多模式点火控制系统、方法、发动机、车辆及存储介质与流程

文档序号:26182858发布日期:2021-08-06 18:33阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多模式点火控制系统,其特征在于,包括多模式点火控制器、监控子系统和点火双线圈;

所述多模式点火控制器连接所述点火双线圈,所述监控子系统连接所述多模式点火控制器和所述点火双线圈;

所述多模式点火控制器被配置为:接收第一点火控制参数和点火驱动信号,其中,所述第一点火控制参数包括所述点火双线圈的放电模式;

所述监控子系统被配置为:监控所述点火双线圈的充放电状态,并根据所述充放电状态,得到第二点火控制参数;

所述多模式点火控制器还用于,当接收到所述点火驱动信号时,根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,控制所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流。

2.根据权利要求1所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述第一点火控制参数还包括,所述放电电流的放电时长设定值和放电电流目标设定值;

所述放电模式包括三角波放电模式、放电参数可调的多次间隔放电模式和/或恒定电流方波放电模式;

其中,所述三角波放电模式包括,所述点火双线圈的单线圈的单次充放电和所述点火双线圈的双线圈的同时充放电;

所述放电参数可调的多次间隔放电模式包括,所述点火双线圈的单线圈多次间隔放电和所述点火双线圈的双线圈的多次同时充放电,其中,所述放电参数可调的多次间隔放电模式的放电参数包括,充放电次数设定值、放电间隔时间、充电电流上限设定值和放电电流下限设定值;

所述恒定电流方波放电模式包括:在所述放电时长设定值内,所述点火双线圈产生的所述放电电流的电流值等于所述放电电流目标设定值。

3.根据权利要求1所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述多模式点火控制器包括电源连接口、第一驱动接口、第二驱动接口、充电电流检测接口和监控反馈输入接口;所述点火双线圈包括电源正极接口、第一线圈驱动接口、第二线圈驱动接口、高压输出端和放电电流检测接口;

所述多模式点火控制器连接所述点火双线圈,包括:所述电源连接口连接所述电源正极接口,所述第一驱动接口连接所述第一线圈驱动接口,所述第二驱动接口连接所述第二线圈驱动接口,所述高压输出端与火花塞连接;

所述第二点火控制参数包括所述点火双线圈的实时充电电流值、实时放电电压值和实时放电电流值;

所述监控子系统连接所述多模式点火控制器和所述点火双线圈,所述监控子系统被配置为监控所述点火双线圈的充放电状态,包括:所述监控子系统的输出端连接所述多模式点火控制器的所述监控反馈输入接口;所述监控子系统的第一输入端连接所述多模式点火控制器的所述充电电流检测接口,用于测量所述实时充电电流值;所述监控子系统的第二输入端连接所述点火双线圈的高压输出端,用于测量所述实时放电电压值;所述监控子系统的第三输入端连接所述点火双线圈的放电电流检测接口,用于测量所述实时放电电流值。

4.根据权利要求3所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述多模式点火控制器还包括第一接口单元、控制-计算单元和驱动控制单元;

所述控制-计算单元的输入端连接所述第一接口单元,所述控制-计算单元连接所述驱动控制单元,所述驱动控制单元的输出端包括所述电源连接口、所述第一驱动接口和所述第二驱动接口;

所述多模式点火控制器被配置为:接收第一点火控制参数和点火驱动信号,包括:所述第一接口单元被配置为接收所述第一点火控制参数和所述点火驱动信号,并用于将所述第一点火控制参数和所述点火驱动信号发送至所述控制-计算单元;

所述多模式点火控制器还用于,根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,控制所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流,包括:

所述控制-计算单元被配置为:根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,产生控制指令;

所述驱动控制单元,被配置为执行所述控制指令,以驱动所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流。

5.根据权利要求4所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述第一接口单元包括电瓶-地线接口、点火驱动差分输入信号接口以及can信号接口;

所述电瓶-地线接口接入供电电源;

所述第一接口单元被配置为接收第一点火控制参数和点火驱动信号,包括:所述can信号接口接入所述第一点火控制参数,所述点火驱动差分输入信号接口接入所述点火驱动信号。

6.根据权利要求5所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述驱动控制单元包括直流电源转换器、钳位控制模块和点火驱动模块;

所述直流电源转换器的输入端为所述电瓶-地线接口;

所述控制-计算单元连接所述驱动控制单元,包括:

所述控制-计算单元连接所述直流电源转换器、所述钳位控制模块和所述点火驱动模块,所述直流电源转换器连接所述钳位控制模块;

