一種車用電器的控制裝置的製作方法

2023-10-11 08:26:59 1

專利名稱：一種車用電器的控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車用電器的控制裝置，屬於電子技術領域。
背景技術：
目前，機動車車身電器的控制分為傳統線束繼電器方式和網絡控制方式。 傳統的線束繼電器方式由於在壽命、體積、可靠性等方面都落後於網絡控制方
式，正逐步為CAN或LIN網絡控制方式所取代。但兩種方式中，車身電器的啟 動、關斷和過壓保護都有其不足之處。車身用電器的啟動和關斷都會產生瞬態 大電流和瞬態過壓，從而對電器壽命、整車EMI/EMC性能造成損害。同時，發 電機或蓄電池的電壓超過車身用電器的額定電壓也會造成電器壽命縮短，並存 在能源浪費。例如，對於冷光源負載，當燈具電壓過額定電壓10%時，燈具壽 命將降低一倍；燈具電壓為額定電壓的90%時，燈具壽命將提高一倍，照度降 低7%，此時與過壓10%相比壽命延長4倍，而且照度值與額定狀態相比僅衰減 7%，由於人眼對光線的感覺是呈現對數關係，即當光線照度增加IO倍時， 人能夠感覺到亮度增加一倍，並產生眩光危害眼睛，而當光線照度減少7%時， 人眼卻很難察覺到，因此不影響照明質量。為此，有文獻提出了採用P麗技術 控制用電器的供電電壓，如專利CN200710037324. 2 "車燈控制方法和車燈控制 電路"中採用P麗技術對車燈供電電壓進行控制，但其實現方法靠帶有P麗功 能的MCU提供P麗信號。由於機動車車燈很多，並且除車燈外，還有很多車身 電器，如雨刮器、除霜器和電動門窗等，MCU的P麗輸出管腳是較少的，無法 滿足整車車身電器的數量需要。並且，該專利中，未涉及車燈關斷過程的控制。 專利CN200510122299. 9"智能汽車車身網絡控制系統裝置及其方法"和專 利CN200710099038. 9"智能汽車車身網絡系統"雖然以網絡方式取代了傳統線 束繼電器方式，但並未涉及對車身電器的啟動和關斷過程及供電電壓進行P麗 控制，用電器壽命和整車EMI/EMC並未改善，能源浪費仍然存在。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種車用電器控制裝置，用來解決現有主控制器 P麗輸出較少不能滿足整車用電器需要和不能對用電器進行軟關斷的問題。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案 一種車用電器的控制裝 置，該裝置包括一個分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個微控制器的A/D端， 該微控制器用於脈衝寬度數據輸出的接口端和用於選擇P^！信號輸出的片選接
口端及用於鎖存信號輸出接口端分別接一個現場可編程門陣列FPGA晶片中被 定義為脈衝寬度數據寄存器的數據輸入接口端和使能接口端及鎖存信號輸入 接口端，該現場可編程門陣列FPGA晶片中各個被定義為脈衝寬度調製P麗信 號輸出的每個接口端分別對應連接一個驅動晶片的控制端，所述的每個驅動芯 片的輸出端用於接相應的車用電器，每個驅動晶片的反饋端接微控制器的反饋 輸入端，所述所有驅動晶片的電源輸入端接供電電源的兩端。
所述分壓電路的輸出接有電壓限幅電路。
所述的每個驅動晶片的反饋端接有電壓限幅電路。
所述的驅動晶片為HS-IPSW型高邊智能功率開關。
