CN107666740A - 点亮电路和车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供点亮电路和车辆用灯具，提供与以往不同的异常检测技术。点亮电路(400)以与PWM信号相应的亮度使半导体光源(302)点亮。驱动电路(410)接收来自ECU(202)的PWM信号，生成向半导体光源(302)的驱动电流(ILAMP)，根据PWM信号将该驱动电流(ILAMP)开关。点亮电路(400)在PWM信号的无输入状态经过了预定时间后，使异常检测信号(DG)生效，并将异常检测信号(DG)输出到ECU(202)。

Description

点亮电路和车辆用灯具
技术领域
本发明涉及汽车等所使用的灯具。
背景技术
以往，车辆用灯具，特别是作为前照灯的光源，卤素灯、HID(High IntensityDischarge：高强度放电)灯是主流，但是近年来，代替这些灯，使用了LED(发光二极管)、LD(半导体激光)等半导体光源的车辆用灯具的开发正在发展。
作为控制半导体光源的光量的方式，已知：使驱动电流(灯电流)的量(振幅或者波高值)变化的模拟调光；以及开关驱动电流以使开关的占空比变化的PWM(Pulse WidthModulation：脉宽调制)调光。图1是本发明人所研究的灯具系统200R的框图。灯具系统200R包括外部控制器202、电池204、开关206、以及车辆用灯具300R。外部控制器202也被称为ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)，具有控制车辆用灯具300R的微型计算机(处理器)。
ECU202在使车辆用灯具300R点亮时将开关206接通。由此，电池电压VBAT被供给到车辆用灯具300R。另外，ECU202与开关206的接通联动地生成指示车辆用灯具300R的光量的PWM信号，并输入到车辆用灯具300R。
车辆用灯具300R包括半导体光源302以及驱动电路304。在半导体光源302是LED的情况下，驱动电路304也被称为LDM(LED Driver Module：LED驱动模块)。驱动电路304包含恒流输出的开关转换器及其控制器，并根据PWM信号对供给到半导体光源302的灯电流ILAMP进行开关。另外，驱动电路304在检测到车辆用灯具300R的异常时，使诊断信号DG生效，并通知给ECU202。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本国特开2010-147220
发明内容
本发明欲解决的技术问题
在这样的灯具系统200R中，ECU202与车辆用灯具300R之间经由线束210电气连接。在该线束210发生了断线等异常时，不能将PWM信号供给到驱动电路304，不能控制半导体光源302的光量，因此，需要线束210的异常检测功能。
为了解决该问题，在线束210中设置有返回线212，绕过驱动电路304的内部的PWM信号被返回到ECU202。ECU202能够对发送的PWM信号与返回的PWM信号进行比较，如果一致(匹配)，则判定为正常，在不一致(不匹配)时判定为异常。
然而，在图1的异常检测方法中，需要返回线212，在ECU202、驱动电路304侧需要返回用的追加的管脚，因此，灯具系统20OR的连接会复杂化。
本发明是在这种状况下完成的，其一个技术方案的例示性的目的之一在于提供与以往不同的异常检测技术。
用于解决问题的技术方案
本发明的一个技术方案涉及使半导体光源点亮的点亮电路。点亮电路包括驱动电路，该驱动电路接收来自控制器的PWM信号，生成向半导体光源的驱动电流，并根据PWM信号将该驱动电流开关。点亮电路在PWM信号的无输入状态经过了预定时间后，使异常检测信号生效，并将异常检测信号输出到控制器。
根据该技术方案，通过在点亮电路侧设置PWM信号的异常检测单元，并将检测结果通知给控制器，从而不再需要线束的返回线。
