阅读说明：本技术 用于调节机动车辆的发动机的控制计算机的dc-dc电压转换器的输出电压的方法 (Method for regulating the output voltage of a DC-DC voltage converter of a control computer of an engine of a motor vehicle ) 是由 S.圣-马卡里 于 2018-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明的主题是一种用于调节机动车辆的发动机的控制计算机的DC-DC电压转换器的输出电压的方法。所述方法包括步骤(E1)：由微控制器同时控制控制模块,使得所述控制模块驱动车辆的发动机的至少一个喷射器,以及控制转换器,使得所述转换器通过在对应于步骤(E2)的所谓的“强制”模式中将驱动电流的强度设置到其最大值来产生其特有的输出电压。(The subject of the invention is a method for regulating the output voltage of a DC-DC voltage converter of a control computer of an engine of a motor vehicle. The method comprises the step (E1): simultaneously controlling, by the microcontroller, the control module so that it drives at least one injector of the engine of the vehicle, and controlling the converter so that it generates its own output voltage by setting the intensity of the driving current to its maximum value in a so-called "forced" mode corresponding to step (E2).)

用于调节机动车辆的发动机的控制计算机的DC-DC电压转换 器的输出电压的方法

技术领域

本发明涉及燃料喷射领域，并且更具体地涉及一种用于调节机动车辆的发动机的控制计算机的DC-DC电压转换器的输出电压的方法以及这种计算机。

背景技术

在具有热力发动机的机动车辆中，燃料喷射由通常称为电子控制单元或ECU的控制计算机控制。

图1示意性地示出了现有解决方案的车辆1A的一个示例。在该解决方案中，车辆1A包括供电电池10A，发动机20A和计算机30A。

供电电池10A的作用是向车辆1A的辅助电气设备（未示出）供电。

发动机20A是包括一组气缸（未示出）的热力发动机，在每个气缸中燃烧燃料和气体的混合物以驱动发动机20A，燃料通过喷射器组210A被喷射到气缸中。

计算机30A包括微控制器300A，通常被称为DC-DC的直流-直流转换器310A以及通常被称为“驱动器”的控制模块320A。

作为“升压”转换器的转换器310A包括转换模块310A-1，该转换模块310A-1被配置为将由供电电池10A输送的电压值（例如12V）增加到在连接在转换器310A和控制模块320A之间的所谓的“中间”电容器C_S的端子两端限定的称为“目标电压”的输出电压V_S的较高值，例如60V。

微控制器300A通过控制信号来控制控制模块320A。更精确地，微控制器300A向控制模块320A发送针对喷射器组210A中的一个或多个喷射器的控制信号，该控制信号指示喷射时间。在接收到控制信号之后，控制模块320A然后驱动该喷射器组210A的一个或多个喷射器，以便将燃料喷射到发动机20A的气缸中。

喷射器组210A中的喷射器由控制模块320A基于中间电容器C_S的放电电流驱动。因此，当控制喷射器组210A中的一个或多个喷射器时，中间电容器C_S放电直到喷射结束，从而使转换器310A的输出电压V_S下降。

为了给中间电容器C_S再充电，则必须等待相当长的时间以使转换器310A再次在输出端提供目标电压，从而可能中断喷射并且因此表现出缺点。

为了部分地纠正该缺点，已知经由连接在转换器310A的输出和输入之间（即在转换模块310A-1的端子之间）的调节模块310A-2来实现电流环路。这种环路使得可以检测转换器310A的输出电压V_S的下降，以便在发生所述下降时对其进行补偿。

然而，将在等待时间之后检测到转换器310A的输出电压V_S的下降，该等待时间从控制喷射器组210A中的一个或多个喷射器的时刻开始，并且在电流环路观察到电压降的开始之后结束。

图2显示了以下多个变量的同时的时间演变：喷射电流I_inj的幅度，喷射电流I_inj的控制时刻IT，中间电容器C_S的端子两端的输出电压V_S和在调节模块310A-2和转换模块310A-1之间流动的调节电流I_peak的幅度。可以看出，传输到控制模块320A的每个三角电流波都导致输出电压V_S下降，并且调节电流I_peak的电流的上升达到其最大值是在等待时间期间线性发生的。结果，输出电压V_S在返回到目标电压的值之前下降到相对较低的值。因此，该等待时间导致延迟，该延迟不允许转换器310A的输出电压V_S足够迅速地补偿以防止其下降到相对较低的值。现在，这样的电压降需要长的时间才能使转换器310A的输出电压V_S返回到目标电压的值，从而表现出主要的缺点。因此，需要至少部分地纠正这些缺点。

