SCR空气辅助系统尿素泵控制器技术方案

本发明专利技术提供一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，包括一个起控制作用的MCU，还包括：电池反接保护电路，直流电源转换电路，用于将防反保护蓄电池电压VBAT降压输出供电电压VCC；并根据钥匙开关信号输入电压PWRONIN产生一个钥匙开关信号PWRON；钥匙信号输入电路，电机零位信号输入电路，泵腔温度信号输入电路，泵腔压力信号输入电路，步进电机驱动电路，空气电磁阀驱动电路，泵加热器驱动电路，通信接口电路，与MCU连接，用于与外部控制器的通信。该控制器可可靠实现尿素泵的信号采集与处理、泵电机驱动、控制尿素泵工作，实现泵对尿素溶液的预注、喷射和吹扫；泵加热控制、OBD（On-Board Diagnostic）自诊断、CAN通信管理等功能。

【技术实现步骤摘要】
SCR空气辅助系统尿素泵控制器
本专利技术涉及一种车载控制设备，尤其是一种尾气处理设备。
技术介绍
随着空气质量的恶化，阴霾天气现象增多，危害越来越重，而影响空气质量的主要原因之一则为汽车尾气。为解决环境及能源问题，国Ⅳ排放法规在国内开始逐步实施，节能减排已成为车辆技术革新的热点。在重型车面对日益严格的排放法规应对策略中，SCR技术路线表现出较好的经济性、排放法规继承性并保持了良好的车辆动力性，且对燃料中硫的含量不敏感等诸多优点，适合我国现阶段的基本国情。随着国家对汽车排放标准的提高，越来越多的柴油发动机汽车需要配备SCR系统；SCR(SelectiveCatalystReduction)：选择性催化还原系统，用在对柴油机进行国四级别的尾气净化，因使用尿素做还原剂，且只对其中的NOx(NO和NO2，具有相当的毒性)进行处理，所以叫选择性催化还原。SCR空气辅助系统尿素泵内部控制器(以下简称SCU)作为空气辅助尿素泵(以下简称尿素泵)的控制单元，用于控制尿素泵工作，实现泵对尿素溶液的预注、喷射和吹扫。目前市场上的SCR空气辅助系统尿素泵存在可靠性差、故障率高的问题。对于SCU来说，主要存在以下问题：尿素泵自诊断的故障不够全面；泵腔温度等数据没有接口；电机驱动方式不够稳定，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，实现信号采集与处理、泵电机驱动、控制尿素泵工作，实现泵对尿素溶液的预注、喷射和吹扫；泵加热控制、OBD(On-BoardDiagnostic)自诊断、CAN通信管理。本专利技术采用的技术方案是：一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，包括一个起控制作用的MCU，还包括：电池反接保护电路，所述电池反接保护电路的输入端接蓄电池电压VBATIN，输出端输出防反保护蓄电池电压VBAT；直流电源转换电路，用于将防反保护蓄电池电压VBAT降压输出供电电压VCC；并根据钥匙开关信号输入电压PWRONIN产生一个钥匙开关信号PWRON；钥匙信号输入电路，用于根据一个钥匙开关信号PWRON产生一个衰减后钥匙开关信号VBATAD并发送给MCU的输入端口；电机零位信号输入电路，用于检测尿素泵电机的起始位置，产生步进电机零位信号ZPOSI并发送给MCU的输入端口；泵腔温度信号输入电路，用于检测泵腔温度并产生泵腔温度信号PumpT发送给MCU的输入端口；泵腔压力信号输入电路，用于检测泵腔压力并产生泵腔压力信号AccPAD发送给MCU的输入端口；步进电机驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵电机，并向MCU反馈电机驱动故障诊断信号和驱动电流信号；空气电磁阀驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵的空气电磁阀，并向MCU反馈空气电磁阀驱动诊断信号AIRVERR；泵加热器驱动电路，与MCU连接，用于驱动泵加热器，并向MCU反馈加热驱动诊断信号HEATERR；通信接口电路，与MCU连接，用于与外部控制器的通信。本专利技术的优点在于：1)尿素泵自诊断故障比较完善。2)可靠性好，故障率低。3)泵电机驱动方式更稳定，可靠性高。4)泵腔温度等多数工作参数具有回传MCU的接口。附图说明图1为本专利技术的逻辑结构图。图2为本专利技术的电池反接保护电路原理图。图3为本专利技术的直流电源转换电路原理图。图4为本专利技术的钥匙信号输入电路原理图。图5为本专利技术的电机零位信号输入电路原理图。图6为本专利技术的泵腔温度信号输入电路原理图。图7为本专利技术的泵腔压力信号输入电路原理图。图8a为本专利技术的步进电机驱动电路的A相驱动电路原理图。图8b为本专利技术的步进电机驱动电路的B相驱动电路原理图。图9为本专利技术的空气电磁阀驱动电路原理图。图10为本专利技术的泵加热器驱动电路原理图。图11为本专利技术的通信接口电路原理图。