驅(qū)動電磁致動器的驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的技術(shù)。依照該技術(shù)，驅(qū)動單元包括接收由外部控制單元使用的外部時鐘信號的時鐘終端。該驅(qū)動單元進一步包括配置為通過串行總線與外部控制單元通信的串行總線接口。該串行總線配置為與以下兩者通信：同步到外部時鐘信號的觸發(fā)指令，該觸發(fā)指令指示多個可編程控制電路(PCU)中的至少一個響應(yīng)于觸發(fā)指令生成與外部時鐘信號同步的驅(qū)動信號，以及與多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)并且與外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)由多個PCU中的至少一個使用，以響應(yīng)于觸發(fā)指令生成驅(qū)動信號。
【專利說明】驅(qū)動電磁致動器的驅(qū)動電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于驅(qū)動電磁致動器的驅(qū)動電路的領(lǐng)域，特別是用于驅(qū)動電磁閥(螺線管閥)的驅(qū)動電路。

【背景技術(shù)】
[0002]對電磁致動器的一種重要應(yīng)用是用于內(nèi)燃機的燃料注入系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中螺線管閥被用作螺線管燃料注入器。通常，具有電子燃料注入系統(tǒng)的燃燒機包括引擎控制單元(ECU),該控制單元使用專用的微控制器以確定燃料注入的精確時間點(time instant)和輸送燃料的量。然而，微控制器并不直接向螺線管燃料注入器供應(yīng)所需電流，而是將指令發(fā)送至分開的驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元配置為用于致動螺線管燃料注入器的功率級(例如，M0SFET)生成所需的驅(qū)動信號(driver signal)。驅(qū)動單元可配置為獲得(例如,測量)出現(xiàn)在螺線管中或者功率級中的反饋信號。一個這樣的反饋信號，例如是在注入器運行期間流經(jīng)螺線管的實際電流。其他的反饋信號可以是功率級的內(nèi)部信號(例如，MOSFET的漏-源電壓)，或者是驅(qū)動單元的內(nèi)部信號。由于在當(dāng)前的注入系統(tǒng)中對燃料注入的計時要求比較嚴格，故微控制器和驅(qū)動單元之間的通信必須遵守嚴格的實時約束。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]依據(jù)一個示例，在此描述了用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動單元。該驅(qū)動單元包括配置為接收由外部控制單元所使用的外部時鐘信號的時鐘終端，該外部控制單元在該驅(qū)動單元之外。串行總線接口配置為通過串行總線與該外部控制單元通信。該串行總線接口配置為傳達同步到外部時鐘信號的觸發(fā)指令。該觸發(fā)指令指示多個可編程控制電路(PCU)中的至少一個，從而響應(yīng)與外部時鐘信號同步的觸發(fā)指令來生成用于多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動信號(drive signal)。串行總線接口配置為還傳達與多個P⑶中的至少一個相關(guān)聯(lián)的并且與外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)由多個PCU中的至少一個使用，以響應(yīng)觸發(fā)指令而生成驅(qū)動信號。
[0004]依據(jù)第二個示例，描述了用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的方法。該方法包括接收由外部控制單元所使用的外部時鐘信號。在多個可編程控制電路(PCU)中，與外部時鐘信號同步地從外部控制單元接收觸發(fā)指令。多個PCU各自與多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)。用于多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動信號，是響應(yīng)于所接收到的觸發(fā)指令并使用多個PCU來產(chǎn)生的，其中該驅(qū)動信號與外部時鐘信號同步。接收與多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)的并且與外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)。響應(yīng)于觸發(fā)指令該數(shù)據(jù)被多個PCU中的至少一個用來生成驅(qū)動信號。