也可以是，控制器所进行的向点亮电路的电源供给开始、与PWM信号的供给开始是同步的。由此，点亮电路以电源供给作为触发来测量PWM信号的无输入状态即可。
也可以是，表示点亮电路的异常的异常检测信号和表示PWM信号的异常的异常检测信号被逻辑合成，并经由单一的信号线而被供给到控制器。
也可以是，驱动电路包括转换器、以及根据PWM信号来控制转换器的转换器控制器。也可以是，转换器控制器包含计时电路，该计时电路对已连续了预定时间的PWM信号的无输入状态进行检测。
也可以是，计时电路设置在转换器控制器的外部。
也可以是，转换器控制器包含生成点亮电路所使用的电源电压的稳压器，在检测到已连续了预定时间的PWM信号的无输入状态时，关闭电源电压，由此，被供给到控制器的异常检测信号成为生效状态。
本发明的其他技术方案涉及车辆用灯具。也可以是，车辆用灯具包括：半导体光源；以及上述的任意一个点亮电路。
发明效果
根据本发明的某一技术方案，能够检测PWM信号的异常。
附图说明
图1是本发明人所研究的灯具系统的框图。
图2是包括实施方式的点亮电路的灯具系统的框图。
图3的(a)、图3的(b)是图2的灯具系统的正常时和异常时的动作波形图。
图4是车辆用灯具的构成例的框图。
图5是示出灯具系统的其他构成例的框图。
图6是示出灯具系统又一个其他构成例的框图。
附图标记说明
200…灯具系统、202…ECU、204…电池、206…开关、214…线束、300…车辆用灯具、300L…左灯、300R…右灯、302…半导体光源、304…驱动电路、320…灯具ECU、322…开关、324…CPU、400…点亮电路、410…驱动电路、412…转换器、414…转换器控制器、420…异常检测电路、422…计时电路、424…内部电源电路、430…或门电路、440…电路模块。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式参照附图说明本发明。对于各附图所示的相同或等同的构成要素、部件、处理，标注相同的附图标记，重复的说明适当省略。另外，实施方式并非限定发明而是例示，实施方式所记述的所有的特征、其组合不一定是发明的本质。
在本说明书中，所谓“部件A与部件B连接的状态”，除了包含部件A与部件B物理地直接连接的情况之外，还包含部件A与部件B经由其他部件间接连接的情况，该其他部件不会对它们的电气连接状态产生实质的影响、或者不会损害通过它们的结合而发挥的功能、效果。
同样，所谓“部件C设置在部件A与部件B之间的状态”除了包含部件A与部件C、或者部件B与部件C直接连接的情况之外，还包含经由其他部件间接连接的情况，该其他部件不会对它们的电气连接状态产生实质的影响、或者不会损害通过它们的结合而发挥的功能、效果。
另外，在本说明书中，在电压信号、电流信号等电气信号、或者电阻器、电容器等电路元件所标注的附图标记，根据需要而表示各自的电压值、电流值、或者电阻值、电容值。
图2是包括实施方式的点亮电路400的灯具系统200的框图。灯具系统200包括ECU(控制器)202、电池204、开关206、车辆用灯具300。ECU202、电池204、开关206基本上与图1同样。
ECU202与车辆用灯具300(点亮电路400)之间由两条线束214连接。在线束214a中传送ECU202所生成的PWM信号。另外，在线束214b中传送车辆用灯具300所生成的诊断信号DG。诊断信号DG是表示在车辆用灯具300、线束214等中产生的异常、故障的异常检测信号。
车辆用灯具300包括半导体光源302和点亮电路400。点亮电路400接收来自ECU202的PWM信号，生成向半导体光源302的驱动电流(灯电流)ILAMP，根据PWM信号来开关该驱动电流ILAMP。
