一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法与流程

1.本发明涉及汽车零部件技术领域，具体地说是一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法。


背景技术：

2.当前控制器对内驱点火线圈诊断有以下两种方式：控制器ecu内部集成高精度采样电阻r，mcu通过差分adc采集采样电阻r两端压降，来判断电流是否超过限值，如图1所示。
3.这种诊断方式存在如下问题：1）在igbt 关断状态时，采样电阻r无电流流过，无法诊断；只能在igbt 导通时检测，如瞬时电流过大，igbt 导通阶段诊断有烧蚀igbt和采样电阻r的风险。2）诊断方式关注电流是否超限，故针对的是短路到电源故障工况，对短路到地故障工况检测不够准确。3）诊断方式需要高精度差分adc，占用2个ad口。
4.控制器ecu内部集成高精度采样电阻r和阈值比较模块，阈值比较模块采集采样电阻r的压降，再将采样电阻r的压降与比较器固定阈值vth比较，将翻转后的电平反馈给mcu，如图2所示。
5.这种诊断方式存在如下问题：1）在igbt关断状态时，采样电阻r无电流流过，无法诊断；只能在igbt导通时检测，如瞬时电流过大，igbt 导通阶段诊断有烧蚀igbt和采样电阻的风险。2）诊断方式关注电流是否超限，故针对的是短路到电源故障工况，对短路到地故障工况检测不够准确。3）阈值比较模块需要外围电路配合，不同点火线圈情况下很难做到归一化，不利于硬件状态归一。
6.因此，需要设计一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，在igbt关断或导通状态均可对各种故障工况进行诊断，避免烧蚀风险，同时，对控制器ecu的资源要求低，实现硬件归一化。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，在igbt关断或导通状态均可对各种故障工况进行诊断，避免烧蚀风险，同时，对控制器ecu的资源要求低，实现硬件归一化。
8.为了达到上述目的，本发明提供一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，包括如下步骤：步骤1，通过整车线束连接控制器ecu与外部负载；步骤2，通过控制器ecu内mcu的adc口进行周期为1ms的无差别采样；步骤3，截取曲轴转角0~180
°
内的有效ad值；步骤4，如有效ad值全部小于阈值一vth1，则诊断为短路到地故障；如有效ad值中有阈值二vth2和阈值四vth4，则诊断为线圈开路故障；如有效ad值中有阈值三vth3和阈值四vth4，则诊断为正常工作状态；如有效ad值全部大于或等于阈值四vth4，则诊断为短路到电源故障；如有效ad值全部大于阈值一vth1且小于阈值三vth3，则诊断为不合理故障；步骤5，如诊断为短路到地故障或线圈开路故障或短路到电源故障或不合理故障，在曲轴转角180
°
内，主
动关闭点火驱动和喷油器驱动；步骤6，向仪表发送故障信息，点亮仪表故障灯。
9.可选的，所述的整车线束内集成有电阻一r1，所述的控制器ecu内集成有驱动端、igbt、mcu、电阻二r2、电阻三r3、电容一c1、电容二c2，所述的外部负载包括点火线圈，mcu的adc口串联电阻三r3后，分四路分别与电容一c1的一端、电容二c2的一端、电阻二r2的一端以及电阻一r1的一端连接，电阻二r2的另一端与ubr电源连接，电阻一r1的另一端分两路分别与点火线圈的一端、igbt的漏电极连接，点火线圈的另一端与vbat电源连接，igbt的门极与驱动端连接，电容一c1的另一端、电容二c2的另一端、igbt的源极接地。
10.可选的，所述的阈值一vth1=ubr
×
r1/（r2+r1）。
11.可选的，所述的阈值二vth2=（ubr-vceo1）
×
r1/（r2+r1）+vceo1，vceo1为外部负载开路时，igbt导通状态下的导通压降。
12.可选的，所述的阈值三vth3=（ubr-vceo2）
×
r1/(r2+r1)+vceo2，vceo2为负载正常连接时，igbt导通状态下的导通压降。
13.可选的，所述的阈值四vth4=adc口最大采样电压。
14.本发明同现有技术相比，通过线束集成电阻实现点火线圈诊断，不受点火线圈类型限制，且各阈值可通过标定配置，灵活度高；igbt 关断或导通状态均进行无差别采样，提高了诊断效率；取消了采样电阻，避免烧蚀风险；通过一路adc完成点火线圈诊断，对控制器ecu资源要求低；控制器ecu端按普通ad口配置即可，便于硬件归一化；识别故障后，主动断油、主动断点火，提高了安全性。