发明内容

为此，本发明首先涉及一种用于调节机动车辆的发动机的控制计算机的DC-DC电压转换器的输出电压的方法，所述计算机包括微控制器，DC-DC电压转换器和控制模块，所述转换器被配置为将由车辆的供电电池输送的直流电压转换为较高值的直流输出电压，并通过电流环路调节所述输出电压，所述电流环路的强度在所谓的“调节”模式中在最小值和最大值之间变化。所述方法的特征在于，其包括以下步骤：由微控制器同时控制控制模块，使得所述控制模块驱动至少一个喷射器，以及控制转换器，使得所述转换器通过在所谓的“强制”模式中将调节电流的强度设置到其最大值来产生其特有的输出电压。

因此，根据本发明的方法使得有可能在由控制模块控制喷射器后立即以最大的调节电流来补偿转换器的输出电压，使得所述输出电压的下降受到限制并且能够快速返回到目标电压值。

在一个实施例中，控制操作包括以下步骤：由微控制器同时向控制模块发送控制信号，使得所述控制模块驱动至少一个喷射器，以及向转换器发送激活信号，使得所述转换器切换到强制模式。

优选地，由转换器接收到激活信号则触发开关的切换，以便将转换器从调节模式切换到强制模式。具体地，开关是在调节模式和强制模式之间进行切换的既简单又有效的方式。

根据本发明的一个方面，该方法还包括以下步骤：优选地在转换器的输出电压已经返回到预定目标值时，由微控制器向转换器发送停用信号，使得所述转换器从强制模式切换到调节模式。

优选地，由转换器接收到停用信号则触发开关的切换，以便将转换器从强制模式切换到调节模式。

本发明还涉及一种机动车辆的发动机的控制计算机，所述计算机包括微控制器，DC-DC电压转换器和控制模块，所述转换器被配置为将由车辆的供电电池输送的直流电压转换为较高值的直流输出电压，并通过电流环路调节所述输出电压，所述电流环路的强度在所谓的“调节”模式中在最小值和最大值之间变化。所述计算机的特征在于，微控制器被配置为同时控制控制模块，使得所述控制模块驱动至少一个喷射器，以及控制转换器，使得所述转换器通过在所谓的“强制”模式中将调节电流的强度设置到其最大值来产生其特有的输出电压。

在一个实施例中，微控制器被配置为同时向控制模块发送控制信号，使得所述控制模块驱动至少一个喷射器，以及向转换器发送激活信号，使得所述转换器切换到强制模式。

有利地，微控制器被配置为向转换器发送停用信号，使得所述转换器从强制模式切换到调节模式。

优选地，转换器包括开关，优选地是双位开关，其被配置为在调节模式和强制模式之间切换，微控制器被配置为控制所述开关，使得转换器在调节模式和强制模式之间切换。

最后，本发明涉及一种包括如上所述的计算机的机动车辆。

附图说明

通过以下参考附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，该描述是非限制性示例的方式给出的，并且在附图中将相同的附图标记分配给相似的对象。

–图1示意性地示出了现有技术的车辆的一个实施例。

–图2以图形方式示出了喷射电流的幅度，喷射电流的控制时刻，中间电容器的端子两端的输出电压以及在图1的车辆的发动机的控制计算机中的转换器的调节电流的幅度的时间演变的示例。

–图3示意性地示出了根据本发明的车辆的一个实施例。

–图4示意性地示出了根据本发明的转换器的一个实施例。

–图5以图形方式示出了喷射电流I_inj的幅度，喷射电流I_inj的控制时刻，中间电容器C_S的端子两端的输出电压V_S，调节电流的幅度，以及图4的车辆的发动机的控制计算机中的转换器的晶体管中的电流幅度的时间演变的示例。

–图6示意性地示出了根据本发明的方法的一种实施方式。

具体实施方式

根据本发明的计算机是控制计算机，旨在安装在具有热力发动机的机动车辆中，以便控制向所述发动机的气缸内的燃料喷射。

图2示出了根据本发明的车辆1B的一个示例。

I）车辆1B

车辆1B包括供电电池10B，发动机20B和用于控制所述发动机20B的计算机30B。

1）供电电池10B

供电电池10B是车辆1B车载的用于向车辆1B的辅助电气设备（未示出）供电的电能供电电池。供电电池10B输送例如DC电压，该DC电压的值可以在6至24V之间并且优选地为12V的量级。