点亮电路400在PWM信号的无输入状态经过了预定时间(判定时间τ)后，使异常检测信号即上述的诊断信号DG生效，并将异常检测信号输出到ECU202。生效可以是高电平，也可以是低电平，还可以是高阻抗状态。判定时间τ能够规定得比PWM信号的周期长一定程度。由于通常PWM信号是几百Hz左右(周期为几ms)，所以，判定时间τ能够设定为几十～几百ms。
点亮电路400在功能上包括驱动电路410、异常检测电路420、或门电路430。驱动电路410具有恒流输出，能够根据PWM信号来开关从上述驱动电路410输出的驱动电流ILAMP。驱动电路410在检测到其内部或者半导体光源302有异常时，使异常检测信号DG2生效。该异常检测信号DG2被作为上述的诊断信号DG发送到ECU202。
异常检测电路420检测PWM信号的异常，具体而言检测线束214a的断线、接地等异常。具体而言，异常检测电路420在PWM信号的无输入状态持续了判定时间τ时，使异常检测信号DG1生效。异常检测电路420能够由计时电路构成。
需要说明的是，图2并非表示异常检测电路420、或门电路430必须与驱动电路410是单独的硬件，它们也可以与驱动电路410设定为一体(或者内置)。
ECU202所进行的向点亮电路400的电源供给开始，换言之开关206的接通的时间点与PWM信号的供给开始是同步的。即，ECU202在将开关206接通的同时，或者在基于从接通后点亮电路400的起动时间的预定时间经过后，开始供给PWM信号。在此情况下，异常检测电路420在电源电压VBAT被供给到车辆用灯具300(点亮电路400)并变得能够进行动作后，立即开始PWM信号的监视即可。
也可以是表示点亮电路400的异常的异常检测信号DG2、和表示PWM信号的异常的异常检测信号DG1被逻辑合成，并经由单一的信号线(线束)214b供给到ECU202。或门电路430对2个异常检测信号DG1和DG2进行逻辑合成(逻辑或)，生成诊断信号DG。或门电路430不一定需要包含或门，只要构成为在2个异常检测信号DG1、DG2的至少一者生效时，诊断信号DG生效即可。另外，或门电路430可以包含开集形式或者开漏形式的输出级，也可以包含用于驱动线束214b的驱动器(缓冲器)。
以上是包括点亮电路400的灯具系统200的构成。接下来，说明其动作。图3的(a)、(b)是图2的灯具系统200的正常时和异常时的动作波形图。在本说明书中参照的波形图、时间图的纵轴和横轴为了容易理解而适当放大、缩小，另外，示出的各波形也为了容易理解而被简化，或者夸张，或者强调。
图3示出表示开关206的接通、断开的信号SW、PWM信号、诊断信号DG、灯电流ILAMP。PWM信号的低电平对应点亮，高电平对应熄灭。需要说明的是，灯电流ILAMP的波形实际上追随PWM信号而开关，但是，在图3中示出了平均值。
参照图3的(a)说明正常时的动作。在时刻t0之前，开关206断开，PWM信号为高电平(熄灭)。在时刻t0，为了使半导体光源302点亮，ECU202将开关206接通。ECU202进行接通后，电池电压(电源电压)VBAT被供给到车辆用灯具300，驱动电路410、异常检测电路420变得能够动作。ECU202接通开关206并且生成PWM信号。为了使半导体光源302的亮度缓缓地上升，也可以使PWM信号的占空比缓缓地增加。灯电流ILAMP的平均值随着PWM信号的占空比而变化。
参照图3的(b)说明异常时的动作。在时刻t0，为了使半导体光源302点亮，ECU202将开关206接通，与图3的(a)同样生成PWM信号。不过，由于线束214a的断线，点亮电路400所接收的PWM信号成为恒定电平(作为一个例子是高电平)。异常检测电路420在时刻t1开始测量，在经过了判定时间τ后的时刻t2异常检测信号DG2(DG)生效，并被通知给ECU202。
以上是灯具系统200的动作。根据该灯具系统200，通过在点亮电路400侧设置PWM信号的异常检测单元，并将检测结果通知给ECU202，从而不再需要图1的线束的返回线。即，由于能够将线束的条数减少1条，所以能够简化灯具系统200。