[0005]依據(jù)第三個示例，在此描述了引擎控制單元。該引擎控制單元包括微控制器單元(MCU)和配置為驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動單元。該驅(qū)動單元包括配置為接收由外部控制單元所使用的外部時鐘信號的時鐘終端，該外部控制單元在該驅(qū)動單元之外。串行總線接口配置為通過串行總線與該外部控制單元通信。該串行總線接口配置為傳達與外部時鐘信號同步的觸發(fā)指令。該觸發(fā)指令指示多個可編程控制電路(PCU)中的至少一個，響應(yīng)該與外部時鐘信號同步的觸發(fā)指令來生成用于多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動信號。串行總線接口配置為還傳達與多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)的并且與外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)。響應(yīng)于觸發(fā)指令該數(shù)據(jù)被多個PCU中的至少一個使用以生成驅(qū)動信號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]通過參考下面的附圖和【具體實施方式】，可更好地理解各個實施例。附圖中的部件不一定是按比例的，重點反而是放在舉例說明本發(fā)明的原理。此外，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指相應(yīng)的零件。附圖中:
[0007]圖1描述了一個依據(jù)本公開的一個或者多個方面的引擎控制單元的示例，該引擎控制單元包括耦合至用于驅(qū)動螺線管燃料注入器的驅(qū)動單元的微控制器單元；
[0008]圖2描述了一個用于驅(qū)動螺線管閥的功率級的示例，并且符合本公開的一個或者多個方面；
[0009]圖3描述了與圖2中舉例說明的示例功率級相關(guān)聯(lián)的一個或多個時序關(guān)系的時序圖；以及
[0010]圖4是依照本公開描述的一種用于驅(qū)動感應(yīng)式致動器的示例性方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0011]下面的描述總的來說涉及與內(nèi)燃機一起使用的燃料注入系統(tǒng)。這種燃料注入系統(tǒng)包括多個螺線管注入器。下面的描述特別地涉及用于控制該螺線管注入器的運行的驅(qū)動單元。然而，這種驅(qū)動單元還可以應(yīng)用于其他感應(yīng)式致動器(比如，液壓閥)中，而不僅應(yīng)用于燃燒機的螺線管注入器。因此，本描述不應(yīng)認為是對用于螺線管燃料注入器的驅(qū)動單元的限制。
[0012]依據(jù)本公開的一個或者多個方面，驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動單元配置為與時鐘信號同步地與外部控制器通信，該時鐘信號由該外部控制器使用或者生成。外部控制器可包括微控制器單元(MCU)以及振蕩器，該振蕩器可集成在MCU中或者連接至MCU。依據(jù)在此描述的同步技術(shù)，驅(qū)動單元的功能可得到改善和/或者可簡化驅(qū)動單元和外部控制器的實施。例如，使用這些技術(shù)可允許觸發(fā)指令以及與觸發(fā)指令的執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)在外部控制器和驅(qū)動單元之間的實時串行交換，而不需要外部控制器和驅(qū)動單元之間的模擬和/或并行通信接口。又如另一個示例，這些技術(shù)能夠使驅(qū)動單元和/或外部控制器的實施比其他實施的更簡單、更可靠和更便宜。
[0013]圖1舉例說明了用于控制感應(yīng)式致動器的運行的系統(tǒng)(特別是用于控制在燃料注入器中使用的多個螺線管閥的運行的系統(tǒng))的一些重要部件。螺線管閥(在圖1中標(biāo)為La和Lb)的運行由控制單元控制，在上下文的燃料注入系統(tǒng)中該控制單元可稱為微控制器單元10 (MCU)。螺線管閥La和Lb的運行由配置為生成驅(qū)動信號SDa、SDb的驅(qū)動單元20控制，該驅(qū)動信號直接或者間接地通過包括一個或者多個功率晶體管(例如，M0SFET)的功率級提供給螺線管閥La、Lb。驅(qū)動單元20可配置為監(jiān)測(即，獲取和處理)代表致動器(即，螺線管閥)的物理狀態(tài)或者各自的功率級的狀態(tài)的信號(例如，表明對流經(jīng)螺線管閥的電流的測量)，并且將涉及致動器和功率級的物理狀態(tài)的信息反饋給MCU 10。此外或者可選地，該信息可在驅(qū)動單元20內(nèi)使用，例如用于調(diào)整螺線管電路。