本實用新型的有益效果是本實用新型是一種基於FPGA技術的車用電器 控制裝置，基於FPGA晶片實現了多路P麗信號的輸出，滿足了整車車用電器 對不同頻率P麗信號的需要，當用電器開啟時使P麗脈衝信號輸出線性增加， 實現用電器的軟啟動，避免用電器啟動過程中的尖峰電流或電感負載產生的高 反向瞬態電壓，從而避免了共電源阻抗引入的幹擾，當用電器關閉時使P麗脈 衝信號線性減小到0，實現對用電器的軟關斷，避免用電器關斷過程中電感負 載產生感生瞬態電壓和瞬態電流，從而避免了共地線阻抗和地環路引入的幹 擾，改善了 EMI/EMC性能，延長了用電器的壽命，避免過電壓供電造成的能源 浪費。
由於使用高邊智能功率開關，實現了對用電器的過電流、過熱及短路保護和短路、斷路診斷功能。

圖1是車用電器控制裝置的電路原理框圖； 圖2是基於FPGA晶片的P麗信號產生時序邏輯電路圖； 圖3本實用新型基於FPGA晶片的P麗信號產生時序邏輯電路仿真結果圖。
具體實施方式

下面結合圖1、圖2、圖3來說明本實用新型，圖1所示了車用電器控制 裝置的電路原理圖，該裝置包括一個由七個電阻構成的等比例分壓電路，該分 壓電路的輸出端接有一個限幅電路，該限幅電路的輸出端接微控制器的A/D端， 該微控制器的用於脈衝寬度數據輸出端D[O.. 7]和用於選擇P麗信號輸出的片 選接口及用於鎖存信號輸出的接口端分別接一個FPGA晶片中被定義為脈衝寬 度數據寄存器的數據輸入端和使能端及鎖存信號輸入端，該FPGA晶片中被定 義為P麗信號輸出的每個接口端接一個車用電器的驅動晶片HS_IPSW(高邊智 能功率開關)的控制端，每個驅動晶片HS — IPSW的反饋端ST通過一個限幅電 路接入微控制器反饋端，所有的驅動晶片的電源輸入端都接在車用蓄電池的兩 端。
圖2所示了基於FPGA晶片的一路P麗信號產生時序邏輯電路圖，該電路 包括脈衝寬度數據寄存器、比較器、分頻器和RS觸發器1、 RS觸發器2，脈衝 寬度數據寄存器的雙向計數使能端EN接解碼器的輸出，它的計數方向輸入端 Up/Dn接用電器開關狀態信號線，它的8位二進位脈寬數據輸入端D[O.. 7]接 微控制器的8位數據總線，雙向計數輸出端？界[0..7]接比較器的？[0..7]，它 的遞減計數器遞減到0時的溢出位輸出端Dn—Cout接RS觸發器1的復位端R， 它的計數時鐘輸入端CLK接分頻器的時鐘輸出端S一CLK， RS觸發器1的S端接 用電器開關狀態信號線，它的輸出Q接分頻器的使能端EN和比較器的使能端 EN，分頻器的時鐘輸入M—CLK接系統時鐘，分頻器的時鐘輸出還接RS觸發器2 的S端，分頻器的計數輸出端0群[0..7]接比較器的Q[0..7]，比較器的輸出PEQ接RS觸發器2的R端，RS觸發器2的Q端接用電器驅動晶片的控制端。
以下舉例說明P麗信號產生時序邏輯電路的工作過程，設某一路用電器的 P麗頻率為500Hz，根據佔空比計算公式"^,x化-C/ 和脈衝寬度數據公式
^=0.5x/xA，其中C/為車用蓄電池電壓、化為佔空比、t/一為用電器額定
工作電壓，C/ 為高邊智能功率開關的壓降、f為用電器的P麗頻率、^為脈
衝寬度數據，計算得到脈衝寬度數據為200，則工作過程如下
該路用電器的開關閉合後，該路的計數方向輸入信號為1，雙向計數器遞 增計數使能，當雙向計數時鐘輸入CLK端有時鐘輸入時，從0開始計數輸出； RS觸發器1的輸出為1，分頻器從0開始遞增計數輸出，設分頻器的時鐘輸入 為125KHz，每計數到249時，產生一個S一CLK時鐘，並從0重新開始計數；同 時比較器開始比較P[O.. 7]和Q[O,. 7]， PEQ輸出立刻為1，此時RS觸發器2 的輸出為0，在分頻器時鐘輸入M—CLK的第一個脈衝上升沿到來後，分頻器的 CNT[O.. 7]變為1，此時遞增計數器的輸出PW[O.. 7]仍為0，從而比較器的輸出 PEQ變為0;當分頻器的時鐘輸出S—CLK首次為1時，RS觸發器2輸出為1， P麗輸出信號由0變到1，同時雙向計數器輸出PW[0…7]為1，當分頻器的 CNT[O.. 7]再次為1時，比較器的輸出PEQ變為1， P麗信號從1變為0，完成 一次P麗波形輸出。