开关信号产生设备和方法技术

提供了使用固定阈值和可变阈值的高电流控制策略和低电流控制策略的方法和设备。在输入上接收与待切换的电流相关的电量。在第一比较器中将与电流相关的电量与预定义第一固定阈值进行比较以确定第一逻辑状态。在第二比较器中将电量与第一可变阈值进行比较以确定第二逻辑状态。当电流的电量满足第一可变阈值时，响应于输出端子上的开关信号，将电流在导通状态和关断状态之间切换。在输出端子处提供的第一逻辑状态、第二逻辑状态和开关信号改变第一可变阈值。

【技术实现步骤摘要】
开关信号产生设备和方法
本公开总体上涉及汽车发动机控制领域，并且更具体地涉及一种开关信号产生设备、一种升压转换器以及一种用于产生开关信号的方法。
技术介绍
当驱动喷射器时使用两种不同的电源电压。升压电压用于快速打开喷射器针头，而电池电压用于维持针头位置。升压转换器可以是控制器内部、ECM(电子控制模块)内部或产生升压电压的ECU(发动机控制单元)内部的特定电路。电池向升压转换器供电以产生升压电压。然而，电子架构中的局限性会在电池电压产生升压电压时导致额外的功耗。该额外功耗可能会出现，因为由升压转换器提供给喷射器的升压电压的调节可能不会在功率效率方面得到优化。另外，出于同样的原因，电流调节的精度也可能降低。这种不充分优化的现象可能取决于升压电压电平的变化以及电池电压电平的变化。因此，电流调节不足可能会导致额外的功耗。电流调节受升压电压电平和电池电压电平的变化的影响。这种电压电平的变化可能难以补偿，特别是难以使用软件进行补偿。因此，期望提供有效的升压电压和升压电流供应。另外，期望提供一种产生用于产生有效开关信号以产生升压电压和/或升压电流的开关信号产生设备。另外，从以下结合附图和前面的
及
技术介绍
进行的实施方式和所附权利要求书中将更清楚地明白本专利技术的其它期望特征和特性。
技术实现思路
提供了一种用于产生开关信号的设备。由该设备产生的开关信号可用于驱动升压转换器。在示例中，该设备可以用于任何现有的升压转换器，以便为该升压转换器产生大功率传递值。在一个实施例中，开关信号产生设备包括输入端子。输入端子配置为接收与电流相关的电量，该电流将由开关信号产生设备切换。在示例中，由所公开设备切换的信号可以是升压转换器的升压电流。开关信号产生设备的第一比较器配置为将与电流相关的电量与预定义第一固定阈值进行比较以确定第一逻辑状态。另外，第二比较器配置为将与电流相关的电量与可变阈值进行比较以确定第二逻辑状态。开关信号产生设备的输出端子配置为当电流的电量满足可变阈值时提供将电流在开启状态与关闭状态之间切换的开关信号。第一逻辑状态和第二逻辑状态改变可变阈值。在示例中，第一逻辑状态和/或第二逻辑状态被定义为使得高电平的逻辑状态意味着与电流相关的电量高于相应的阈值。低电平的逻辑状态可以被定义为使得与电流相关的电量低于相应的阈值。在一个示例中，除了第一逻辑状态和第二逻辑状态之外，还使用在输出端子处提供的开关信号来改变可变阈值。具体地，如果存在多个可变阈值，则开关信号确定应当使用哪个可变阈值。例如，开关信号确定哪个阈值可以被加载到对应的数模转换器(DAC)中。与电流相关的电量可以是由感测电阻器从电流导出的电压。在本文中，为了简化本文，术语“电流”和“与电流相关的电量”或“电压”被类似地使用。升压电流可以被控制为仅在高阈值与低阈值之间大幅变化。用于监测电流达到高阈值的控制逻辑可以命名为“高电流控制逻辑”。用于监测电流达到低阈值的控制逻辑可以命名为“低电流控制逻辑”。在高电流控制的示例中，当第一逻辑状态和第二逻辑状态相等并且为高电平时，可变阈值可以大幅降低。在高电流控制的另一个示例中，当第一逻辑状态和第二逻辑状态不同时，特别是当第一逻辑状态为低并且第二逻辑状态为高时，可变阈值可以大幅增加。因为该设备逻辑在没有被来自上述比较器的状态电平改变触发时不运行，所以只要第一逻辑状态和第二逻辑状态相等并且为低电平，可变阈值就可以大致保持不变。因为第一比较器用于高电流控制，即，升压电流增加的位置，所以上述示例可以指代对高阈值的控制。第三比较器可以用于低电流控制，并且可以提供上述示例以通过模拟方式描述低电流控制逻辑，其中升压电流下降或降低。待切换的电流可以经由开关信号产生设备的输入端子来感测。提供第一固定阈值和可变阈值或第一可变阈值可以允许补偿在开关信号在预定义定时范围之外切换电流时出现的误差。预定义定时范围可以通过防止高能量损失的方式进行调整。在预定义定时范围之外切换可能由通过真实物理导体的信号传播时间引起的延迟或由电池电压变化引起。这种误差可能是控制算法的物理实施的结果。换言之，可以使用可变阈值来使实际电流控制设备适应于大致上理想的电流控制设备。通过使用固定和可变阈值，可以控制待切换的电流以保持在预定义电流范围内。固定阈值与可变阈值之间的关系可以允许调整大致上在预定义阈值处切换电流的定时。为了实现由升压转换器提供的电压的良好开关条件，开关信号的定时可以被控制为使得待切换的电流的电流曲线的边缘大致上落在第一固定阈值上。如果阈值检测和开关状态可以被同步，则电流曲线的边缘可以大致上满足阈值。电流曲线的边缘可能大致上出现在电流的开关在导通状态与关断状态之间切换的时间。换言之，可能不存在将曲线边缘(即，固定阈值)与开关的开关状态从导通切换到关断(反之亦然)直接同步的直接物理装置。然而，通过使用可变开关阈值，用于切换开关的定时可以被调整为使得由于将电流信号与可变阈值进行比较，电流曲线的边缘大致上位于预定义阈值上。控制电流曲线使得开关边缘位于预定义固定阈值上可以允许对电流进行峰峰值控制。对电流的峰峰值控制可以减少能量损失和/或功率损失。以此方式，峰峰值控制可以允许良好的能量传递，例如从电池到喷射器的良好能量传递。良好的能量传递可以被定义为仅具有少量能量损失或具有接近于零的能量损失的能量传递。用于产生开关信号的设备可独立于电池电压变化和升压电压变化而对DC到DC转换器进行闭环电流控制。然而，通过使用固定阈值电平作为开关标准可能不允许优化峰峰值控制。换言之，用于在没有直接同步到固定阈值的情况下控制电流的策略可以包括使用两个固定阈值和两个可变阈值。为了补偿延迟，提供了用于固定阈值的滞后控制。提供可变阈值可以允许补偿由于由电池引起的电流变化和升压电压变化引起的延迟。开关的开关状态可以直接与可变阈值相关。在一个示例中，可能期望以控制升压转换器的开关使得开关在电流达到固定高阈值和/或固定低阈值时切换升压转换器的电流。提供了一种用于产生开关信号的方法。在一个实施例中，该方法包括接收与待切换的电流相关的电量并且将与电流相关的电量与第一比较器中的预定义第一固定阈值或固定高阈值进行比较以确定第一逻辑状态。该方法进一步包括将与电流相关的电量与第二比较器中的可变阈值或第一可变阈值进行比较以确定第二逻辑状态，并且当电流的电量满足可变阈值时响应于输出端子上的开关信号而在导通状态与关断状态之间切换电流。第一逻辑状态和第二逻辑状态改变可变阈值。在示例中，闭环控制可以通过感测第一逻辑状态、第二逻辑状态和开关信号来实现，并且基于感测到的状态和/或信号来调整可变阈值。附图说明下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同附图标记表示相同元件。图1是根据本公开的示例性实施例的升压转换器的示意图。图2是图1中所示的升压转换器的升压电流图，以便更好地理解本公开；图3是用于在延迟情况下在固定阈值处切换的升压电流图，以便更好地理解本公开；图4是示出根据本公开的示例性实施例的控制策略的升压电流图。图5是根据本公开的示例性实施例的开关信号产生设备的框图。图6A示出了根据本公开的示例性实施例的高电流控制逻辑的时间图。图6B是根据本公开的示例性实施例的低电流控制逻辑的时间图；图7是根据本公开的示例性实施例的在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关信号产生设备，包括：输入端子，其配置为接收与待由所述开关信号产生设备切换的电流相关的电量；第一比较器，其配置为将与所述电流相关的所述电量与预定义第一固定阈值进行比较以确定第一逻辑状态；第二比较器，其配置为将与所述电流相关的所述电量与第一可变阈值进行比较以确定第二逻辑状态；输出端子，其配置为当所述电流的所述电量满足所述第一可变阈值时，提供开关信号，所述开关信号将所述电流在导通状态与关断状态之间切换；并且其中所述第一逻辑状态和所述第二逻辑状态改变所述第一可变阈值。

