一种宽域氧传感器控制器的利记博彩app

本发明属于汽车电子传感检测领域，更具体地，涉及一种宽域氧传感器控制器。

背景技术：

随着经济的快速发展，世界各国的汽车保有量迅速增加，这一趋势提高了居民的生活水平，但也加剧环境污染和能源短缺问题。汽车排放的尾气中主要包含CO,NOx,SOx和PM2.5等有害气体和物质，这些是温室效应和雾霾形成主要原因。宽域氧传感器，简称λ(空气燃油比例)传感器，是现实应用最为广泛的汽车尾气氧含量检测装置，其通过检测汽车尾气中的氧气浓度，并将检测结果反馈给发动机电子控制单元(ECU)以提高发动机的燃烧性能，同时，提高汽车尾气处理系统中三元催化剂的催化效率，减少有害气体排放。高性能的宽域氧传感器控制器是保证宽域氧传感器检测精度的关键，因此宽域氧传感器控制器的设计开发显得尤为重要。

通过检索现有文献资料，发现关于宽域氧传感器的研究主要集中在宽域氧传感器的内部材料和内部测量结构以及生产制造方面。同时国内在宽域氧传感器控制器方面的研究不具有系统性，例如扬州清玛汽车有限公司公开的一种汽车发动机宽域氧传感器泵单元的控制及信号采集电路，仅提供了一种针对控制器内部某一模块的硬件设计.

宽域氧传感器的基本工作原理的、工作温度特性以及其在材料方面的组成和电化学特性与固体氧化物燃料电池的特性基本一致。宽域氧传感器的控制器开发的包括温度控制和泵单元控制两个方面，其中温度控制的难点在于温度的测量和控制，测量和控制可以参考固体氧化物燃料电池的温度测量和控制，即基于氧化锆基底材料的电阻温度特性实现温度的测量，并进行温度反馈控制。

现有国内外关于宽域氧传感器控制器的研究存在以下缺陷：(1)宽域氧传感器控制器的开发不具有系统性，只针对控制器的部分功能进行开发和模拟仿真；(2)现有的宽域氧传感器控制器设计，兼容性不够强，主要是针对某一具体的型号的产品进行开发，控制器不能很好地兼容系列产品。(3)开发出来的控制器在功能上实现，但是控制测量精度上不能达到国外控制器的水平。

技术实现要素：

针对现有宽域氧传感器控制器开发的不足，本发明结合固体氧化物燃料电池和宽域氧传感器的基本工作和温度控制要求，提供了一种基于集成接口电路模块所设计的宽域氧传感器控制器，简化了宽域传感器的信号采集和泵单元的控制，提高了宽域传感器控制器的控制性能和宽域传感器的检测精度，同时增强了宽域氧传感器控制器的兼容性。

为实现上述目的，本发明提出了一种用于固体氧化物燃料电池的宽域氧传感器控制器，所述控制器包括：集成接口电路模块、加热驱动模块和微控制器；其中，

所述集成接口电路模块通过信号线与宽域氧传感器的电极连接，通过能斯特电极和参考电极加载电流信号以测量宽域氧传感器感应单元的内阻，并输出相应的内阻测量电压信号至微控制器；同时，集成接口电路模块输出泵电压控制信号至宽域氧传感器的泵单元，并检测控制回路上的电流信号，输出与泵电流呈线性关系的泵电流检测电压信号至微控制器；

所述微控制器分别连接集成接口电路模块和加热驱动模块，用于采集宽域氧传感器内阻测量电压信号和与泵电流呈线性关系的泵电流检测电压信号，进行控制运算处理，输出温度控制信号至加热驱动模块；同时，微控制器还经过运算处理得到氧浓度及空燃比A/F值，并将其转换为模拟电压信号输出；

所述热驱动模块连接宽域氧传感器的加热器，用于根据温度控制信号控制加热器。

进一步地，所述集成接口电路模块包括：

泵单元电压控制信号输出子模块，用于将能斯特(Nernst)电极上的测量电压信号与其内部设定的能斯特参考电压的偏差值作为PID运算的输入，经过PID运算处理输出泵单元电压控制信号至宽域氧传感器泵电极(pump)。

内阻测量电压信号输出子模块，用于输出电流信号分别至能斯特电极及内阻测量参考电阻，得到内阻测量电压信号并将其输出至微控制器；

泵电流检测电压信号输出子模块，用于检测宽域氧传感器泵单元的控制回路上的电流信号，对该电压信号进行放大线性化处理，输出与泵电流呈线性关系的泵电流检测电压信号至微控制器。

进一步地，所述微控制器包括A/D转换模块、数据处理模块、D/A转换模块和温度控制模块；其中，

所述A/D转换模块，用于接收并模数转换所述内阻测量电压信号、泵电流检测电压信号；

所述数据处理模块，用于根据所述A/D转换模块转换后的信号进行运算处理，得到氧浓度及空燃比值；

所述D/A转换模块，用于将氧浓度及空燃比转换为对应的模拟电压信号输出；

所述温度控制模块，用于根据所述A/D转换模块转换后的内阻测量电压信号，进行温度PID控制运算，并向加热驱动模块输出温度控制信号。

进一步地，所述系统还包括显示模块，用于显示氧浓度及空燃比。

进一步地，所述系统还包括通信模块，用于将氧浓度及空燃比发送上位机软件。

进一步地，所述系统还包括型号切换组合开关，用于改变宽域氧传感器的工作模式使其兼容不同型号的氧传感器。

进一步地，所述温度控制信号为脉宽调制信号。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

(1)本发明电池工作温度特性和电池内阻测量方法，设计采用集成接口电路模块实现对宽域氧传感器的信号采集和泵单元的控制，简化了宽域氧传感器控制器的硬件电路设计以及温度的测量和控制，进一步提高了宽域氧传感器的控制性能和宽域氧传感器的检测性能；