2）发动机20B

发动机20B是包括多个气缸（未示出）的热力发动机，每个气缸上安装有至少一个燃料喷射器210B。

3）计算机30B

继续参考图2，计算机30B包括微控制器300B，DC-DC电压转换器310B和控制模块320B。转换器310B包括转换模块310B-1和调节模块310B-2。

a）微控制器300B

微控制器300B被配置为控制控制模块320B，使得其将控制电流输送到车辆1B的发动机20B的燃料喷射器210B。为此，微控制器300B被配置为向控制模块320B发送喷射控制信号，以允许所述控制模块320B驱动所讨论的一个或多个喷射器210B在预定持续时间期间（通过微控制器300B）以喷射燃料。

如图4所示，微控制器300B还被配置为向转换器310B发送信号以激活所谓的“强制”模式。

微控制器300B还被配置为向转换器310B发送停用信号，使得转换器从强制模式切换到调节模式。

b）转换器310B

转换模块310B-1（其为“升压”转换模块）被配置为将由供电电池10B输送的直流电压转换为在连接在转换器310B和控制模块320B之间的所谓的“中间”电容器C_S的端子两端限定的较高值的直流输出电压V_S。该输出电压V_S在最小值和称为“目标电压”的最大值之间变化，“目标电压”例如大约为60V。该目标电压使得可以向控制模块320B供应强度足以驱动喷射器的电流，如下文将要描述的。在将控制电流释放到喷射器210B中之后达到最小输出电压值。

调节模块310B-2被配置为以所谓的“调节”模式和所谓的“强制”模式操作。

在调节模式中，调节模块310B-2被配置为通过从调节后的输出电压V_S产生电流I_peak来调节转换器310B的输出电压V_S。“调节”被理解为是指输出电压V_S经受固定的设定点，以便保持尽可能接近所述设定点。在下面将描述的图的示例中，设定点是由参考电压V_ref生成的，该参考电压V_ref通过分压桥提供60 V的目标电压（设定点）。

在该调节模式中，调节模块310B-2在环路中生成电流，该电流的强度可以在预定最小值I_{peak_min}和预定最大值I_{peak_max}之间变化。

在强制模式中，调节模块310B-2被配置为使得转换器30B通过将电流的强度设置为预定值I_{peak_max}来产生其特有的输出电压V_S（图5）。

转换器310B被配置为在例如接收到由微控制器300B发送的激活信号时由微控制器300B控制时从调节模式切换到强制模式。

转换器310B被配置为在接收到由微控制器300B发送的停用信号时或当输出电压的值达到目标电压的值时从强制模式切换到调节模式。

图4示出了用于产生转换器310B的电路的一个示例。

在该示例中，调节模块310B-2包括分压器桥，第一运算放大器AO1，第二运算放大器AO2（用作比较器），触发器Q（例如RS触发器）和模块ZVD（零电压检测）。由于这样的触发器Q和这样的模块ZVD是已知的，因此这里将不再对其进行描述。

分压器桥包括两个电阻器R1，R2，它们经过调节，以使中心抽头的值对应于一方面连接至输出电压V_S且另一方面连接至地M的电压V_ref的值，桥的输出点连接到电阻器R3，电阻器R3本身连接到第一运算放大器AO1的负端子。

第一运算放大器AO1的正端子连接到参考电压V_ref，例如大约1V。

电容器C1连接在第一运算放大器AO1的负端子与所述第一运算放大器AO1的在点P1处的输出端子之间。

第二运算放大器AO2的负端子连接到点P2。第二运算放大器AO2的输出端子连接到触发器Q的第一输入端子。

第二运算放大器AO2的正端子连接在转换模块310B-1的点P6处。

模块ZVD一方面连接到触发器Q的第二输入端子，且另一方面连接到转换模块310B-1的电容器C2。

触发器Q的输出端子连接到转换模块310B-1的晶体管T1的控制端子，例如，在双极晶体管的情况下的晶体管T1的基极或在MOSFET晶体管的情况下的晶体管T1的栅极。

转换模块310B-1包括：电感线圈L1，其连接在连接至电池10B的输出的点P4和点P5之间；电容器C2，其一方面连接至调节模块310B-2的模块ZVD，且另一方面连接至所述点P5；二极管D1，其一方面连接至点P5，且另一方面连接至中间电容器C_S的端子，中间电容器C_S的另一端子连接至地M。转换模块310B-1则包括晶体管T1，例如双极或MOSFET晶体管，其控制端子连接到调节模块310B-2的触发器Q的输出端子，且其上端子连接到点P5，且其下端子连接到点P6，点P6本身连接到第二运算放大器AO2的正端子。最后，转换模块310B-1包括电阻器R4，该电阻器R4一方面连接到点P6，且另一方面连接到地M。

