采集IGBT电流的电路及点火线圈寿命预估方法技术

本发明专利技术提供了一种采集IGBT电流的电路，包括：中央处理单元、IGBT、点火线圈、火花塞和分流电阻；所述中央处理单元与所述IGBT的栅极连接，用于驱动所述IGBT工作；所述IGBT的集电极与所述点火线圈的初级线圈的一端连接，所述IGBT的发射极与所述分流电阻的一端连接；所述分流电阻的一端还与所述中央处理单元的电压采集正端连接；另一端与所述中央处理单元的电压采集负端连接并同时接地；所述点火线圈的初级线圈的另一端与电源连接，所述点火线圈的次级线圈的一端与所述火花塞的一端连接，所述点火线圈的次级线圈的另一端接地；所述火花塞的另一端接地。本发明专利技术不依赖点火线圈的特性指标，只与IGBT的特性指标相关，并且该方法的匹配简单，普适性强。

【技术实现步骤摘要】
采集IGBT电流的电路及点火线圈寿命预估方法
本专利技术涉及汽车的动力系统领域，尤其涉及一种采集IGBT电流的电路及点火线圈寿命预估方法。
技术介绍
火花点火是目前燃油汽车最主要的点火形式。所谓内驱点火是指点火IGBT集成在ECU(ElectricControlUnit电子控制单元)内部，IGBT的输出端通过线束与点火线圈连接，从而实现对点火线圈的驱动。图1为一个典型的内驱点火IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor绝缘栅双极型晶体管)工作的示意图。ECU内部产生一IGBT驱动信号，所述IGBT驱动信号通过控制IGBT的栅极G实现对IGBT的导通控制。当所述IGBT导通时，所述IGBT的集电极C与发射极E之间流过电流Ic。点火线圈L和火花塞H都在ECU外部，点火线圈L的初级线圈一端与集电极C连接，另一端与电源Ub连接。点火线圈L的次级线圈的一端与火花塞H连接，另一端接地。为了防止电流倒灌，点火线圈L与火花塞之间还可以串联一个二极管D。由于发动机线束中有多种导线和连接器的应用，这些导线和连接器可能发生如图2所示的对电池短路的故障。在这一情况下，电源Ub直接施加于所述IGBT的集电极C端。当该IGBT处于导通状态时，电流Ic为短路电流，器件内部(即IGBT)温度快速增加，在很短的时间内形成的局部热点温度超过极限值后，IGBT将被损坏。另一种情况下，当负载发生局部短路或点火充电时间过长时，ECU内部的IGBT电流Ic将远远超过额定电流。如图3所示，电源Ub和集电极C之间存在等效电阻r和等效电感l，从而增加了IGBT的负载，电流Ic超过额定值，IGBT内部也可能出现局部热点，当热量随时间增长或电流增大而逐步增长是，该IGBT将被损坏。更严重的，由于IGBT集成于ECU内部，当IGBT损坏时，外在表现为ECU损坏，这可能导致更换成本高昂的ECU，从而导致客户投诉。
技术实现思路
为了解决上述问题，及时发现IGBT/点火线圈损坏的临界点，提出警报，及早更换即将失效的独立元器件，从而避免整体更换ECU，本专利技术首先提出了一种采集IGBT电流的电路，包括：中央处理单元、IGBT、点火线圈、火花塞和分流电阻。所述中央处理单元与所述IGBT的栅极连接，用于驱动所述IGBT工作；所述IGBT的集电极与所述点火线圈的初级线圈的一端连接，所述IGBT的发射极与所述分流电阻的一端连接；所述分流电阻的一端还与所述中央处理单元的电压采集正端连接；另一端与所述中央处理单元的电压采集负端连接并同时接地；所述点火线圈的初级线圈的另一端与电源连接，所述点火线圈的次级线圈的一端与所述火花塞的一端连接，所述点火线圈的次级线圈的另一端接地；所述火花塞的另一端接地。上述的采集IGBT电流的电路，其中，所述火花塞与所述点火线圈的次级线圈之间还串联一保护二极管，以防止电流倒灌入所述点火线圈的次级线圈。上述的采集IGBT电流的电路，在多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和一个所述分流电阻；所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT；多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接；多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接；多个所述IGBT的发射极分别与所述分流电阻的一端连接。上述的采集IGBT电流的电路，在多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和多个所述分流电阻；所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT；多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接；多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接；多个所述IGBT的发射极分别与多个所述分流电阻的一端连接。本专利技术还提供了一种点火线圈寿命预估方法，基于上述的采集IGBT电流的电路对IGBT进行采样，并通过对IGBT电流的分析判定是否需要更换点火线圈。首先预设一驾驶循环阈值，然后在每一驾驶循环中执行至少如下步骤：S1、采集每次点火时的IGBT电流值；S2、判断本次驾驶循环次数是否超过所述驾驶循环阈值，若未超过则执行S1，若超过则执行S3；S3、根据IGBT电流变化趋势、所述最大IGBT电流值变化趋势及过流次数变化趋势判断所述点火线圈工作是否正常。进一步地，步骤S1中具体包括：S11、记录所述IGBT电流值及相应时间t；S12、记录当前驾驶循环中出现的最大IGBT电流值及相应时间tmax；S13、累计当前驾驶循环中出现的所述过流次数；S14、累计驾驶循环次数。进一步地，若所述IGBT电流值变化趋势、所述最大IGBT电流值变化趋势及所述过流次数的变化趋势均呈增大趋势，则判定与所述IGBT串联的所述点火线圈存在短路或过载风险；若所述IGBT电流值变化趋势、所述最大IGBT电流值变化趋势均呈减小趋势，则判定与所述IGBT串联的所述点火线圈存在开路或短地风险；若所述IGBT电流变化趋势、所述最大IGBT电流值变化趋势及所述过流次数的变化趋势保持不变，则判定与所述IGBT串联的所述点火线圈工作正常。进一步地，所述IGBT电流值的变化趋势保持不变的区间为：电流值-时间曲线的斜率区间为2kA/s～4kA/s。进一步地，判定所述最大IGBT电流值的变化趋势保持不变的区间为：所述IGBT的额定电流±3A。进一步地，所述过流次数的变化趋势根据过流次数的拟合直线的斜率进行判断。进一步地，在多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和一个分流电阻，所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT，多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接，多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接，多个所述IGBT的发射极分别与所述分流电阻的一端连接，所述IGBT电流值为流经所述分流电阻的电流，所述中央处理单元按点火规律分别记录与多个所述点火线圈相应的IGBT电流值估。进一步地，在多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和多个分流电阻，所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT，多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接，多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接，多个所述IGBT的发射极分别与多个所述分流电阻的一端连接，所述中央处理单元分别记录流经多个所述分流电阻的IGBT电流值。与现有技术相比，本专利技术的技术方案从统计学的角度，通过对驱动点火的零部件IGBT进行电流监控和分析，达到对点火线圈的寿命进行预估的目的，从而在元器件失效前主动发现问题，得出是否需要更换点火线圈的结论。由于及时更换了有潜在风险的独立元器件，减少了出现ECU本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采集IGBT电流的电路，其特征在于，包括：中央处理单元、IGBT、点火线圈、火花塞和分流电阻；/n所述中央处理单元与所述IGBT的栅极连接，用于驱动所述IGBT工作；/n所述IGBT的集电极与所述点火线圈的初级线圈的一端连接，所述IGBT的发射极与所述分流电阻的一端连接；/n所述分流电阻的一端还与所述中央处理单元的电压采集正端连接；另一端与所述中央处理单元的电压采集负端连接并同时接地；/n所述点火线圈的初级线圈的另一端与电源连接，所述点火线圈的次级线圈的一端与所述火花塞的一端连接，所述点火线圈的次级线圈的另一端接地；/n所述火花塞的另一端接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种采集IGBT电流的电路，其特征在于，包括：中央处理单元、IGBT、点火线圈、火花塞和分流电阻；
所述中央处理单元与所述IGBT的栅极连接，用于驱动所述IGBT工作；
所述IGBT的集电极与所述点火线圈的初级线圈的一端连接，所述IGBT的发射极与所述分流电阻的一端连接；
所述分流电阻的一端还与所述中央处理单元的电压采集正端连接；另一端与所述中央处理单元的电压采集负端连接并同时接地；
所述点火线圈的初级线圈的另一端与电源连接，所述点火线圈的次级线圈的一端与所述火花塞的一端连接，所述点火线圈的次级线圈的另一端接地；
所述火花塞的另一端接地。


