压模块部进行供电；
升压模块部，该升压模块部用于将输入侧的电压升压成目标设定电压；
增压模块部，该增压模块部用于对所述升压模块部的输入电压进行增压；
开关模块部，该开关模块部用于对是否使所述增压模块部工作进行切换；
电流监控模块部，该电流监控模块部用于对位于所述升压模块部的输入侧的电流检测电阻的电流进行检测；
输入电压监控模块部，该输入电压监控模块部用于对所述电流检测电阻与所述开关模块部之间的输入电压进行检测；
输出电压监控模块部，该输出电压监控模块部用于对所述升压模块部的输出电压进行检测；以及
驱动控制部，该驱动控制部在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压小于预定值时控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部工作，使得所述输入电压大于等于所述预定值的状态维持预定时间以上。
2.如权利要求1所述的升压装置，其特征在于，
所述驱动控制部在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压大于等于所述预定值时控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部不工作。
3.如权利要求1或2所述的升压装置，其特征在于，
在所述输出电压监控模块部检测到的输出电压达到所述目标设定电压时，喷油嘴驱动模块部开始工作以驱动喷油嘴进行喷油，并且所述驱动控制部指令所述升压模块部停止工作，
在所述喷油嘴驱动模块开始工作后所述输出电压监控模块部检测到的输出电压变得小于所述目标设定电压时，所述驱动控制部指令所述升压模块部再次开始工作。
4.如权利要求1或2所述的升压装置，其特征在于，
所述预定值为5V，所述预定时间为300ms。
5.一种升压装置的控制方法，包括如下步骤：
微处理器部在检测到来自加速踏板传感器的信号时，指令电源模块部向驱动控制部、升压模块部进行供电的步骤；
输入电压监控模块部对位于所述升压模块部的输入侧的电流检测电阻与开关模块部之间的输入电压进行检测的步骤；以及
在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压小于预定值时，所述驱动控制部控制所述开关模块部进行动作以使增压模块部工作，使得所述输入电压大于等于所述预定值的状态维持预定时间以上的步骤。
6.如权利要求5所述的升压装置的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述输入电压监控模块部检测到的所述输入电压大于等于所述预定值时，所述驱动控制部控制所述开关模块部进行动作以使所述增压模块部不工作的步骤。
7.如权利要求5或6所述的升压装置的控制方法，其特征在于，
在输出电压监控模块部检测到的输出电压达到目标设定电压时，喷油嘴驱动模块部开始工作以驱动喷油嘴进行喷油，并且所述驱动控制部指令所述升压模块部停止工作，
在所述喷油嘴驱动模块开始工作后所述输出电压监控模块部检测到的输出电压变得小于所述目标设定电压时，所述驱动控制部指令所述升压模块部再次开始工作。
8.如权利要求5或6所述的升压装置的控制方法，其特征在于，
所述预定值为5V，所述预定时间为300ms。
9.一种存储介质，该存储介质存储有如下程序，该程序用于执行权利要求5至8中任一项所述的升压装置的控制方法。
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