为了在调节模式和强制模式之间进行切换，反之亦然，调节模块310B-2包括一个双位开关INT，该开关包括连接到点P2（第二运算放大器AO2的负端子）的固定端子和被配置为在点P1和连接到电压电势的点P3之间切换的可切换端子，该电压电势使得可以喷射强度等于调节电流I_peak的最大值I_{peak_max}的电流。该最大值I_{peak_max}被适当地选择为足够高以允许中间电容器C_S的尽可能短的再充电时间，但是被限制为不通过与焦耳效应现象有关的部件（电感线圈L1，电阻器R4，晶体管T1，二极管D1）的突然温度升高而损坏转换器的所述部件。

当开关INT连接在点P1和点P2之间时，调节模块310B-2以所谓的“调节”模式操作。

当开关INT连接在点P3和点P2之间时，调节模块310B-2以所谓的“强制”模式操作。

微控制器300B被配置为控制开关INT，使得其在调节模式（开关连接在点P1和P2之间）和强制模式（开关连接在点P3和P2之间）之间切换。通过微控制器300B向转换模块310B-2发送用于激活强制模式的信号或用于停用强制模式的信号（也就是说，返回到调节模式）来实现该控制操作。

c）控制模块320

控制模块320B（通常称为“驱动器”）被配置为在其从微控制器300B接收到控制信号时驱动喷射器210B的打开（喷射器210B同时连接到输出电压V_S和接地）。

微控制器300B被配置为同时向控制模块320B发送喷射开始的控制信号（使得所述控制模块320B驱动至少一个喷射器210B）以及向转换模块310B-2发送用于激活强制模式的激活信号。

该激活信号使得可以将开关从点P1切换到点P3，使得比较器的负输入端连接到电势值，该电势值使得可以在第二运算放大器AO2的负输入端子输送强度等于最大值I_{peak_max}的电流，使得转换器310B通过将调节电流的强度设置为最大值来独立于电压设定点（V_ref）地提供其特有的输出电压V_S。

一旦输出电压V_S再次达到目标电压的值，开关INT就从点P3切换到点P1以返回到调节模式。可以有利地通过以下方式来进行该改变：一旦微控制器300B已经检测到等于对应于目标电压的值的电压V_S就发送由微控制器300B输送的停用强制模式的信号，或者使用集成到所述转换器310B中的比较器（未示出）在转换器310B内部进行该改变。

II）实施

现在将参考图3至图6描述一种示例性实施方式。

微控制器300B周期性地控制控制模块320B，使其控制一个或多个喷射器210B。

当微控制器300B不控制控制模块320B使其控制一个或多个喷射器210B时，调节模块310B-2的开关INT将连接到第一运算放大器AO1的输出端子的点P1和连接到第二运算放大器AO2的负输入端子（调节模式）点 P2电连接，从而调节转换器310B的输出电压。

参考图5，当要喷射燃料时，即在时刻IT要喷射电流I_inj时，微控制器300B同时向控制模块320B发送控制信号，使得其控制相应的（一个或多个）喷射器210B，并且向调节模块320B-2发送激活信号，以便在点P1和点P3之间切换开关INT。通过这样做，第二运算放大器AO2的负输入端子接收强度对应于最大值I_{peak_max}的电流，其然后（如图5所示）在晶体管T1中产生电流，该电流使得可以在调节模块的输出端产生矩形波调节电流I_peak。在步骤E1中，将开关INT从点P1切换到点P3使得可以将转换器310B从调节模式切换到强制模式。

当喷射阶段停止时，借助于最大值I_{peak_max}下的调节模块310B-2的驱动，输出电压V_S（先前下降）迅速增加。一旦输出电压V_S再次达到目标电压的值，微控制器300B便检测到它，并将激活信号发送至调节模块320B-2，以便在点P3和点P1之间切换开关INT，使得第二运算放大器AO2的负输入端子接收电流，该电流的强度将由电压V_S调节产生。在步骤E2中，将开关INT从点P3切换到点P1使得可以将转换器310B从强制模式切换到调节模式。在图5的示例中，在调节模式中，由调节环路提供的电流等于零，在强制模式结束时，输出电压V_S被调节为目标电压。

如图5所示，一旦控制模块320B被控制就以最大调节强度（I_{peak_max}）喷射电流I_peak，这使得可以快速补偿转换器310B的输出电压V_S的下降。换句话说，在喷射电流I_inj的每个喷射峰值处，最大电流I_{peak_max}下的转换模块320B-1的调节使得可以限制输出电压V_S的下降，这比图2所示的现有技术解决方案的显著程度要小。