上述分頻器計數，S—CLK時鐘產生，雙向計數器計數輸出， 比較器輸出這些過程一直持續到PW[O.. 7]輸出為200時，P麗脈衝寬度達到設 定值，雙向計數器保持200不變，即可輸出一個頻率為500Hz，脈衝寬度為 200x(lALCLK)的P麗信號，該信號開啟時間為500ms，脈衝寬度從0到 200x(l/M—CLK)線性增加，每次增加1個M—CLK時鐘寬度。同理當計數方向輸 入信號Up/Dn從1變為0時(用電器關閉時)，雙向計數器遞減使能，RS觸發 器1輸出仍為1直到復位端R為1;雙向計數器作遞減計數，分頻器仍計數， P麗信號的脈寬按每次1個M_CLK時鐘寬度遞減，直到PW[O. . 7]為0，此時Dn_Cout輸出1， RS觸發器1輸出R為0，分頻器、雙向計數器和比較器使能 停止，P麗停止輸出，如上所述，該P麗信號關斷時間為500ms,脈衝寬度按 每次1個M一CLK時鐘寬度線性遞減到0。
圖3是基於FPGA晶片的PWM信號產生時序邏輯電路仿真結果圖，其中所 示了某一路用電器驅動晶片控制端P麗信號的脈寬從0逐漸線性展開。
權利要求1、一種車用電器的控制裝置，該裝置包括一個分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個微控制器的A/D端，其特徵在於該微控制器用於脈衝寬度數據輸出的接口端和用於選擇PWM信號輸出的片選接口端及用於鎖存信號輸出接口端分別接一個現場可編程門陣列FPGA晶片中被定義為脈衝寬度數據寄存器的數據輸入接口端和使能接口端及鎖存信號輸入接口端，該現場可編程門陣列FPGA晶片中各個被定義為脈衝寬度調製PWM信號輸出的每個接口端分別對應連接一個驅動晶片的控制端，所述的每個驅動晶片的輸出端用於接相應的車用電器，每個驅動晶片的反饋端接微控制器的反饋輸入端，所述所有驅動晶片的電源輸入端接供電電源的兩端。
2、 根據權利要求1所述的車用電器的控制裝置，其特徵在於所述分壓 電路的輸出接有電壓限幅電路。
3、 根據權利要求1或2所述的車用電器的控制裝置，其特徵在於所述 的每個驅動晶片的反饋端接有電壓限幅電路。
4、 根據權利要求3所述的車用電器控制裝置，其特徵在於所述的驅動晶片為HS-IPSW型高邊智能功率開關。
專利摘要本實用新型涉及一種車用電器的控制裝置，該裝置包括一個分壓電路，該分壓電路的輸出端接一個微控制器的A/D端，該微控制器用於脈衝寬度數據輸出的接口端和用於選擇PWM信號輸出的片選接口端及用於鎖存信號輸出接口端分別接一個FPGA晶片中被定義為脈衝寬度數據寄存器的數據輸入接口端和使能接口端及鎖存信號輸入接口端，該FPGA晶片中各個被定義為PWM信號輸出的每個接口端分別對應連接一個驅動晶片的控制端，所述的每個驅動晶片的輸出端用於接相應的車用電器，每個驅動晶片的反饋端接微控制器的反饋輸入端，主要用來解決現有主控制器PWM輸出較少不能滿足整車用電器需要和不能對用電器進行軟關斷的問題。
文檔編號G05B19/04GK201383083SQ200920088529
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月16日 優先權日2009年2月16日
發明者尹冬至, 彭能嶺, 王國峰, 王永秋, 宏 陳 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司