【技术特征摘要】
2017.07.24 US 15/6580931.一种开关信号产生设备，包括：输入端子，其配置为接收与待由所述开关信号产生设备切换的电流相关的电量；第一比较器，其配置为将与所述电流相关的所述电量与预定义第一固定阈值进行比较以确定第一逻辑状态；第二比较器，其配置为将与所述电流相关的所述电量与第一可变阈值进行比较以确定第二逻辑状态；输出端子，其配置为当所述电流的所述电量满足所述第一可变阈值时，提供开关信号，所述开关信号将所述电流在导通状态与关断状态之间切换；并且其中所述第一逻辑状态和所述第二逻辑状态改变所述第一可变阈值。2.根据权利要求1所述的开关信号产生设备，其中所述第一固定阈值和传播时间确定所述第一可变阈值，其中所述传播时间是与所述电流相关的所述电量满足所述第一可变阈值的时间与用于在所述输出端子提供所述开关信号的时间之间的差值。3.根据权利要求1所述的开关信号产生设备，进一步包括：第三比较器，其配置为将与所述电流相关的所述电量与预定义第二固定阈值进行比较以确定第三逻辑状态，其中所述预定义第二固定阈值不同于所述预定义第一固定阈值；其中所述第二比较器配置为将与所述电流相关的所述电量与第二可变阈值进行比较以确定所述第二逻辑状态；并且其中所述第二逻辑状态和所述第三逻辑状态改变所述第二可变阈值。4.根据权利要求3所述的开关信号产生设备，其中所述第一可变阈值更接近所述第一固定阈值而不是所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·贝尔韦代雷，A·阿尔真托，S·尼杜，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US