附图说明
15.图1为现有技术中，控制器对内驱点火线圈诊断方式一的示意图。
16.图2为现有技术中，控制器对内驱点火线圈诊断方式二的示意图。
17.图3为本发明中，通过线束配合控制器实现内驱点火线圈诊断的电路示意图。
18.图4为本发明中，诊断阈值的示意图。
实施方式
19.现结合附图对本发明做进一步描述。
20.参见图3和图4，本发明提供一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，包括如下步骤：步骤1，通过整车线束连接控制器ecu与外部负载。
21.整车线束内集成有电阻一r1，在点火线圈和mcu 的adc口之间起到限流和瞬态脉冲抑制作用，同时可以调节诊断的阈值。控制器ecu内集成有驱动端、igbt、mcu、电阻二r2、电阻三r3、电容一c1、电容二c2，其中，igbt用于点火线圈正常驱动；mcu的adc口实时采集整车线束p1点处电压。外部负载包括点火线圈。
22.mcu的adc口串联电阻三r3后，分四路分别与电容一c1的一端、电容二c2的一端、电阻二r2的一端以及电阻一r1的一端连接，电阻二r2的另一端与ubr电源连接，电阻一r1的另一端分两路分别与点火线圈的一端、igbt的漏电极连接，点火线圈的另一端与vbat电源连接，igbt的门极与驱动端连接，电容一c1的另一端、电容二c2的另一端、igbt的源极接地。
23.步骤2，通过控制器ecu内mcu的adc口进行周期为1ms的无差别采样。
24.步骤3，截取曲轴转角0~180
°
内的有效ad值。
25.步骤4，如有效ad值全部小于阈值一vth1，则诊断为短路到地故障，即图4所示scg；如有效ad值中有阈值二vth2和阈值四vth4，则诊断为线圈开路故障，即图4所示ol；如有效ad值中有阈值三vth3和阈值四vth4，则诊断为正常工作状态，即图4所示ok；如有效ad值全部大于或等于阈值四vth4，则诊断为短路到电源故障，即图4所示scb；如有效ad值全部大于阈值一vth1且小于阈值三vth3，则诊断为不合理故障。
26.其中，阈值一vth1=ubr
×
r1/（r2+r1），阈值一vth1可根据电阻二r2、电阻一r1配置调整。
27.阈值二vth2=（ubr-vceo1）
×
r1/（r2+r1）+vceo1，vceo1为外部负载开路时，igbt导通状态下的导通压降，根据igbt芯片手册可以获得，一般在0.7v~2.2v之间。开路时无负载接入，由于电阻二r2、电阻一r1限流作用，流经igbt电流较小，vceo1基本接近0.7v的下限值。阈值二vth2=可根据电阻一r1配置标定。
28.阈值三vth3=（ubr-vceo2）
×
r1/(r2+r1)+vceo2，vceo2为负载正常连接时，igbt导通状态下的导通压降，正常工作情况下点火线圈负载电阻《1ohm，充磁瞬间电流9a~15a左右，vceo2基本在1.5v~2.2v之间。阈值三vth3可根据电阻一r1配置标定。
29.阈值四vth4=adc口最大采样电压，阈值四vth4可根据电阻二r2、电阻一r1配置调整。
30.步骤5，如诊断为短路到地故障或线圈开路故障或短路到电源故障或不合理故障，在曲轴转角180
°
内，主动关闭点火驱动和喷油器驱动。
31.识别到故障后，软件会主动拉低点火驱动igbt的控制信号，使igbt进入关断状态，主动断开点火驱动，避免点火线圈损坏。同时，软件会主动拉低喷油器驱动级的控制信号，使喷油器驱动级进入关断状态，主动断开喷油器驱动，避免整车零部件如催化器的损坏。
32.步骤6，向仪表发送故障信息，点亮仪表故障灯。
33.本发明可以根据一个完整周期内的实际电压信号特点来判断故障，而不再区分igbt 关断或导通状态，故采用1ms周期进行无差别采样。另外，本发明的电阻一r1不直接串联到点火线圈驱动回路，igbt导通、关断的工作电流不直接流经电阻一r1，电阻一r1仅充当一个ad反馈回采的作用，故igbt 关断或导通时均可采集到电压。
34.本发明通过线束集成电阻实现点火线圈诊断，不受点火线圈类型限制，且各阈值可通过标定配置，灵活度高；igbt 关断或导通状态均进行无差别采样，提高了诊断效率；取消了采样电阻，避免烧蚀风险；通过一路adc完成点火线圈诊断，对控制器ecu资源要求低；控制器ecu端按普通ad口配置即可，便于硬件归一化；识别故障后，主动断油、主动断点火，提高了安全性。本发明既可以用于摩托车点火驱动级诊断，也可以用于汽车点火线圈驱动级诊断。