[0014]MCUlO和驅(qū)動單元20均可以是引擎控制單元I (ECT)的一部分，該引擎控制單元通?？刂迫紵龣C的運行。MCUlO和驅(qū)動單元20可各自集成在分開的芯片和/或封裝中，并且可裝配在一個印刷電路板(PCB)上，或者可集成在相同的半導(dǎo)體封裝中。ECU I可進一步包括用于與其他電子控制單元2進行通信的總線接口 30 (例如，控制器局域網(wǎng)(CAN)接口、所謂的“單邊半字節(jié)傳輸”(SENT)接口，或者任何其他的通信接口)，該電子控制單元2可提供表明一個或者多個汽車部件的狀態(tài)(例如，油門踏板位置、曲柄角度等)的一個或者多個信號。在一些示例中，總線接口 30可與MCUlO—起集成在集成電路中和/或者隨著MCUlO封裝在同一封裝中。在其他示例中，總線接口 30可隨MCUlO和驅(qū)動電路20裝配在同一印刷電路板(PCB)上的分開的芯片封裝中，其中該PCB構(gòu)成上述的ECUl的一部分。
[0015]MCUlO和驅(qū)動單元20通過串行總線耦合，該串行總線例如允許MCUlO和驅(qū)動單元20之間的雙向通信。此外，MCUlO可經(jīng)由允許非同步的、單向的數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃AN接口或者SENT接口，(數(shù)字地)接收由外部部件提供的其他的輸入信息，比如(上下文中的內(nèi)燃機中的)曲柄角度、加速器踏板位置和各種其他信息。然而，外部信號還可以通過其他的信號路徑提供給MCUlO，而不是使用CAN或者SENT。
[0016]依照發(fā)明的本示例，MCU與生成時鐘信號CLK的振蕩器XTAL (例如，晶體振蕩器)耦合。然而，該振蕩器可集成在MCUlO中。在MCUlO或者在驅(qū)動單元20中執(zhí)行的信號處理(例如對上述的輸入信息的處理)可以與時鐘信號CLK同步地執(zhí)行。類似地，MCUlO和驅(qū)動單元20之間的串行數(shù)據(jù)傳送可以作為同步于時鐘信號CLK的時鐘控制(clocked)的數(shù)據(jù)傳送來實施。因此，振蕩器XTAL可以看作是使MCUlO和驅(qū)動單元20之間能夠進行串行通信的MCUlO的接口的一部分。在本示例中，MCUlO作為控制通信的總線主控來運行，并且MCUlO通過定義為MOSI (主控輸出/受控輸入(master out/slave in)的簡稱)的第一總線線路傳輸數(shù)據(jù)至驅(qū)動單元20，并通過定義為MISO (主控輸入/受控輸出(master in/slave out)的簡稱)的第二總線線路從驅(qū)動單元20接收數(shù)據(jù)。如果有不止一個總線從設(shè)備(bus slave)連接到串行總線，則需要可選的芯片選擇信號CS。該CS信號允許MCU尋址(address)總線接口。例如，MCU能處理驅(qū)動單元20的總線接口(在本示例中充當(dāng)總線受控)。驅(qū)動單元20將關(guān)于螺線管La、Lb和/或者驅(qū)動單元20運行的反饋信息發(fā)送回至MCUlO的能力，使MCUlO能夠?qū)嵤┛刂骗h(huán)路。在一些示例中，MCUlO和驅(qū)動單元20之間的雙向同步串行數(shù)據(jù)傳送可用于將信息從驅(qū)動單元20反饋至MCU10。
[0017]依照本示例，驅(qū)動單元20包括同步電路21，如果使用了外部振蕩器XTAL，則將由MCUlO生成的或者由MCUlO使用的時鐘信號CLK提供給該同步電路。因此，同步電路21與驅(qū)動單元20的外部終端連接，該外部終端通過時鐘線路與振蕩器XTAL或者與MCUlO連接，以從MCUlO接收時鐘信號。依照一個示例性的實施，同步電路21可包括鎖相環(huán)路(PLL)以生成至少一個內(nèi)部時鐘信號CLKint，該內(nèi)部時鐘信號CLKint同步到(S卩，同相于(in phasewith))由振蕩器XTAL或者MCUlO提供的外部時鐘信號CLK而且可充當(dāng)時基(time base),該時基用于使驅(qū)動單元20的運行與內(nèi)部時鐘信號CLKint同步并實際上(間接地)與由MCUlO或者振蕩器XTAL( S卩，由外部控制器)提供的時鐘信號同步。
[0018]驅(qū)動單元20包括串行總線接口 22，該串行總線接口 22通過上述的串行總線線路MISO和MOSI耦合至MCU10。應(yīng)當(dāng)注意的是，串行通信是基于二進制信息的傳送，而且該數(shù)據(jù)傳送是鐘控的并因此與內(nèi)部時鐘信號CLKint或者外部時鐘信號CLK同步，該外部時鐘信號CLK由外部控制器(即，MCUlO (充當(dāng)總線主控)或者振蕩器XTAL)提供。與其他常用的串行總線接口(例如，常用的串行外圍接口 SPI)相比，對驅(qū)動單元20從MCUlO接收的觸發(fā)指令和數(shù)據(jù)的后續(xù)處理也與由MCUlO提供的時鐘信號CLK同步。在一些實施例中，串行總線線路MOS1、MISO和時鐘線路CLK可各自包括一對導(dǎo)體以允許差分信號的傳輸。如一個非限制的示例，串行總線線路MOS1、MISO和時鐘線路CLK可使用低壓差分信號(LVDS)來運行。
