CN107864531A - 车灯照明控制的四通道电子控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车灯照明控制的四通道电子控制系统，包括功率转换模块、微控制器模块、切换模块、5V电压转换模块，功率转换模块包括直流转直流的升压及降压模块，升压模块把电池电压升高到一个高于所有灯串电压的稳定电压，作为降压模块的输入电压，降压模块把升压模块的输出电压转换为LED灯串电压，并且具有恒流输出功能，通过调节内部工作频率，使不同的灯串电压对应同一个输出电流；微控制器模块设置主功率控制芯片的工作参数、响应整车端的车身控制模块发出的点灯指令以控制各路灯串的点亮和关断、监测电子控制系统的元器件和灯板LED温度等功能。使两路降压模块输出可以驱动四路灯串，从而降低了成本，提高了集成度。

Description

车灯照明控制的四通道电子控制系统
技术领域
本发明涉及汽车车灯照明领域，尤其涉及一种车灯照明控制的四通道电子控制系统。
背景技术
机动车辆的照明或灯装置通常能够实现一种或多种照明功能，例如，对于前照灯，它们具有全部或部分远光灯（High beam）、近光灯（Low beam）、日间行车灯（DRL）、位置灯（POS）或转向指示灯（TI），使用多路输出的ECU（电子控制系统）作为驱动电路，通过软件或硬件的方法响应用户的输入，打开或关闭相应通道的LED（发光二极管）光源。
现有技术中已知的作法是为照明装置的多路LED光源中的每一路使用单独的驱动电路输出，这种方式需要驱动电路的设计复杂，占空间，成本高，并且对应每一路输出需要有单独的控制信号，这对控制电路也提出了更高的要求。
替代地，另外已知的作法是在驱动电路中引入开关，所述开关能够使作为负载连接的一路或多路LED短接。短接的目的是使负载电流转向，不流过对应的LED，从而关闭此路功能。此种结构使得能够通过作用于开关而独立地打开或关闭多个功能中的某一路或多路，然而，由于该方法在每次照明装置中使用的LED数量改变时需要驱动电路的输出电压和电流做出快速响应，因此该方法也不易实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种车灯照明控制的四通道电子控制系统，通过使用驱动电路同时连接四通道LED光源，并且通过软件和硬件的实时响应用户输入，来快速的切换每一通道的开通和关闭。
本发明提供一种车灯照明控制的四通道电子控制系统，包括功率转换模块、微控制器模块、切换模块、5V电压转换模块，所述功率转换模块包括直流转直流的升压及降压模块，所述升压模块把电池电压升高到一个高于所有灯串电压的稳定电压，作为降压模块的输入电压，降压模块把升压模块的输出电压转换为LED灯串电压，并且具有恒流输出功能，通过调节内部工作频率，使不同的灯串电压对应同一个输出电流；微控制器模块设置主功率控制芯片的工作参数、响应整车端的车身控制模块发出的点灯指令以控制各路灯串的点亮和关断、监测电子控制系统的元器件和灯板LED温度等功能。
进一步改进在于：所述微控制器模块的功能包括设定功率转换模块的工作状态，响应外部车载网络发送的指令或硬线控制信号给出控制LED通道开通或关断的信号，所述切换模块主要用于允许其中一个通道或全部多个通道中的至少一个被选择性地供电，切换电路要能快速响应微控制器发出的控制信号，快速开通和关断相应的LED通道。
进一步改进在于：电子控制系统的连接四通道LED光源的方式是第1通道和第2通道串联连接，控制近光灯和远光灯，两通道的中间节点连接至切换模块；第3通道和第4通道并联连接，控制日间行车灯和转向灯。
进一步改进在于：所述5V电压转换模块将车载电池电压转换为微控制器工作所需要的5V基准电压。
进一步改进在于：所述微控制器模块控制的功率转换模块的工作状态为电压、电流及工作频率。
电子控制系统还具有检测外部参数设定，及检测LED温度的功能。
使用MCU（微控制单元）输出控制信号和分立元件配合来分别驱动不同灯串。其中近光灯和远光灯使用同一降压电路输出，两路灯串串联连接，使用MOSFET（场效应晶体管）并联在各灯串两端，结合控制信号导通或关断，以达到切换近光灯和远光灯的目的；同理，日间行车灯和转向灯使用另一降压电路输出，两灯串并联连接，结合控制信号及日间行车灯/转向灯分时工作的工况，达到共用一路输出的目的。
本发明的主功率电路使用单路升压和双路降压的电路拓扑，其中升压电路为恒压输出，通过峰值电流控制法提高了电源对输入电压变化的动态响应速度和输出电压的精度。降压电路为恒流输出，通过峰值电流控制法及固定纹波电流来达到恒定电流输出。并且电路具有过压保护、短路保护、温度保护、输入反向保护等，能有效地确保LED（发光二极管）驱动的可靠性。同时，能根据法规对光亮度的要求，随时调整，方便实用。
本发明的有益效果：通过微控制器模块和软件响应整车端的车身控制模块发出的指令，以控制硬件开关电路的切换，达到点亮或关断指定某一路或多路灯串的目的；此电路将近光灯和远光灯串联在一路降压电路输出，日间行车灯和转向灯并联在另一路降压电路输出，结合主功率控制芯片的调节，以快速响应负载的变化，使两路降压模块输出可以驱动四路灯串，从而降低了成本，提高了集成度。