本发明作为图2的框图、电路图而被掌握，或者涉及到从上述的说明推导出的各种装置、电路，但并不限于特定的构成。以下，并非为了缩小本发明的范围，而是为了帮助理解发明的本质、电路动作并使他们清楚化，说明更具体的构成例、实施例。
图4是车辆用灯具300的构成例的框图。点亮电路400包括转换器412、转换器控制器414、或门电路430、以及电路模块440。转换器412是降压转换器，包含开关晶体管Ml、同步整流晶体管M2、电感Ll、平滑电容器Cl。需要说明的是，转换器412的布局不限于此。需要说明的是，省略了用于驱动高端侧的开关晶体管Ml的自举电路等。
转换器控制器414是控制转换器412的功能IC，主包含脉冲发生器416以及驱动器418。电源电压VBAT被输入到转换器控制器414的输入(VIN)，与灯电流ILAMP相应的检测信号被输入到CS(电流检测)管脚，来自ECU202的PWM信号被输入到PWM管脚。LX(开关)管脚与电感Ll连接。脉冲发生器416以检测信号VCS接近目标值的方式生成脉冲信号S1。脉冲发生器416可以由使用了误差放大器的脉宽调制器、脉冲频率调制器构成，也可以是滞后控制(Bang-Bang控制)的控制器。
驱动器418基于脉冲信号S1来开关晶体管Ml、M2。另外，驱动器418在PWM信号指示出灭灯的期间，切断灯电流ILAMP。
转换器控制器414包括计时电路422以及内部电源电路424。内部电源电路424例如是线性稳压器，接收VIN管脚的电压VBAT，并生成被稳定化的电源电压VCC_M。电源电压VCC_M被从转换器控制器414的VCC管脚输出到外部，并被供给到转换器控制器414的外部的各种电路(未图示)。
计时电路422接收PWM信号，在无输入状态的时间持续了判定时间τ后，使异常检测信号DG1生效。内部电源电路424响应异常检测信号DG1的生效而停止。需要说明的是，也可以是，与异常检测信号DG1的生效相应地，转换器控制器414整体停止。在内部电源电路424停止时，电源电压VCC_M变成零。计时电路422及内部电源电路424相当于图2的异常检测电路420。电源电压VCC_M兼做异常检测信号DG1。
电路模块440设置在转换器控制器414的外部或者内部，进行某些信号处理。另外，电路模块440在检测到点亮电路400的异常时，使异常检测信号DG2生效。
在图4中，异常检测信号DG1、DG2的生效被配置为低电平。另外，诊断信号DG的生效是开路状态，否定(negate)是低电平。
在异常检测信号DG2为生效，即成为低电平时，晶体管M13断开，诊断信号DG成为开路状态。另外，在异常检测信号DG1为生效，即电源电压VCC_M成为低电平时，或门电路430的晶体管Q11断开，Q12接通，晶体管M13断开，诊断信号DG成为开路。在异常检测信号DG1、DG2为两方否定(高电平)时，晶体管M13接通，诊断信号DG成为低电平。
图5是示出灯具系统200的其他构成例的框图。车辆用灯具300由主近光、追加近光、远光这3个灯构成，包括各自对应的半导体光源302_1～302_3。近光用的驱动模块410_Lo包含2个驱动电路450_1、450_2，分别使近光用的对应的半导体光源302_1、302_2点亮。
远光用的驱动模块410_Hi使远光用的半导体光源302_3点亮。驱动模块410_Hi包含灯具ECU452以及驱动电路450_3。
车辆用灯具300与车辆ECU203经由LIN(Local Interconnect Network：本地互联网络)、CAN(Controller Area Network：控制器局域网络)等的总线216和线束214b而连接。灯具ECU452从车辆ECU203接收包含多个半导体光源302的接通、断开、亮度的指令值等的控制信号S3。追加近光的亮度是可变的，控制信号S3包含指示追加近光的亮度的数据。灯具ECU452生成具有与该数据相应的占空比的PWM信号。该PWM信号经由线束214a被供给到驱动电路450_2。驱动电路450_2包含计时电路422，在检测到比判定时间τ长的PWM信号的无输入状态时，使异常检测信号DG1生效。另外，驱动电路450_1(和450_2)在检测到异常时，使异常检测信号DG2生效。或门电路430将基于异常检测信号DG1、DG2的诊断信号DG经由线束214b发送到车辆ECU。