[0019]對于多個螺線管致動器La、Lb中的每一個，驅(qū)動單元20包括對應(yīng)的控制電路。在圖1示例的情況下，這些控制電路23更多地稱為“可編程控制單元”(P⑶)，且P⑶23a、23b (統(tǒng)稱為P⑶23)中的每一個與一個或者多個對應(yīng)的螺線管致動器La、Lb相關(guān)聯(lián)。P⑶23連接至串行總線接口 22，以通過總線線路從MCUlO接收數(shù)據(jù)。每個K:U23配置(B卩，被編程)為還通過總線線路從MCUlO接收觸發(fā)指令，此外還生成用于各自的感應(yīng)式致動器La、Lb的驅(qū)動信號SDa、SDb。而且，PCU23與同步電路21耦合，并從而與內(nèi)部時基，即與內(nèi)部時鐘信號CLKint同步地運行。因此，每個P⑶23可與MCUlO或者外部振蕩器XTAL提供給驅(qū)動單元20的時鐘信號同步，該時鐘信號還給MCUlO計時(clock)。由于這個同步，觸發(fā)指令和數(shù)據(jù)的接收，以及驅(qū)動信號SDa、SDb的生成均與內(nèi)部時鐘信號同步(并且，因此，也與耦合至MCUlO的振蕩器XTAL生成的時鐘信號同步)。P⑶23可包括用于存儲數(shù)字驅(qū)動信號模板(signaltemplate)(例如，負載電流模板)的存儲器，該數(shù)字驅(qū)動信號模板相當(dāng)于或者表示特定的(例如，所期望的)螺線管電流分布(current profile)。對每個螺線管，這種數(shù)字驅(qū)動信號模板可表明響應(yīng)于PCU23接收到的觸發(fā)指令螺線管如何運行。PCU23中的每一個可存儲與其他的PCU23相同的或者類似的數(shù)字驅(qū)動信號模板，或者可存儲與其他的PCU23不同的數(shù)字驅(qū)動信號模板。在一些示例中，每個P⑶的內(nèi)存可包括控制P⑶運行的程序代碼。如此，PCU可實現(xiàn)狀態(tài)機。當(dāng)接收到觸發(fā)器信號時，PCU23a、23b基于所存儲的信號模板的產(chǎn)生驅(qū)動信號，以依照上述的電流分布生成對應(yīng)的螺線管電流。該信號模板可在驅(qū)動單元20的初始化期間由MCUlO加載至PCU23中，然后在運行期間由各自的PCU進行適配。該適配的完成可依賴于從MCU接收到的外部指令，和/或依賴于PCU從監(jiān)測電路24 (將在下面討論)接收到的反饋信號。
[0020]依照本示例，驅(qū)動單元20可包括監(jiān)測電路24a、24b (統(tǒng)稱為監(jiān)測電路24)。監(jiān)測電路24a、24b可提供給每個螺線管致動器La、Lb,或者與每個螺線管致動器La、Lb相關(guān)聯(lián)。也即，每個致動器與PCU(其生成用于致動器的驅(qū)動信號)和監(jiān)測電路(其提供來自致動器的反饋信號)是相關(guān)聯(lián)的。每個監(jiān)測電路24a、24b配置為監(jiān)測相關(guān)聯(lián)的螺線管致動器的一個或者多個物理參數(shù)(也就是，測量該一個或者多個物理參數(shù)，比如螺線管電流)，并提供各自的反饋信號SFa、SFb，該反饋信號SFa、SFb代表所測得的參數(shù)。反饋信號SFa、SFb可由對應(yīng)的PCU23a、23b 接收。
[0021]依照本公開的一個示例，由監(jiān)測電路24獲得的信息(也就是，反饋信號SFa、SFb)可反饋給對應(yīng)的PCU23，且該信息可用于生成各自的驅(qū)動信號SDa、SDb。對于每個螺線管致動器L，可將所期望的負載電流模板加載至各自的PCU23中。當(dāng)(通過總線接口 22)從MCUlO接收到驅(qū)動特定的螺線管致動器的觸發(fā)器指令時，各PCU23生成驅(qū)動信號Sd(見圖1中的信號SDa、SDb，圖2中的信號SDH、Sdl)，該驅(qū)動信號Sd被提供給耦合至各自的螺線管致動器的功率級21，從而使用所存儲的電流分布作為參考電流信號。實際的螺線管電流可被監(jiān)測(監(jiān)測電路24)并(例如，由PCU23)與參考電流信號相比較，這允許對驅(qū)動信號Sd的調(diào)節(jié)，以使實際的螺線管電流與已存儲的所期望的電流分布匹配。監(jiān)測實際的螺線管電流以及(可選地)在對應(yīng)的功率級中螺線管兩端或者功率晶體管兩端的電壓降(也就是，漏-源電壓，參見圖2)，使得螺線管燃料注入器實際開啟和關(guān)閉時的時間點能夠檢測。這些時間點可代表顯著的(先前未知的)延遲時間，該延遲時間接在由PCU23接收的各自的觸發(fā)指令后面。
[0022]依照本公開的另一個示例，使用監(jiān)測電路24獲得的數(shù)據(jù)可傳輸回至MCU10。從驅(qū)動單元20 (特別是從P⑶23)傳輸至MCUlO的信息可包括，例如特定的螺線管致動器開啟或者關(guān)閉時所觀測的時間點、觸發(fā)指令和螺線管致動器對應(yīng)的反應(yīng)之間的延遲時間、在螺線管中所測得的電流水平的數(shù)字表示、在耦合至特定的螺線管致動器的功率級的晶體管處測得的電壓水平的數(shù)字表示，或者其他直接地或者間接地測得的值。然而，這并不能視為是一個完整的列表。此外，根據(jù)應(yīng)用的實際實施和要求，信號可傳輸回到MCU10。如下面更詳細地說明，這些信號與內(nèi)部時鐘信號同步。
