本发明专利技术涉及一种负载故障诊断检测方法与装置，通过负载驱动上升阶段电流波形采样，并与预先设定的门槛阈值比较，超过门槛阈值诊断信号发生逻辑翻转，检测诊断信号逻辑翻转时刻的时间，该时间与预先设定的基准值对照分析，据此判断负载是否存在短路、断路及负载超限故障，同时，对于短路故障能够判断出是短路到地还是短路到电源类型；通过测量驱动开始及诊断信号结束翻转时刻的时间，并与驱动信号比较，据此判断驱动信号脉宽输出是否存在异常。本方法仅在负载执行器驱动电路的基础上增加诊断电路，附加成本较少，可显著提高负载执行器驱动过程中的保护及控制可靠性，从而为负载驱动分析及故障诊断奠定基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种负载故障诊断检测方法与装置，可用于电控系统负载驱动相关
技术介绍
在采用电子控制的车辆及发动机系统中，有各种负载执行器，例如电磁阀、马达、 继电器等，这些负载执行器是整个电控系统的核心部件，执行器性能的好坏直接影响车辆及发动机性能，特别是对于燃油喷射系统执行器，将直接影响发动机及整车功能。因此，必须在负载执行器驱动过程中实时检测其性能，一旦功能异常程序作出相应故障处理及保护，以防止故障进一步蔓延。负载执行器驱动主要以开关信号或脉宽调制信号(PWM)为主，某些执行器为提高响应速度采用双电压驱动，如高压共轨系统喷油器电磁阀，该电磁阀在电流上升阶段利用高压(Boost电压)驱动，以获得较快的电流上升速率，在保持阶段利用低压(如蓄电池电压)电源作PWM驱动，该类型驱动实际是开关信号和PWM信号的组合驱动方式。无论负载执行器采用何种类型的驱动方式，都必须在驱动过程中实时检测负载是否存在异常，如短路、断路、负载超限等故障。专利CN1545650A公开了一种对PWM驱动进行故障检测的方法，利用PWM驱动时负载端产生的电压信号积分值与基准值比较的方法来判断负载故障，该方法仅针对PWM方式驱动型负载，同时，在判断出负载短路到地故障时，无法及时切断加载的驱动电源，以确保系统安全；专利CN101542166A公开了另外一种诊断装置，该诊断装置适用于线性电磁阀，检测电路驱动时在规定时间内电源接通-断开的切换次数，若切换次数在规定次数以下，则判断为接地短路异常故障，该方法也是针对PWM方式驱动型负载，对非PWM方式驱动型负载，如开关或组合驱动方式同样无法准确判断，且当负载发生短路到地故障时，同样无法及时切断加载的驱动电源，以防止故障进一步扩散。实际应用中，对各种负载执行器而言，驱动脉宽参数由于直接影响负载执行器性能，因此，就控制而言必须确保实际电路输出的脉宽与控制发出的数据严格一致。通常硬件系统驱动脉宽无反馈信号，即仅作开环控制，但在实际控制器处理信号时，若输出控制脉宽任务执行时碰到优先级更高任务，则优先级低任务将被系统暂时“挂起”，这会导致实际输出与期望值不一致，若这种差异在一定范围内，则对系统性能的影响较小，但如果实际输出脉宽和期望值差距较大，则可能对系统性能造成严重影响，甚至发生危险，因此，有必要在负载驱动过程中判断实际输出脉宽和期望值差异是否在可接受范围内，以监控系统性能是否正常。从以上分析可见，对于短路、断路故障的检测很多专利已涉及，但对于短路故障通常无法区分是短路到电源还是短路到地，同时负载使用过程中易形成负载参数变化，如电感的匝间短路、焊接点性能退化等，这些将导致负载电参数变化，参数变化超过一定范围将直接影响性能，因而，必须在负载驱动过程中能够判断负载是否存在超限故障。为此，本专利技术的目的是提供能够解决上述已有技术中的不足，提供一种负载故障诊断检测方法与装置，能适用于不同类型驱动方式的负载执行器，可检测出短路、断路、负载超限故障，并能在驱动负载发生故障时软件及时切断驱动电源，确保局部故障不蔓延至电控系统其它部分。