[發明專利]負載故障診斷檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201010584860.6
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN102570377A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 宋國民;朱曉明
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車集團公司無錫油泵油嘴研究所
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;G01R31/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種負載故障診斷檢測方法與裝置，可用于電控系統負載驅動相關技術領域。

背景技術

在采用電子控制的車輛及發動機系統中，有各種負載執行器，例如電磁閥、馬達、繼電器等，這些負載執行器是整個電控系統的核心部件，執行器性能的好壞直接影響車輛及發動機性能，特別是對于燃油噴射系統執行器，將直接影響發動機及整車功能。因此，必須在負載執行器驅動過程中實時檢測其性能，一旦功能異常程序作出相應故障處理及保護，以防止故障進一步蔓延。

負載執行器驅動主要以開關信號或脈寬調制信號(PWM)為主，某些執行器為提高響應速度采用雙電壓驅動，如高壓共軌系統噴油器電磁閥，該電磁閥在電流上升階段利用高壓(Boost電壓)驅動，以獲得較快的電流上升速率，在保持階段利用低壓(如蓄電池電壓)電源作PWM驅動，該類型驅動實際是開關信號和PWM信號的組合驅動方式。

無論負載執行器采用何種類型的驅動方式，都必須在驅動過程中實時檢測負載是否存在異常，如短路、斷路、負載超限等故障。專利CN1545650A公開了一種對PWM驅動進行故障檢測的方法，利用PWM驅動時負載端產生的電壓信號積分值與基準值比較的方法來判斷負載故障，該方法僅針對PWM方式驅動型負載，同時，在判斷出負載短路到地故障時，無法及時切斷加載的驅動電源，以確保系統安全；專利CN101542166A公開了另外一種診斷裝置，該診斷裝置適用于線性電磁閥，檢測電路驅動時在規定時間內電源接通-斷開的切換次數，若切換次數在規定次數以下，則判斷為接地短路異常故障，該方法也是針對PWM方式驅動型負載，對非PWM方式驅動型負載，如開關或組合驅動方式同樣無法準確判斷，且當負載發生短路到地故障時，同樣無法及時切斷加載的驅動電源，以防止故障進一步擴散。

實際應用中，對各種負載執行器而言，驅動脈寬參數由于直接影響負載執行器性能，因此，就控制而言必須確保實際電路輸出的脈寬與控制發出的數據嚴格一致。通常硬件系統驅動脈寬無反饋信號，即僅作開環控制，但在實際控制器處理信號時，若輸出控制脈寬任務執行時碰到優先級更高任務，則優先級低任務將被系統暫時“掛起”，這會導致實際輸出與期望值不一致，若這種差異在一定范圍內，則對系統性能的影響較小，但如果實際輸出脈寬和期望值差距較大，則可能對系統性能造成嚴重影響，甚至發生危險，因此，有必要在負載驅動過程中判斷實際輸出脈寬和期望值差異是否在可接受范圍內，以監控系統性能是否正常。

從以上分析可見，對于短路、斷路故障的檢測很多專利已涉及，但對于短路故障通常無法區分是短路到電源還是短路到地，同時負載使用過程中易形成負載參數變化，如電感的匝間短路、焊接點性能退化等，這些將導致負載電參數變化，參數變化超過一定范圍將直接影響性能，因而，必須在負載驅動過程中能夠判斷負載是否存在超限故障。為此，本發明的目的是提供能夠解決上述已有技術中的不足，提供一種負載故障診斷檢測方法與裝置，能適用于不同類型驅動方式的負載執行器，可檢測出短路、斷路、負載超限故障，并能在驅動負載發生故障時軟件及時切斷驅動電源，確保局部故障不蔓延至電控系統其它部分。

發明內容

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：提供一種負載故障診斷檢測方法，通過負載驅動上升階段電流波形采樣，并與預先設定的門檻閾值比較，超過門檻閾值診斷信號發生邏輯翻轉，檢測診斷信號邏輯翻轉時刻的時間，該時間與預先設定的基準值對照分析，據此判斷負載是否存在故障，其特征是：

(1)通過負載執行器驅動時診斷信號及低端放大輸出信號的邏輯真值表判斷負載是否發生短路及斷路故障，同時，對于短路故障能夠判斷出是短路到地還是短路到電源類型；

(2)當發生短路到地故障時，通過預先設定的故障處理程序關閉負載驅動電源，確保故障不進一步擴散；

(3)檢測負載驅動上升階段的電流波形，通過測量診斷信號邏輯翻轉時刻的時間判斷負載超限故障；

(4)通過測量驅動開始及診斷信號結束翻轉時刻的時間，并與驅動信號比較，據此判斷驅動信號脈寬輸出是否存在異常。

與現有技術不同，本發明采用高端MOSFET和驅動MOSFET，通過負載執行器驅動時診斷信號及低端放大輸出信號的邏輯真值表判斷負載是否發生短路及斷路故障，同時，對于短路故障能夠判斷出是短路到地還是短路到電源類型，且當負載短路到地信號不經過驅動MOSFET時能及時切斷驅動電源，以防止故障進一步擴散；通過測量驅動開始及診斷信號結束翻轉時刻的時間，并與驅動信號比較，據此判斷驅動信號脈寬輸出是否存在異常。