[发明专利]一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器

权利要求书

1.一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器，其特征包括：数字信号处理器、温度控制模块、泵电流控制模块、人机接口模块；

所述温度控制模块在所述数字信号处理器的控制下，利用直接数字频率合成器输出单极性正弦电压信号，并经过压流转换，将单极性正弦电压信号转换为交流恒流源输出；所述交流恒流源输出串接参考电阻再接宽域废气氧传感器的氧浓差电池正端子，参考电阻和氧浓差电池上的交流信号经过调理后，由数字信号处理器的片上模数转换器进行两通道的交流信号同步采集，并根据两通道采集的交流信号的幅值和参考电阻的阻值计算氧浓差电池内阻，用于反映宽域废气氧传感器温度；所述数字信号处理器根据氧浓差电池的内阻计算温度控制偏差，并根据偏差执行温度控制算法后，输出控制量为PWM的占空比，用于调节外部的加热器驱动电路的输出电压；

所述泵电流控制模块采集宽域废气氧传感器的氧浓差电势和泵电流信号并提供给所述数字信号处理器，所述数字信号处理器根据氧浓差电势计算泵电流控制偏差，从而根据偏差执行泵电流控制算法后，输出控制量为数模转换器的输出电压，并经过同相放大处理后，用于驱动泵电池上的泵电流；

当所述宽域废气氧传感器的温度控制和泵电池上的泵电流控制稳定时，所述数字信号处理器根据采集的泵电流计算空燃比，由所述人机接模块的液晶显示所述空燃比。

2.如权利要求1所述的一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器的控制器，其特征在于：所述温度控制模块由交流恒流源电路、参考电阻的交流信号调理电路、氧浓差电池交流信号调理电路和加热器驱动电路组成；

所述交流恒流源电路用于将所述单极性正弦电压信号经过电阻分压后进行电压跟随，并通过压流转换电路将跟随后的电压信号转换成交流恒流输出，且所述交流恒流输出的幅值由数字信号处理器根据氧浓差电池内阻的大小来控制模拟开关切换压流转换电路上的电阻决定；

所述参考电阻的交流信号调理电路和氧浓差电池交流信号调理电路相同，均由仪表放大器作为前置放大器进行交流差分放大处理，再经过二阶巴特沃斯低通有源滤波器的滤波；

所述参考电阻的交流信号调理电路和氧浓差电池交流信号调理电路的输出均接数字信号处理器的片上模数转换器的A0通道和B0通道以进行同步采样；

所述加热器驱动电路，是由数字信号处理器控制输出PWM的占空比，用于调节降压型DC/DC电路输出的电压，所述降压型DC/DC电路由光耦驱动和MOSFET管构成，所述加热器驱动电路的输出串接自恢复型保险丝再接到宽域废气氧传感器的加热器两端。

3.如权利要求1所述的一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器控制器，其特征在于：数字信号处理器的片上模数转换器利用自身的A0通道和B0通道同步采集参考电阻和氧浓差电池交流通道的交流信号，并对两通道采样的数据进行数字滤波，然后计算参考电阻和氧浓差电池上的交流信号幅值分别为和从而利用式(1)计算氧浓差电池内阻值Rnernst：

式(1)中，Rref表示参考电阻。

4.如权利要求1所述的一种可输出参考泵电流的宽域废气氧传感器控制器，其特征在于：所述泵电流控制模块由氧浓差电势调理电路、泵电流调理电路、双通道异步模数转换器和泵电流驱动电路组成；

所述氧浓差电势调理电路和泵电流调理电路均是由仪表放大器作为前置放大器，其后接二阶巴特沃斯低通有源滤波器；在所述氧浓差电势调理电路和泵电流调理电路之后分别接所述双通道异步模数转换器进行信号采集；

所述泵电流驱动电路，采用上电默认输出为中间电压值的数模转换器和同相放大电路构成，所述同相放大电路使用带无限带容性负载能力的放大器，在所述同相放大之后串接泵电流检测电阻后再接到泵电池的一端以驱动泵电流。