图12为本专利技术的MCU及外围电路原理图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术提供了一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，以下简称尿素泵控制器；如图1所述，包括：一个主要起控制作用的MCU，该MCU采用单片机MC9S12P32MFT；电池反接保护电路，所述电池反接保护电路的输入端接蓄电池电压VBATIN，输出端输出防反保护蓄电池电压VBAT；直流电源转换电路，用于将防反保护蓄电池电压VBAT降压输出供电电压VCC；并根据钥匙开关信号输入电压PWRONIN产生一个钥匙开关信号PWRON；钥匙信号输入电路，用于根据一个钥匙开关信号PWRON产生一个衰减后钥匙开关信号VBATAD并发送给MCU的输入端口；电机零位信号输入电路，用于检测尿素泵电机的起始位置，产生步进电机零位信号ZPOSI并发送给MCU的输入端口；泵腔温度信号输入电路，用于检测泵腔温度并产生泵腔温度信号PumpT发送给MCU的输入端口；泵腔压力信号输入电路，用于检测泵腔压力并产生泵腔压力信号AccPAD发送给MCU的输入端口；步进电机驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵电机，并向MCU反馈电机驱动故障诊断信号和驱动电流信号；空气电磁阀驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵的空气电磁阀，并向MCU反馈空气电磁阀驱动诊断信号AIRVERR；泵加热器驱动电路，与MCU连接，用于驱动泵加热器，并向MCU反馈加热驱动诊断信号HEATERR；通信接口电路，与MCU连接，用于与外部控制器的通信。本专利技术的SCR空气辅助系统尿素泵控制器主要安装在大型车辆上，大型车辆的蓄电池电压VBATIN一般是24v，经过直流电源转换电路产生的低压VCC是5v；通信接口电路是一个CAN通讯电路；尿素泵的传感器如下表所示：尿素泵的执行器如下表所示：尿素泵控制器的输入信号和输出信号定义如下述两表所示：输入信号：输出信号：通讯信号：电池反接保护电路如图2所示，包括：二极管D1和D10，电容C1、C2，电阻R1，稳压二极管Z1，PMOS管Q9；蓄电池电压正极VBATIN接D1的阳极和C1的一端，以及Q9的漏极；D1的阴极接D10的阴极，D10的阳极和C1另一端接地；Q9的栅极接Z1的阳极并通过电阻R1接地；Q9的源极接Z1的阴极并通过C2接地；从Q9的源极输出防反保护蓄电池电压VBAT；功能描述信号描述直流电源转换电路如图3所示，包括：电源转换芯片U1，电阻R3、R8、R9、R10，电容C9、C14、C20；二极管D12；U1采用TLE4267G；U1的输入端(1脚)接防反保护蓄电池电压VBAT，输出端(7脚)输出供电电压VCC；VCC为+5v；钥匙开关信号输入电压PWRONIN接二极管D12的阳极；二极管D12的阴极输出钥匙开关信号PWRON；D12的阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接U1的禁止端(2脚)，并通过电阻R8和电容C9接地；来自MCU的电源延时控制信号PWRCTRL通过电阻R3接至U1的保持端(6脚)；U1的复位输出端(3脚)通过电阻R10向MCU输出复位信号RST#；U1的接地端接地，U1的复位延迟端(5脚)通过电容C14接地；电容C20一端接U1的输出端，另一端接地；电源转换芯片U1的2脚高电平时芯片工作，低电平时芯片不工作。功能描述：直流电源转换电路可产生+5V给单片机和其它电路供电；能够被单片机控制，实现尿素泵控制器延时断电；信号描述钥匙信号输入电路如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，包括一个起控制作用的MCU，其特征在于，还包括：电池反接保护电路，所述电池反接保护电路的输入端接蓄电池电压VBATIN，输出端输出防反保护蓄电池电压VBAT；直流电源转换电路，用于将防反保护蓄电池电压VBAT降压输出供电电压VCC；并根据钥匙开关信号输入电压PWRONIN产生一个钥匙开关信号PWRON；钥匙信号输入电路，用于根据一个钥匙开关信号PWRON产生一个衰减后钥匙开关信号VBATAD并发送给MCU的输入端口；电机零位信号输入电路，用于检测尿素泵电机的起始位置，产生步进电机零位信号ZPOSI并发送给MCU的输入端口；泵腔温度信号输入电路，用于检测泵腔温度并产生泵腔温度信号PumpT发送给MCU的输入端口；泵腔压力信号输入电路，用于检测泵腔压力并产生泵腔压力信号AccPAD发送给MCU的输入端口；步进电机驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵电机，并向MCU反馈电机驱动故障诊断信号和驱动电流信号；空气电磁阀驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵的空气电磁阀，并向MCU反馈空气电磁阀驱动诊断信号AIRVERR；泵加热器驱动电路，与MCU连接，用于驱动泵加热器，并向MCU反馈加热驱动诊断信号HEATERR；通信接口电路，与MCU连接，用于与外部控制器的通信。...