所述驱动控制单元的输出端包括所述电源连接口、所述第一驱动接口和第二驱动接口,包括:所述钳位控制模块的输出端为所述电源连接口;所述点火驱动模块的输出端包括所述第一驱动接口和所述第二驱动接口;

所述控制-计算单元被配置为根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,产生控制指令的方法,包括:所述控制-计算单元对所述第一点火控制参数解析和计算,结合所述第二点火控制参数,产生所述控制指令,其中,所述控制指令包括:所述直流电源转换器的输出电压参考值、所述钳位控制模块的充电电流钳位限值、所述点火驱动模块的所述第一驱动接口和所述第二驱动接口接通/关闭状态;

所述驱动控制单元被配置为执行所述控制指令,以驱动所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流的方法,包括以下步骤:

根据所述输出电压参考值,所述直流电源转换器用于向所述点火双线圈供电,以控制所述点火双线圈的充电速率;

根据所述充电电流钳位限值,所述钳位控制模块用于向所述点火双线圈输出电流,以使得所述点火双线圈的放电电流符合所述放电电流目标设定值;

根据所述第一驱动接口和所述第二驱动接口接通/关闭状态,所述点火驱动模块用于控制所述点火双线圈的充放电状态,以驱动所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流。

7.根据权利要求6所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述钳位控制模块包括第一场效应管、第二场效应管、第一场效应管驱动器和第二场效应管驱动器;

所述控制-计算单元连接所述直流电源转换器和所述钳位控制模块,所述直流电源转换器连接所述钳位控制模块,包括:

所述控制-计算单元的第一连接端连接所述直流电源转换器,所述直流电源转换器的输出端连接所述第一场效应管的漏极;

所述控制-计算单元的第二输出端连接所述第一场效应管驱动器的输入端,所述第一场效应管驱动器的输出端连接所述第一场效应管的栅极,所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极共接形成所述电源连接口;

所述控制-计算单元的第三输出端连接所述第二场效应管驱动器的输入端,所述第二场效应管驱动器的输出端连接所述第二场效应管的栅极,所述第二场效应管的源极接地。

8.根据权利要求7所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述点火驱动模块包括第一igbt器件、第二igbt器件、第一igbt驱动器和第二igbt驱动器;

所述控制-计算单元连接所述点火驱动模块,包括:所述控制-计算单元的第四输出端连接所述第一igbt驱动器的输入端,所述第一igbt驱动器的输出端连接所述第一igbt器件的门极,所述第一igbt器件的集电极形成所述第一驱动接口,所述第一igbt器件的发射极和所述第二igbt器件的发射极共接并形成所述充电电流检测接口;

所述控制-计算单元的第五输出端连接所述第二igbt驱动器的输入端,所述第二igbt驱动器的输出端连接所述第二igbt器件的门极,所述第二igbt器件的集电极形成所述第二驱动接口。

9.根据权利要求8所述的多模式点火控制系统,其特征在于,获取所述充电电流钳位限值的方法,包括:

根据所述放电电流目标设定值和所述点火双线圈的初级线圈和次级线圈匝数比,计算得到所述钳位控制模块的充电电流钳位上限值;

将所述充电电流钳位上限值减去预设电流容限值,计算得到充电电流钳位下限值;

所述根据所述充电电流钳位限值,所述钳位控制模块用于向所述点火双线圈输出电流,包括:

所述控制-计算单元还被配置为,控制所述钳位控制模块向所述点火双线圈输出的所述实时充电电流值满足下式:

所述充电电流钳位下限值≤所述实时充电电流值≤所述充电电流钳位上限值。

10.根据权利要求9所述的多模式点火控制系统,其特征在于,控制所述钳位控制模块向所述点火双线圈输出的所述实时充电电流值方法,包括:

若所述控制-计算单元判定所述实时充电电流值达到所述充电电流钳位上限值,则关闭所述第一场效应管,接通所述第二场效应管;

若所述控制-计算单元判定所述实时充电电流值达到所述充电电流钳位下限值,则关闭所述第二场效应管,接通所述第一场效应管;

若所述控制-计算单元判定所述实时充电电流值位于所述充电电流钳位下限值和所述充电电流钳位上限值之间,则保持所述第一场效应管和所述第二场效应管的状态不变。

11.根据权利要求4所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述控制-计算单元包括所述监控反馈输入接口,所述监控反馈输入接口包括第一反馈输入接口、第二反馈输入接口和第三反馈输入接口;