技术特征：
1.一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，通过整车线束连接控制器ecu与外部负载；步骤2，通过控制器ecu内mcu的adc口进行周期为1ms的无差别采样；步骤3，截取曲轴转角0~180
°
内的有效ad值；步骤4，如有效ad值全部小于阈值一vth1，则诊断为短路到地故障；如有效ad值中有阈值二vth2和阈值四vth4，则诊断为线圈开路故障；如有效ad值中有阈值三vth3和阈值四vth4，则诊断为正常工作状态；如有效ad值全部大于或等于阈值四vth4，则诊断为短路到电源故障；如有效ad值全部大于阈值一vth1且小于阈值三vth3，则诊断为不合理故障；步骤5，如诊断为短路到地故障或线圈开路故障或短路到电源故障或不合理故障，在曲轴转角180
°
内，主动关闭点火驱动和喷油器驱动；步骤6，向仪表发送故障信息，点亮仪表故障灯。2.根据权利要求1所述的一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：所述的整车线束内集成有电阻一r1，所述的控制器ecu内集成有驱动端、igbt、mcu、电阻二r2、电阻三r3、电容一c1、电容二c2，所述的外部负载包括点火线圈，mcu的adc口串联电阻三r3后，分四路分别与电容一c1的一端、电容二c2的一端、电阻二r2的一端以及电阻一r1的一端连接，电阻二r2的另一端与ubr电源连接，电阻一r1的另一端分两路分别与点火线圈的一端、igbt的漏电极连接，点火线圈的另一端与vbat电源连接，igbt的门极与驱动端连接，电容一c1的另一端、电容二c2的另一端、igbt的源极接地。3.根据权利要求1所述的一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：所述的阈值一vth1=ubr
×
r1/（r2+r1）。4.根据权利要求1所述的一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：所述的阈值二vth2=（ubr-vceo1）
×
r1/（r2+r1）+vceo1，vceo1为外部负载开路时，igbt导通状态下的导通压降。5.根据权利要求1所述的一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：所述的阈值三vth3=（ubr-vceo2）
×
r1/(r2+r1)+vceo2，vceo2为负载正常连接时，igbt导通状态下的导通压降。6.根据权利要求1所述的一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法，其特征在于：所述的阈值四vth4=adc口最大采样电压。

技术总结
本发明涉及汽车零部件技术领域，具体地说是一种通过线束实现内驱点火线圈诊断和断油的方法。本发明同现有技术相比，通过线束集成电阻实现点火线圈诊断，不受点火线圈类型限制，且各阈值可通过标定配置，灵活度高；IGBT关断或导通状态均进行无差别采样，提高了诊断效率；取消了采样电阻，避免烧蚀风险；通过一路ADC完成点火线圈诊断，对控制器ECU资源要求低；控制器ECU端按普通AD口配置即可，便于硬件归一化；识别故障后，主动断油、主动断点火，提高了安全性。高了安全性。高了安全性。


技术研发人员：梁艳涛 余强 姜学敏 瞿尧 李强 王琪
受保护的技术使用者：联合汽车电子有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/6/28