[0023]需要強調(diào)的是，P⑶23以及MCUlO和驅(qū)動單元20之間的串行通信的運行與內(nèi)部時鐘信號CLKint同步，并因此也與由MCUlO或者振蕩器XTAL提供給的驅(qū)動單元20的時鐘信號CLK同步。
[0024]圖2描述了耦合至螺線管致動器Li的一個示例性的功率級21i。雖然在圖2中僅描述了配置為驅(qū)動單個螺線管的單個功率級，但這里所描述的電路布置可以包括任意數(shù)量的功率級21i，該功率級21i配置為驅(qū)動如同指示符“i”所示的(適用于如圖2中舉例說明的各種器件)任意數(shù)量的對應(yīng)的螺線管Li。功率級可以像驅(qū)動單元20—樣，在分離的芯片封裝中實施并且裝配至相同的PCB?？商鎿Q地，功率級21i可以是驅(qū)動單元20的一部分或者也集成在螺線管致動器L中。在本實例中，螺線管燃料注入器的螺線管(由感應(yīng)器L表示)電連接在高壓側(cè)晶體管Thsi和低壓側(cè)晶體管IYs之間，以使晶體管THS1、Tls和感應(yīng)器的負載電流通路串聯(lián)電耦合。高壓側(cè)晶體管Thsi耦合在提供電源電壓Vbtost的第一電源端和螺線管的第一末端之間。低壓側(cè)晶體管IYs耦合在提供參考電位V_(例如，地電位)的第二電源端和螺線管的第二末端之間。感應(yīng)電阻器Rs(sense resistor)可以被額外地連接在第二電源端GND和低壓側(cè)晶體管IVs之間。電阻器Rs兩端的電壓降k *RS于是可用作表示螺線管電流k的測量信號。包括兩個二極管DHS2、Dm和另外的高壓側(cè)晶體管Ths2的串聯(lián)電路可耦合在另外的電源端和第二電源端(V_)之間，該另外的電源端被提供以另外的電源電壓Vb (Vb < Vboost)，其中一個二極管連接在第二電源端GND和另一個二極管Dhs2之間，而高壓側(cè)晶體管Ths2連接在該另外的電源端(Vb)和二極管Dhs2之間。兩個二極管DHS2、Dls2之間的共同的電路節(jié)點連接至感應(yīng)器L的第一末端。第三二極管I連接在第一電源端(Vbmbt)與低壓側(cè)晶體管IYs和感應(yīng)電阻器Rs共同的電路節(jié)點之間。
[0025]由驅(qū)動單元20生成并提供的驅(qū)動信號Sd (在本實例中三個驅(qū)動信號SDH1、SDH1、Sm，使用Sd統(tǒng)稱)被分別地提供給三個MOS晶體管Ths1、Ths2和IYs的柵電極。
[0026]圖2還舉例說明了可由監(jiān)測單元24i監(jiān)測的兩個示例性信號。在本示例中，電阻器Rs兩端的電壓Vs作為反饋信號SFi提供給驅(qū)動單元20，并且高壓側(cè)晶體管Ths的源極電壓作為反饋信號Sf2提供給驅(qū)動單元20。根據(jù)應(yīng)用的實際實施和要求，可使用更復(fù)雜的功率級并可將另外的或者不同的信號反饋給驅(qū)動單元20。
[0027]圖3描述了與耦合至螺線管燃料注入器的驅(qū)動單元20和功率級相關(guān)聯(lián)的信號波形的一個示例。特別的是，圖3包括三個時序圖。頂部的圖形示出了時間點1^和toFF,在該時間點可編程控制電路23 (PCU)分別地接收觸發(fā)指令(在時間時的上升沿)驅(qū)動螺線管(也就是，通過注入器輸送燃料)和(在時間tQFF時的下降沿)停止流經(jīng)螺線管的電流(也就是，停止輸送燃料，螺線管致動器的去激活)。觸發(fā)指令從而標(biāo)記外部注入控制信號的上升沿和下降沿。該信號被歸類為“外部的”是由于其由MCUlO控制，而MCUlO是在驅(qū)動單元20之外的器件。
[0028]第二個圖形表示了對應(yīng)的螺線管電流k。相應(yīng)地，螺線管電流k相當(dāng)于典型的稱為“峰值電流和維持電流分布”(peak&hold current profile)。在注入周期開始時需要高的峰值電流，以快速地開啟注入閥，而較低的電流足夠維持注入器的開啟。第三個圖形示出了螺線管L的第一末端(高壓側(cè))處的電SVm，而第四個圖形示出了螺線管L的第二末端(低壓側(cè))處的電壓Vw從電壓Vu^PVa的波形可以看到，在外部注入器控制信號的“動作”(也就是，在時間tw時的上升沿和在時間時的下降沿)以及螺線管的“反應(yīng)”之間，螺線管電流中存在可見的延遲時間tDEkm和tD^ff。因此，螺線管電流在時間h時開始上升，該時間^是在時間七?延遲時間tDE_。后的時間。類似地，螺線管電流時間t3時開始降至零，該時間t3是在時間延遲時間tDEk)ff后的時間。然而，直到螺線管電流在時間t4(t4=t3+tDE0P)時最終降為零還需要另外的延遲時間t_P。