【技术特征摘要】
1.一种SCR空气辅助系统尿素泵控制器，包括一个起控制作用的MCU，其特征在于，还包括：电池反接保护电路，所述电池反接保护电路的输入端接蓄电池电压VBATIN，输出端输出防反保护蓄电池电压VBAT；直流电源转换电路，用于将防反保护蓄电池电压VBAT降压输出供电电压VCC；并根据钥匙开关信号输入电压PWRONIN产生一个钥匙开关信号PWRON；钥匙信号输入电路，用于根据一个钥匙开关信号PWRON产生一个衰减后钥匙开关信号VBATAD并发送给MCU的输入端口；电机零位信号输入电路，用于检测尿素泵电机的起始位置，产生步进电机零位信号ZPOSI并发送给MCU的输入端口；泵腔温度信号输入电路，用于检测泵腔温度并产生泵腔温度信号PumpT发送给MCU的输入端口；泵腔压力信号输入电路，用于检测泵腔压力并产生泵腔压力信号AccPAD发送给MCU的输入端口；步进电机驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵电机，并向MCU反馈电机驱动故障诊断信号和驱动电流信号；空气电磁阀驱动电路，与MCU连接，用于驱动尿素泵的空气电磁阀，并向MCU反馈空气电磁阀驱动诊断信号AIRVERR；泵加热器驱动电路，与MCU连接，用于驱动泵加热器，并向MCU反馈加热驱动诊断信号HEATERR；通信接口电路，与MCU连接，用于与外部控制器的通信。2.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：电池反接保护电路包括：二极管D1和D10，电容C1、C2，电阻R1，稳压二极管Z1，PMOS管Q9；蓄电池电压正极VBATIN接D1的阳极和C1的一端，以及Q9的漏极；D1的阴极接D10的阴极，D10的阳极和C1另一端接地；Q9的栅极接Z1的阳极并通过电阻R1接地；Q9的源极接Z1的阴极并通过C2接地；从Q9的源极输出防反保护蓄电池电压VBAT。3.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：直流电源转换电路包括：电源转换芯片U1，电阻R3、R8、R9、R10，电容C9、C14、C20；二极管D12；U1的输入端接防反保护蓄电池电压VBAT，输出端输出供电电压VCC；钥匙开关信号输入电压PWRONIN接二极管D12的阳极；二极管D12的阴极输出钥匙开关信号PWRON；D12的阴极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接U1的禁止端，并通过电阻R8和电容C9接地；来自MCU的电源延时控制信号PWRCTRL通过电阻R3接至U1的保持端；U1的复位输出端通过电阻R10向MCU输出复位信号RST#；U1的接地端接地，U1的复位延迟端通过电容C14接地；电容C20一端接U1的输出端，另一端接地。4.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：钥匙信号输入电路包括电阻R51、R52、R56，电容C8；钥匙开关信号PWRON接电阻R52的一端，电阻R52的另一端接电阻R56的一端，电容C8的一端，以及电阻R51的一端；电阻R56的另一端和电容C8的另一端接地；电阻R51的另一端输出衰减后钥匙开关信号VBATAD并发送给MCU的输入端口。5.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：电机零位信号输入电路包括霍尔传感器U8，电阻R18、R60，电容C10、C56、C57；霍尔传感器U8的电源端和接地端分别接供电电压VCC和地，且电容C10并联在U8的电源端和接地端；尿素泵电机采用步进电机；霍尔传感器U8的Q端接电阻R18的一端、电阻R60的一端和电容C56的一端；电阻R18的另一端接供电电压VCC；电容C56的另一端接地；电阻R60的另一端接电容C57的一端并向MCU输出步进电机零位信号ZPOSI；电容C57的另一端接地。6.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：泵腔温度信号输入电路包括电阻R4、R62，电容C12、C58；泵腔温度传感器信号PUMPTIN接电阻R62的一端和电阻R4的一端，电阻R62的另一端接供电电压VCC；电容C58一端接供电电压VCC，另一端接地；电阻R4的另一端接电容C12的一端并向MCU输出泵腔温度信号PumpT；电容C12另一端接地。7.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控制器，其特征在于：泵腔压力信号输入电路包括电阻R58、R6、R6A、R7，电容C13；泵腔压力传感器信号AccPin接电阻R58的一端和电阻R6、R6A的一端；电阻R58的另一端接供电电压VCC；供电电压VCC接泵腔压力传感器的电源端；电阻R6A的另一端接地；电阻R6的另一端接电阻R7的一端并通过电容C13接地；电阻R7的另一端向MCU输出泵腔压力信号AccPAD。8.如权利要求1所述的SCR空气辅助系统尿素泵控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小平，沈卫东，温任林，王灯照，王雪，吴姿，
申请(专利权)人：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32