即，图5的灯具系统200可以理解为图2的ECU202的功能被分割给车辆ECU203和灯具ECU452。换言之，在本发明中，控制器(ECU)、点亮电路400、异常检测电路420的物理配置没有特别限定。
图6是示出灯具系统200的又一其他构成例的框图。点亮电路400的基本构成与图4同样，因此，简化地示出。车辆用灯具300包括灯具ECU320，灯具ECU320包含开关322以及CPU(控制器)324。开关322与图2的开关206对应，CPU324与图2的ECU202对应。CPU324经由总线216而与车辆ECU203连接，接收控制信号S3。CPU324在控制信号S3指示点亮时，将开关322接通，将电源电压VBAT供给到点亮电路400。另外，CPU324生成具有与半导体光源302的亮度的指令值相应的占空比的PWM信号，并经由线束214a发送到点亮电路400。另外，点亮电路400在检测到PWM信号的无输入状态时，使诊断信号DG生效。诊断信号DG经由线束214b被输入到CPU324。
虽然基于实施方式使用具体的语句说明了本发明，但是，实施方式只不过是示出本发明的原理、应用，在实施方式中可以发现在不脱离技术方案所限定的本发明的思想的范围内的很多变形例、配置的变更。
例如，在实施方式中，说明了驱动电路410由降压转换器构成的情况，但是，不限于此，也可以是升降压转换器，也可以是升压转换器与降压转换器的组合，也可以是线性稳压器、恒流电路。
半导体光源302不限于LED，也可以是LD、有机EL(电致发光)。

Claims (7)

1.一种点亮电路，使半导体光源点亮，其特征在于，
包括驱动电路，所述驱动电路接收来自控制器的PWM信号，生成向所述半导体光源的驱动电流，并根据所述PWM信号将该驱动电流开关，
在所述PWM信号的无输入状态经过了预定时间后，使异常检测信号生效，并将所述异常检测信号输出到所述控制器。
2.如权利要求1所述的点亮电路，其特征在于，
所述控制器所进行的所述PWM信号的供给开始、与向所述点亮电路的电源供给开始是同步的。
3.如权利要求1或2所述的点亮电路，其特征在于，
表示所述点亮电路的异常的异常检测信号、和表示所述PWM信号的异常的异常检测信号被逻辑合成，并经由单一的信号线而被供给到所述控制器。
4.如权利要求1或2所述的点亮电路，其特征在于，
所述驱动电路包括：
转换器；以及
转换器控制器，所述转换器控制器根据所述PWM信号来控制所述转换器，
所述转换器控制器包含计时电路，所述计时电路对已连续了所述预定时间的所述PWM信号的无输入状态进行检测。
5.如权利要求3所述的点亮电路，其特征在于，
所述驱动电路包括：
转换器；以及
转换器控制器，所述转换器控制器根据所述PWM信号来控制所述转换器，
所述转换器控制器包含计时电路，所述计时电路对已连续了所述预定时间的所述PWM信号的无输入状态进行检测。
6.如权利要求4所述的点亮电路，其特征在于，
所述转换器控制器包含稳压器，所述稳压器生成所述点亮电路所使用的电源电压，在检测到已连续了所述预定时间的所述PWM信号的无输入状态时，所述转换器控制器关闭所述电源电压，由此，被供给到所述控制器的所述异常检测信号成为生效状态。
7.一种车辆用灯具，其特征在于，
包括：
半导体光源；以及
权利要求1至6的任一项所述的点亮电路。
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