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是提供一种负载故障诊断检测方法，通过负载驱动上升阶段电流波形采样，并与预先设定的门槛阈值比较，超过门槛阈值诊断信号发生逻辑翻转，检测诊断信号逻辑翻转时刻的时间，该时间与预先设定的基准值对照分析，据此判断负载是否存在故障，其特征是(1)通过负载执行器驱动时诊断信号及低端放大输出信号的逻辑真值表判断负载是否发生短路及断路故障，同时，对于短路故障能够判断出是短路到地还是短路到电源类型；(2)当发生短路到地故障时，通过预先设定的故障处理程序关闭负载驱动电源，确保故障不进一步扩散；(3)检测负载驱动上升阶段的电流波形，通过测量诊断信号逻辑翻转时刻的时间判断负载超限故障；(4)通过测量驱动开始及诊断信号结束翻转时刻的时间，并与驱动信号比较，据此判断驱动信号脉宽输出是否存在异常。与现有技术不同，本专利技术采用高端MOSFET和驱动M0SFET，通过负载执行器驱动时诊断信号及低端放大输出信号的逻辑真值表判断负载是否发生短路及断路故障，同时，对于短路故障能够判断出是短路到地还是短路到电源类型，且当负载短路到地信号不经过驱动MOSFET时能及时切断驱动电源，以防止故障进一步扩散；通过测量驱动开始及诊断信号结束翻转时刻的时间，并与驱动信号比较，据此判断驱动信号脉宽输出是否存在异常。本专利技术的优点是对于负载驱动可测量短路、断路及负载超限故障，对于短路故障能够判断出是短路到地还是短路到电源类型，并在发生短路到地故障时及时切断负载驱动电源，并能分析实际驱动信号脉宽是否和期望值一致，为故障分析及诊断奠定基础，可显著提高负载执行器驱动过程中的保护及控制可靠性。本技术方案的应用特征和优点将由下面对附图示出的实施例进行详细描述，但本专利技术的保护范围并不限于说明书和附图的具体描述。在此，所有描述或所示特征本身形成本专利技术的内容，它与权利要求中的概括或引用有关，而不仅限于说明书及附图所展示的形式。附图说明图1是负载故障诊断检测装置原理框图；图2是采样信号放大电路；图3是负载故障诊断控制信号逻辑；图4是负载故障检测原理；图5是驱动信号故障检测原理；图6是短路、断路判断逻辑真值表；图7是负载故障判断流程图。图中区域代号10 高端MOSFET预驱电路11 驱动MOSFET预驱电路12 信号差分放大电路13 比较电路14 反相电路15 负载图中信号代号100高端驱动控制信号101驱动控制信号102低端采样信号103诊断信号104低端放大输出信号200负载驱动电流特性曲线201负载驱动电流上限曲线202负载驱动电流下限曲线300-T1特性曲线301-T1上限曲线302-T1下限曲线图中时间、器件参数代号T 驱动信号脉宽T1:诊断控制信号脉宽20 高端场效应晶体管21 驱动场效应晶体管22、23、24 比较器27 NPN型三极管具体实施例方式以下结合附图详细说明本专利技术所述负载故障诊断检测方法与装置的工作原理、具体结构及优选的实施例。图1是本专利技术所述负载故障诊断检测装置原理框图，装置中包括高端场效应晶体管(MOSFET)预驱电路10、高端采样电阻R5、驱动MOSFET预驱电路11、低端采样电阻R13、 信号差分放大电路12、比较电路13及反相电路14组成。高端MOSFET预驱电路10由信号 100控制，实现高端场效应晶体管20驱动控制，起到负载驱动电源+V加载及断开的作用。二极管Dl阳极连接高端场效应晶体管20的信号输出，阴极连接高端采样电阻R5 电流输入端，二极管Dl起单向导通作用，确保负载驱动时电流信号只能从负载电源+V输出，防止电流信号反向流动。信号差分放大电路12把经过高端采样电阻R5的电流转换为电压信号后放大，信号放大倍数通过电阻R7、R2调整。采用差分信号放大电路可有效降低信号干扰，即当信号存在干扰导致采样电压变化时，采样电阻两端由于干扰而引起的信号5可相互抵消，因此对被测信号的影响大大降低，提高了信号的采样精度，从而起到提高故障判断准确性的目的。负载15串联在驱动场效应晶体管21的漏极和高端采样电阻R5之间，续流二极管 D2的阳极连接在驱动场效应晶体管21漏极和负载本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋国民，朱晓明，
申请(专利权)人：中国第一汽车集团公司无锡油泵油嘴研究所，
类型：发明
国别省市：
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