2.如权利要求1所述的采集IGBT电流的电路，其特征在于，所述火花塞与所述点火线圈的次级线圈之间还串联一保护二极管，以防止电流倒灌入所述点火线圈的次级线圈。


3.如权利要求1或2所述的采集IGBT电流的电路，其特征在于，多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和一个所述分流电阻；所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT；多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接；多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接；多个所述IGBT的发射极分别与所述分流电阻的一端连接。


4.如权利要求1或2所述的采集IGBT电流的电路，其特征在于，所述多缸发动机汽车中，包括多个所述IGBT、多个所述点火线圈、多个所述火花塞和多个所述分流电阻；所述中央处理单元与多个所述IGBT的栅极分别连接，单独控制每一个IGBT；多个所述IGBT的集电极分别与多个所述点火线圈的初级线圈的一端连接；多个所述点火线圈的次级线圈的一端分别与多个所述火花塞的一端连接；多个所述IGBT的发射极分别与多个所述分流电阻的一端连接。


5.一种点火线圈寿命预估方法，其特征在于，基于如权利要求1-2任一项所述的采集IGBT电流的电路采集IGBT电流值，首先预设一驾驶循环阈值，然后在每一驾驶循环中执行至少如下步骤：
S1、采集每次点火时的IGBT电流值；
S2、判断本次驾驶循环次数是否超过所述驾驶循环阈值，若未超过则执行S1，若超过则执行S3；
S3、根据所述IGBT电流值变化趋势、最大IGBT电流值变化趋势及过流次数变化趋势判断所述点火线圈工作是否正常。


6.如权利要求5所述的点火线圈寿命预估方法，其特征在于，步骤S1中具体包括：
S11、记录所述IGBT电流值及相应时间t；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹银波，鲜志刚，张婵，习纲，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31