所述监控子系统包括第一传感器、第二传感器、第三传感器、第一模数转换器、第二模数转换器和第三模数转换器;

所述第一传感器的输出端连接所述第一模数转换器的输入端,所述第二传感器的输出端连接所述第二模数转换器的输入端,所述第三传感器的输出端连接所述第三模数转换器的输入端;

所述监控子系统的输出端连接所述多模式点火控制器的所述监控反馈输入接口,包括:所述第一模数转换器的输出端连接所述第一反馈输入接口,所述第二模数转换器的输出端连接所述第二反馈输入接口,所述第三模数转换器的输出端连接所述第三反馈输入接口;

所述监控子系统的第一输入端连接所述多模式点火控制器的所述充电电流检测接口,用于测量所述实时充电电流值,包括:所述第一传感器的输入端连接所述充电电流检测接口,所述第一传感器用于测量所述实时充电电流值;

所述监控子系统的第二输入端连接所述点火双线圈的高压输出端,用于测量所述实时放电电压值,包括:所述第二传感器的输入端连接所述高压输出端,所述第二传感器被配置为测量所述实时放电电压值;

所述监控子系统的第三输入端连接所述点火双线圈的放电电流检测接口,用于测量所述实时放电电流值,包括:所述第三传感器的输入端连接所述放电电流检测接口,所述第三传感器用于测量所述实时放电电流值。

12.根据权利要求11所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述监控子系统还包括第一信号调理单元、第二信号调理单元和第三信号调理单元;

所述第一传感器的输出端连接所述第一模数转换器的输入端,包括:所述第一传感器的输出端连接所述第一信号调理单元的输入端,所述第一信号调理单元的输出端连接所述第一模数转换器的输入端;

所述第二传感器的输出端连接所述第二模数转换器的输入端,包括:所述第二传感器的输出端连接所述第二信号调理单元的输入端,所述第二信号调理单元的输出端连接所述第二模数转换器的输入端;

所述第三传感器的输出端连接所述第三模数转换器的输入端,包括:所述第三传感器的输出端连接所述第三信号调理单元的输入端,所述第三信号调理单元的输出端连接所述第三模数转换器的输入端。

13.根据权利要求3所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述点火双线圈包括第一点火线圈和第二点火线圈;其中,所述第一点火线圈包括第一初级线圈、第一次级线圈和第一二极管,所述第二点火线圈包括第二初级线圈、第二次级线圈和第二二极管;

所述第一初级线圈的正极和所述第二初级线圈的正极共接并形成所述电源正极接口,所述第一初级线圈的负极为所述第一线圈驱动接口,所述第二初级线圈的负极为所述第二线圈驱动接口;

所述第一次级线圈的负极连接所述第一二极管的正极,所述第二次级线圈的负极连接所述第二二极管的正极,所述第一二极管的负极和所述第二二极管的负极共接并接地,形成所述放电电流检测接口;

所述高压输出端与火花塞连接,包括:所述第一次级线圈的正极和所述第二次级线圈的正极共接并与所述火花塞连接。

14.根据权利要求13所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述第一二极管和所述第二二极管的最大耐压超过混合气的击穿电压。

15.根据权利要求1所述的多模式点火控制系统,其特征在于,还包括多模式控制子系统,所述多模式控制子系统的输出端连接所述多模式点火控制器的输入端,所述多模式控制子系统被配置为向所述多模式点火控制器发送所述第一点火控制参数;

所述多模式控制子系统包括可视化人机交互单元和/或发动机控制系统:所述可视化人机交互单元被配置为接收用户输入的所述第一点火控制参数;所述发动机控制系统被配置为根据车辆运行工况,获取所述第一点火控制参数。

16.根据权利要求15所述的多模式点火控制系统,其特征在于,所述可视化人机交互单元包括点火参数输入区和充放电状态监视区;

所述可视化人机交互单元被配置为,接收用户输入的所述第一点火控制参数,包括:

所述点火参数输入区被配置为,接收用户输入的所述第一点火控制参数;

所述可视化人机交互单元还被配置为:通过所述多模式点火控制器接收所述第二点火控制参数;并根据所述第二点火控制参数,在所述充放电状态监视区显示所述点火双线圈的所述充放电状态。

17.一种多模式点火控制方法,其特征在于,基于权利要求1-16任一项所述的点火双线圈的多模式点火控制系统,所述多模式点火控制方法,包括以下步骤:

s1:接收第一点火控制参数和点火驱动信号,其中,所述第一点火控制参数包括所述点火双线圈的放电模式;

s2:监控所述点火双线圈的充放电状态,并根据所述充放电状态,得到第二点火控制参数;

s3:当接收到所述点火驱动信号时,根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,控制所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流。