(2)此外，本发明系统中宽域氧传感器的温度控制采用PWM控制实现，使得温度控制的精度更高；

(3)基于本发明所设计的宽域氧传感器控制器控制系统，可以以模拟电压形式以及CAN总线或者串口通信的方式输出检测得到的氧浓度O₂值及空燃比A/F至上位机监测软件。

附图说明

图1为宽域氧传感器控制器结构图；

图2为宽域氧传感器控制器较佳实施例的CJ125集成接口电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，图中左侧1为宽域氧传感器示意图，右侧2为宽域氧传感器控制器结构图。

所述控制器包括：集成接口电路模块3、加热驱动模块4和微控制器5；其中：

所述集成接口电路模块3通过信号线与宽域氧传感器的电极连接，通过能斯特电极和参考电极加载电流信号以测量宽域氧传感器感应单元的内阻，并输出相应的内阻测量电压信号至微控制器5；同时，集成接口电路模块3输出泵电压控制信号至宽域氧传感器的泵单元，并检测控制回路上的电流信号，输出与泵电流呈线性关系的泵电流检测电压信号至微控制器5。

所述微控制器5分别连接集成接口电路模块3和加热驱动模块4，用于采集宽域氧传感器内阻测量电压信号和与泵电流呈线性关系的泵电流检测电压信号，进行控制运算处理，输出温度控制信号至加热驱动模块4；同时，微控制器5还经过运算处理得到氧浓度及空燃比A/F值，并将其转换为模拟电压信号输出。

所述加热驱动模块4连接宽域氧传感器的加热器，用于根据所述温度控制信号控制加热器。

所述微控制器5包括A/D转换模块9、数据处理模块10、D/A转换模块11和温度控制模块12；其中，所述A/D转换模块9用于接收并模数转换所述内阻测量电压信号、泵电流检测电压信号；所述数据处理模块10用于根据所述A/D转换模块9转换后的信号进行运算处理，得到氧浓度及空燃比值；所述D/A转换模块11用于将氧浓度O2％值及空燃比A/F值转换为对应的模拟电压信号输出；所述温度控制模块12用于根据所述A/D转换模块9转换后的内阻测量电压信号，进行温度PID控制运算，并向加热驱动模块4输出温度控制信号。

所述系统还包括显示模块6用于显示氧浓度及空燃比。

所述系统还包括通信模块7用于将氧浓度及空燃比发送上位机软件。

所述系统还包括型号切换组合开关14用于改变宽域氧传感器的工作模式使其兼容不同型号的氧传感器。

宽域氧传感器可以选择譬如Bosch LSU系列的LSU4.2和LSU4.9型号。

CJ125集成接口电路模块3是Bosch公司针对宽域氧传感器控制器设计所开发的一款集成应用电路模块，实际应用中也可以选择CJ135集成接口电路模块。图2基于CJ125典型应用电路，连接宽域氧传感器和CJ125模块3，并将CJ125的测量信号输出端口、控制端口和SPI通信端口与控制器单元5连接；在本实施例中，选择STM32F103VET6作为主控制器，基于其最小系统构建微控制器；显示装置采用八位的LCD显示屏；加热驱动模块基于功率Mos管实现，最大功率大于40W；通信模块采用RS232串口通信方式实现。

CJ125集成接口电路模块一方面输出恒定的电流信号至宽域氧传感器的感应单元和内阻测量参考电阻上，并将对应的电压信号输出至微控制器；另一方面CJ125集成接口电路模块采集宽域氧传感应单元的上的能使特电压与其内部的能使特参考电压450mV比较形成偏差，作为CJ125集成接口电路模块内部泵单元模拟PID控制的偏差输入信号，同时CJ125集成接口电路模块经过模拟PID控制运算后输出泵电压控制信号加载在宽域氧传感器的泵单元上，同时CJ125集成接口电路模块可以检测泵单元控制回路上的泵电流信号，并输出与泵电流呈线性关系的电压信号至微控制器。型号切换组合开关用于选择LSU4.2和LSU4.9所对应的感应单元内阻80Ω和300Ω的选择，同时用于给微控制器工作模式选择触发信号。

微控制器中集成的A/D转换模块采集内阻测量电压信号和泵电流检测电压信号，一方面微控制器基于内阻测量电压信号进行数字PID运算，并输出温度控制PWM信号至加热驱动模块，加热驱动模块根据温度控制信号PWM控制宽域氧传感器的加热器功率，以实现温度控制。另一方面，微控制器基于泵电流检测电压信号，进行相应的数据处理运算得到氧浓度O₂％值及空燃比A/F值并存储。氧浓度O2％值及空燃比A/F值可以通过微控制器中集成的D/A转换模块转换成模拟电压信号输出，也可以直接输出到显示显示装置显示。为了拓展宽域氧传感器的产品测试功能，图1中的通信模块采用串口通信，微控制器可以通过通信模块把氧浓度O2％值及空燃比A/F值发送到上位机软件。

基于该方案，CJ125集成接口电路模块实现对宽域氧传感器的信号采集和泵单元的控制，替代了基于一般分离元器件构成的信号采集和泵单元的控制电路，微控制器则只需要接收CJ125集成接口电路采集内阻测量电压信号和泵电流检测电压信号，进行相应运算处理，实现对宽域传感器温度的控制、数据处理和信息输出。因此，基于本发明所设计宽域传感器控制器简化了宽域传感器的信号采集和泵单元的控制，提高了宽域传感器控制器的控制性能和宽域传感器的检测精度，同时增强了宽域氧传感器控制器的兼容性。