[0029]第五個圖形示出了在時間t2開始并在時間&停止的燃料輸送估計的結(jié)果。SP，時間點t2和t5分別地指的是，注入器實際開啟閥并開始燃料輸送的時間，以及注入器實際關(guān)閉閥并停止燃料輸送的時間。閥的機械延遲分別地用tDastart和t—p表示，其中t2 =ti+tDELstart,而t5 = t4+tDELst0pO時間點t2和t5(或者延遲時間tDastart和tmstop)分別地，當(dāng)注入器應(yīng)該要開啟時通過觀測螺線管電流的電流梯度來決定，以及當(dāng)注入器應(yīng)該要關(guān)閉時通過觀測注入器電壓Vu的電壓梯度來決定。上升的注入器電流或者下降的注入器電壓中的不連續(xù)分別地表明了注入器閥的機械開啟和機械關(guān)閉。
[0030]由于MCUlO和驅(qū)動單元20之間的觸發(fā)指令和數(shù)據(jù)的串行傳送的運行與P⑶23的運行的完全同步，延遲時間tDE_和tD^ff可限制在亞微秒的范圍內(nèi)。在螺線管電流的上升沿中，中間峰值的位置表明螺線管注入器實際開啟并輸送燃料的時間點t2。類似地，在螺線管兩端的電壓'的下降沿中，中間峰值的位置表明螺線管注入器關(guān)閉并停止燃料輸送時的時間點t5。如上所述，這些時間點可以以信號傳送回MCU10。
[0031]圖4總結(jié)了用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的一個示例性方法。依照一個實施例，該方法包括接收由外部控制單元(例如圖1中示出的MCU10)使用的外部時鐘信號CLK(見圖4流程圖中的步驟41)。時鐘信號CLK可在包括同步電路的驅(qū)動單元20中接收，該同步電路配置為生成與所接收到的外部時鐘信號CLK同步的一個或者多個內(nèi)部(即在驅(qū)動單元內(nèi)部使用的)時鐘信號CLKINTa、CLKINTb。此外，該方法包括(圖4的流程圖中的步驟42)在多個PCU23a、23b中與外部時鐘信號CLK同步地接收來自外部控制單元(例如，MCU10)的觸發(fā)指令。多個感應(yīng)式致動器中的每一個均與P⑶23a、23b中的一個相關(guān)聯(lián)。P⑶23a、23b包括在驅(qū)動電路中，并且被編程(例如使用適當(dāng)?shù)能浖?。依照當(dāng)前描述的方法，驅(qū)動信號SDa、SDb由PCU響應(yīng)于所接收到的觸發(fā)指令生成，并且與外部時鐘信號同步(見圖4的流程圖中的步驟43)。驅(qū)動信號SDa、SDb還與外部時鐘信號CLK同步，并且對應(yīng)與各自的P⑶23a、23b相關(guān)聯(lián)的用于感應(yīng)式致動器La、Lb的一個或者多個預(yù)編程負載電流模板。與外部時鐘信號CLK的同步可通過與內(nèi)部時鐘信號CLKINTa、CLKmb其中的一個的同步來間接地完成。
[0032]雖然本文已公開了各種示例性的實施例，但根據(jù)各種實施例的特定的實施和不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯然可以做出變化和修改。對于本領(lǐng)域嫻熟的技術(shù)人員來說顯然可以適當(dāng)?shù)赜脠?zhí)行相同功能的其他部件來代替。特別地，當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)實質(zhì)上相等的結(jié)果時，信號處理功能可以在時域或者是在頻域中執(zhí)行。應(yīng)當(dāng)提及的是，參考特定的【專利附圖】

【附圖說明】的特征可以與其他附圖中的特征相結(jié)合，即使這些特征在其他附圖中并未明確地提及。而且，本發(fā)明的方法可以全部使用適當(dāng)?shù)奶幚砥髦噶钤谲浖崿F(xiàn)中完成，或者利用硬件邏輯和軟件邏輯結(jié)合的混合實現(xiàn)以達到相同的結(jié)果。這種對概念的修改旨在被所附權(quán)利要求覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動單元，包括: 時鐘終端，配置為接收由處于所述驅(qū)動單元外部的外部控制單元使用的外部時鐘信號; 串行總線接口，配置為通過串行總線與所述外部控制單元通信，其中所述串行總線配置為傳送以下兩者: 與所述外部時鐘信號同步的觸發(fā)指令，所述觸發(fā)指令指示多個可編程控制電路(PCU)中的至少一個響應(yīng)于與所述外部時鐘信號同步的所述觸發(fā)指令來生成用于所述多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動信號；以及 與所述多個PCU中的至少一個PCU相關(guān)聯(lián)并且與所述外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)由所述多個PCU中的至少一個使用，以響應(yīng)于所述觸發(fā)指令生成所述驅(qū)動信號。