18.根据权利要求17所述的多模式点火控制方法,其特征在于,在步骤s1之前,将所述多模式点火控制系统初始化为闲置状态,所述闲置状态包括:所述多模式点火控制器的第一场效应管接通,第二场效应管、第一igbt器件和第二igbt器件关闭。

19.根据权利要求17所述的多模式点火控制方法,其特征在于,步骤s3中,当接收到所述点火驱动信号时,根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,控制所述点火双线圈产生符合所述放电模式的放电电流的方法,包括:

若判定所述放电模式为三角波放电模式,则控制所述点火双线圈的单线圈单次充放电或所述点火双线圈的双线圈同时充放电;

若判定所述放电模式为放电参数可调的多次间隔放电模式,则控制所述点火双线圈的单线圈多次间隔放电或所述点火双线圈的双线圈多次同时充放电;其中,所述放电参数包括,充放电次数设定值、放电间隔时间、充电电流上限设定值和放电电流下限设定值;

若判定所述放电模式为恒定电流方波放电模式,则控制所述点火双线圈产生的所述放电电流的电流值等于所述放电电流目标设定值,并持续所述放电时长设定值;其中,所述放电参数包括,所述放电时长设定值和所述放电电流目标设定值。

20.根据权利要求19所述的多模式点火控制方法,其特征在于,当接收到所述点火驱动信号时,控制所述放电参数可调的多次间隔放电模式的方法,包括以下步骤:

s311:对所述点火双线圈的其中一个点火线圈进行充电或对所述点火双线圈的两个点火线圈同时充电,并持续至充电电流达到所述充电电流上限设定值,停止充电,本次充放电次数设定值加1,执行步骤s312;

s312:控制所述点火双线圈的其中一个点火线圈或所述点火双线圈的两个点火线圈进行放电;并持续至放电电流达到所述放电电流下限设定值,停止放电;判断本次充放电次数设定值是否达到所述充放电次数设定值,若是,完成本次充放电操作;若否,执行步骤s311。

21.根据权利要求19所述的多模式点火控制方法,其特征在于,所述若判定所述放电模式为恒定电流方波放电模式,则控制所述点火双线圈的输出电流在放电时长设定值内按照放电电流目标设定值输出,包括以下步骤:

s321:稳定放电通道形成阶段:控制所述点火双线圈的第一点火线圈和第二点火线圈同时充电,并持续第一预设时长,然后控制所述第一点火线圈和所述第二点火线圈同时放电,并持续第二预设时长;

s322:恒定电流放电控制阶段:根据所述第一点火控制参数和所述第二点火控制参数,采用续流开关控制方法,控制所述点火双线圈交替运行在第一续流阶段和第二续流阶段,以在所述放电时长设定值内产生的放电电流的电流值等于所述放电电流目标设定值;其中,所述第一续流阶段为所述第一点火线圈充电和所述第二点火线圈放电;所述第二续流阶段为所述第一点火线圈放电和所述第二点火线圈充电;

s323:放电结束控制阶段:按照预设步长,对充电电流钳位限值逐步衰减至0,采用所述续流开关控制方法,控制所述点火双线圈继续交替运行在第三续流阶段和第四续流阶段,其中,所述第三续流阶段为所述第一点火线圈充电和所述第二点火线圈放电;所述第四续流阶段为所述第一点火线圈放电和所述第二点火线圈充电。

22.根据权利要求21所述的多模式点火控制方法,其特征在于,步骤s321之前,还包括,采用以下方法计算所述点火双线圈的输入电压值:

启动一次传统点火线圈的放电,根据实时放电电压值和实时放电电流值获取相应时刻的第一放电功率;

将相应时刻的所述第一放电功率的平均值,作为所述点火双线圈的第二放电功率;

累加初次级线圈的涡流损耗功率并叠加一定的安全余量,得到所述点火双线圈的充电功率;

根据点火双线圈的线圈磁路饱和的临界值以及所述充电功率,得到所述输入电压值。

23.根据权利要求21所述的多模式点火控制方法,其特征在于,步骤s321中,所述控制所述点火双线圈的第一点火线圈和第二点火线圈同时充电的方法,包括:接通所述多模式点火控制器的第一场效应管,接通所述多模式点火控制器的第一igbt器件,接通所述多模式点火控制器的第二igbt器件,并关闭所述多模式点火控制器的第二场效应管;