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元， 其中在所述串行總線接口沒有接收到與所述外部時鐘信號同步的所述觸發(fā)指令中的至少一個觸發(fā)指令的至少一個時段內(nèi)，所述串行總線接口接收與所述多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)并與所述外部時鐘信號同步的所述數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元， 其中傳送與所述外部時鐘信號同步的所述觸發(fā)指令以及與所述多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)并與所述外部時鐘信號同步的所述數(shù)據(jù)是基于: 響應(yīng)于與所述外部時鐘信號相關(guān)聯(lián)的至少一個邊沿的檢測來檢測所述觸發(fā)指令中的一個或者多個和所述數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元， 其中使用所述串行總線接口進行傳送的觸發(fā)指令和數(shù)據(jù)被接收作為與所述外部時鐘信號同相的串行比特流。
5.如權(quán)利要求1所述驅(qū)動單元，進一步包括: 同步電路，耦合至所述時鐘終端并配置為: 接收所述外部時鐘信號；以及 生成與所述外部時鐘信號同步的一個或者多個內(nèi)部時鐘信號； 其中，基于所述一個或者多個內(nèi)部時鐘信號，所述多個PCU通過所述串行總線接口從所述外部控制單元接收與所述外部時鐘信號同步的所述觸發(fā)指令。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動單元， 其中所述驅(qū)動單元提供所述一個或者多個生成的內(nèi)部時鐘信號至所述串行總線接口，以使所述外部控制單元和所述驅(qū)動單元之間的數(shù)據(jù)傳輸同步。
7.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動單元， 其中所述同步電路包括鎖相環(huán)路(PLL)，所述鎖相環(huán)路配置為生成與所述外部時鐘信號同步的所述一個或者多個內(nèi)部時鐘信號。
8.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元，進一步包括: 多個測量電路，所述多個測量電路各自耦合至所述串行總線接口，并與所述多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)，并配置為: 從所述多個感應(yīng)式致動器中的一個接收至少一個反饋信號； 數(shù)字化所述至少一個反饋信號；以及 通過所述串行總線接口，將所述至少一個反饋信號中的一個或者多個和來源于所述至少一個反饋信號的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述外部控制器單元。
9.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動單元， 其中所述測量電路進一步配置為: 將所述至少一個反饋信號中的一個或者多個和來源于所述至少一個反饋信號的數(shù)據(jù)通過所述多個PCU中的一個或者多個發(fā)送給所述外部控制器單元。
10.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元，進一步包括 多個測量電路，所述多個測量電路各自耦合至所述串行總線接口并與所述多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)，并且配置為: 從所述多個感應(yīng)式致動器中的一個接收至少一個反饋信號； 數(shù)字化所述至少一個反饋信號；并 將所述至少一個反饋信號中的一個或者多個和來源于所述至少一個反饋信號的數(shù)據(jù)通過所述多個PCU中的一個或者多個發(fā)送給所述外部控制器單元。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動單元， 其中所述多個PCU中的一個或者多個被編程為根據(jù)所述至少一個反饋信號調(diào)整所述驅(qū)動信號。
12.一種用于驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器的方法，該方法包括: 接收由外部控制單元使用的外部時鐘信號； 在多個可編程控制電路(PCU)處從所述外部控制單元接收觸發(fā)指令，所述觸發(fā)指令與所述外部時鐘信號同步，其中所述多個PCU各自與所述多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)； 響應(yīng)于所述的所接收到的觸發(fā)指令并使用所述多個PCU，生成與所述外部時鐘信號同步的用于所述多個感應(yīng)式致動器的驅(qū)動信號；以及 接收與所述多個PCU中的至少一個相關(guān)聯(lián)并與所述外部時鐘信號同步的數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)由所述多個PCU中的至少一個使用，以響應(yīng)于所述觸發(fā)指令生成所述驅(qū)動信號。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括: 生成一個或者多個內(nèi)部時鐘信號，所述內(nèi)部時鐘信號與從所述外部控制單元接收到的所述外部時鐘信號同步； 其中生成與所述外部時鐘信號同步的所述驅(qū)動信號的步驟包括: 使用所述生成的一個或者多個內(nèi)部時鐘信號，與所述外部時鐘信號同步地對所述多個PCU中的一個或者多個進行時鐘控制。
14.如權(quán)利要求12所述的方法， 其中將去往所述外部控制單元和來自所述外部控制單元的數(shù)據(jù)傳輸與所述外部時鐘信號同步的步驟包括: 生成一個或者多個內(nèi)部時鐘信號，所述一個或者多個內(nèi)部時鐘信號與從所述外部控制單元接收到的所述外部時鐘信號同步；并且 使用所述內(nèi)部時鐘信號中的至少一個以同步從所述外部控制單元接收所述觸發(fā)指令。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括: 使用所述內(nèi)部時鐘信號中的至少一個，以同步去往所述外部控制單元和來自所述外部控制單元的數(shù)據(jù)傳輸。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括: 針對與所述各自的PCU相關(guān)聯(lián)的所述感應(yīng)式致動器，使用所述內(nèi)時鐘信號中的至少一個來使用所述PCU同步地生成與所述外部時鐘信號同步的并且對應(yīng)于一個或者多個預(yù)編程負載電流模板的驅(qū)動信號。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括: 使用鎖相環(huán)路(PLL)以根據(jù)所述外部時鐘信號生成所述內(nèi)部時鐘信號。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括: 使用各自與所述多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)的所述多個測量電路中的至少一個，測量來自所述感應(yīng)式致動器的至少一個反饋信號。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括: 使用所述多個測量電路中的至少一個，數(shù)字化所述至少一個反饋信號；以及 與所述內(nèi)部時鐘信號同步地，將所述至少一個反饋信號中的一個或者多個和來源于所述至少一個反饋信號的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述外部控制單元。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，進一步包括: 數(shù)字化所述至少一個反饋信號，并且將所述至少一個反饋信號或者所述來源于所述至少一個反饋信號的數(shù)據(jù)，發(fā)送給與所述感應(yīng)式致動器相關(guān)聯(lián)的所述PCU，所述反饋信號已在所述感應(yīng)式致動器處被測量。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，進一步包括: 基于所述至少一個反饋信號，使用所述PCU調(diào)整與所述外部時鐘信號同步的所述驅(qū)動信號的生成。
22.一種引擎控制單元包括: 微控制器單元(MCU);以及 驅(qū)動單元，配置為驅(qū)動多個感應(yīng)式致動器，所述驅(qū)動單元包括: 時鐘終端，配置為接收由所述MCU使用的外部時鐘信號； 串行總線接口，配置為通過串行總線與所述MCU通信；以及 多個可編程控制電路(PCU)，所述多個PCU各自與所述多個感應(yīng)式致動器中的一個相關(guān)聯(lián)，并且與所述外部時鐘信號同步，而且耦合至所述串行總線接口，其中所述多個PCU各自配置為: 通過所述串行總線接口，從所述MCU接收與所述外部時鐘信號同步的觸發(fā)指令；以及 針對與所述各自的PCU相關(guān)聯(lián)的所述感應(yīng)式致動器，響應(yīng)于接收到的觸發(fā)指令，生成對應(yīng)于所述外部時鐘信號同步的一個或者多個預(yù)編程負載電流模板的驅(qū)動信號。
23.如權(quán)利要求22所述的引擎控制單元，進一步包括: 印刷電路板(PCB)； 其中所述MCU和所述驅(qū)動單元均布置在裝配在所述PCB上的分開的芯片封裝中。
【文檔編號】F02D41/14GK104421022SQ201410409445
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】C·施魏克特, J·沙弗 申請人:英飛凌科技股份有限公司