步骤s321中,所述控制所述第一点火线圈和所述第二点火线圈同时放电的方法,包括:接通所述多模式点火控制器的第一场效应管,关闭所述多模式点火控制器的第一igbt器件,关闭所述多模式点火控制器的第二igbt器件,并关闭所述多模式点火控制器的第二场效应管。

24.根据权利要求21所述的多模式点火控制方法,其特征在于,步骤s322中,所述采用续流开关控制方法,控制所述点火双线圈运行在第一续流阶段的方法,包括以下步骤:

s3221:接通所述多模式点火控制器的第一场效应管,接通所述多模式点火控制器的第一igbt器件,关闭所述多模式点火控制器的第二场效应管,关闭所述多模式点火控制器的第二igbt器件;

s3222:判断实时放电电流值是否低于所述放电电流目标设定值,若是,执行步骤s3223;否则,执行步骤s3224;

s3223:判断累积放电时长是否达到所述放电时长设定值,若是,执行步骤s323;否则,本次所述第一续流阶段结束,进入所述第二续流阶段控制;

s3224:判断所述实时充电电流值是否达到充电电流钳位上限值,若是,执行步骤s3225,若否,执行步骤s3221;

s3225:接通所述第一igbt器件,接通所述第二场效应管,关闭所述第一场效应管,关闭所述第二igbt器件;

s3226:判断所述实时充电电流值是否低于充电电流钳位下限值,若是,执行步骤s3221;若否,执行步骤s3225;

步骤s322中,所述采用续流开关控制方法,控制所述点火双线圈运行在第二续流阶段的方法,包括以下步骤:

s322a:接通所述第一场效应管,接通所述第二igbt器件,关闭所述第二场效应管,关闭所述第一igbt器件;

s322b:判断所述实时放电电流值是否低于所述放电电流目标设定值,若是,执行步骤s322c;否则,执行步骤s322d;

s322c:判断累积放电时长是否达到所述放电时长设定值,若是,执行步骤s323;否则,本次所述第二续流阶段结束,进入所述第一续流阶段控制;

s322d:判断所述实时充电电流值是否高于所述充电电流钳位上限值,若是,执行步骤s322e,若否,执行步骤s322a;

s322e:接通所述第二igbt器件,接通所述第二场效应管,关闭所述第一场效应管,关闭所述第一igbt器件;

s322f:判断所述实时充电电流值是否低于所述充电电流钳位下限值,若是,执行步骤s322a;若否,执行步骤s322e。

25.根据权利要求24所述的多模式点火控制方法,其特征在于,在步骤s321之前,还包括获取所述充电电流钳位上限值和所述充电电流钳位下限值,获取所述充电电流钳位上限值和所述充电电流钳位下限值的方法,包括:

根据所述放电电流目标设定值和所述点火双线圈的初级线圈和次级线圈匝数比,计算得到所述充电电流钳位上限值;将所述充电电流钳位上限值减去预设电流容限值,计算得到充电电流钳位下限值。

26.一种发动机,其特征在于,包括上述权利要求1-16中任一项所述的多模式点火控制系统或采用权利要求17-25中任一项所述的多模式点火控制方法进行点火。

27.一种车辆,其特征在于,包括上述权利要求1-16中任一项所述的多模式点火控制系统、权利要求26所述的发动机、或采用上述权利要求17-25中任一项所述的多模式点火控制方法进行点火。

28.一种存储介质,所述存储介质上存储有计算机可执行的指令,其特征在于,当所述计算机可执行的指令被执行时实现权利要求17-25中任一项所述的多模式点火控制方法。


技术总结
本发明提供了多模式点火控制系统、方法、发动机、车辆及存储介质,多模式点火控制系统包括点连接的多模式点火控制器、监控子系统和点火双线圈;多模式点火控制器接收点火驱动信号和包括点火双线圈的放电模式的第一点火控制参数;监控子系统通过监控点火双线圈的充放电状态实时获取第二点火控制参数;当接收到所述点火驱动信号时,多模式点火控制器根据第一点火控制参数和第二点火控制参数,控制点火双线圈产生符合放电模式的放电电流。本发明提供的多模式点火控制系统放电电流控制精度大幅提升,能够提供符合实际需要的放电电流,适用于各种燃烧技术的发动机。

技术研发人员:邓文谦;王玉军;李立伟
受保护的技术使用者:联合汽车电子有限公司
技术研发日:2021.04.22
技术公布日:2021.08.06
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