附图说明
图1为本发明的功能框图示意框图。
图2为本发明的电路原理框图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1-2所示，本实施例提供一种车灯照明控制的四通道电子控制系统，主功率电路包括boost（升压）和buck（降压）两级模块，其中boost（升压）模块把电池电压（9V~16V）升高到一个高于所有灯串电压的稳定电压，作为buck（降压）模块的输入电压。降压模块把升压模块的输出电压转换为LED（发光二极管）灯串电压，并且具有恒流输出功能，通过调节内部工作频率，使不同的灯串电压对应同一个输出电流。MCU（微控制器模块）的目的是设置主功率控制芯片的工作参数、响应整车端BCM（车身控制模块）发出的点灯指令以控制各路灯串的点亮和关断、监测ECU（电子控制单元）元器件和灯板LED（发光二极管）温度等功能。
LED（发光二极管）灯串切换模块通过MCU（微控制器模块）和软件响应BCM（车身控制模块）发出的指令，以控制硬件开关模块的切换，达到点亮或关断指定某一路或多路灯串的目的。此模块将近光灯和远光灯串联在一路降压模块输出，日间行车灯和转向灯并联在另一路降压模块输出，结合主功率控制芯片的调节，以快速响应负载的变化，使两路buck（降压）模块输出可以驱动四路灯串，从而降低了成本，提高了集成度。
参见图2模块原理框图。图中“05_Input Filter”模块包括以下功能：电池防反接、EMI（电磁干扰）滤波、硬线控制信号检测、LIN（Local Interconnect Network）收发器模块以及左右灯识别模块。本模块可以同时提供LIN（Local Interconnect Network）总线和硬线控制两种通讯方式。
“02_Main Power”模块是功率转换模块，车载电池输出电平经过上面的EMI（电磁干扰）滤波模块之后，进入到功率转换模块，此模块包括升压和降压两级模块，其中升压模块是峰值电流检测模式的恒压输出模块，给后级的降压模块提供一个稳定的高压。降压模块是峰值电流和固定纹波控制方式，输出恒定电流给LED（发光二极管）光源。
“01_Controller”模块是微控制器模块，它通过SPI（Serial PeripheralInterface）总线跟功率转换模块的主控芯片通讯，设定功率转换模块的电压、电流和工作频率参数，同时，还响应LIN（Local Interconnect Network）总线和硬线控制信号的通讯，给出相应的LED（发光二极管）通道开通和关断信号，以及还检测外围的NTC（负温度系数热敏电阻）电阻阻值和电流设定电阻的阻值等参数。
“05_Output Signal Matrix”和“06_Output Signal Matrix”是切换模块，它的作用如前所述，起到响应微控制器发出的控制信号，快速开通和关断相应的LED（发光二极管）通道的作用。
“04_Aux Power”是5V转换器，它的作用是把车载电平转换为5V电压供给微控制器工作使用。
“07_Analog In”是灯板NTC（负温度系数热敏电阻）和输出电流分档电阻检测模块，其中NTC（负温度系数热敏电阻）用于检测灯板上LED（发光二极管）温度，防止温度过高损坏，其实施方式是当NTC（负温度系数热敏电阻）温度高于设定值时，开始降低输出电流，从而降低LED（发光二极管）的温度；输出电流分档电阻的目的是，实际生产过程中由于选用的LED（发光二极管）的Flux BIN（亮度等级）有多种，所以针对不同的Flux BIN（亮度等级）需要输出不同的电流，所以设置了特定的一组电阻，使其不同阻值对应特定的Flux BIN（亮度等级）。

Claims (5)

1.一种车灯照明控制的四通道电子控制系统，其特征在于：包括功率转换模块、微控制器模块、切换模块、5V电压转换模块，所述功率转换模块包括直流转直流的升压及降压模块，所述升压模块把电池电压升高到一个高于所有灯串电压的稳定电压，作为降压模块的输入电压，降压模块把升压模块的输出电压转换为LED灯串电压，并且具有恒流输出功能，通过调节内部工作频率，使不同的灯串电压对应同一个输出电流；微控制器模块设置主功率控制芯片的工作参数、响应整车端的车身控制模块发出的点灯指令以控制各路灯串的点亮和关断、监测电子控制系统的元器件和灯板LED温度等功能。
2.如权利要求1所述的车灯照明控制的四通道电子控制系统，其特征在于：所述微控制器模块的功能包括设定功率转换模块的工作状态，响应外部车载网络发送的指令或硬线控制信号给出控制LED通道开通或关断的信号，所述切换模块主要用于允许其中一个通道或全部多个通道中的至少一个被选择性地供电，切换电路要能快速响应微控制器发出的控制信号，快速开通和关断相应的LED通道。
3.如权利要求1所述的车灯照明控制的四通道电子控制系统，其特征在于：电子控制系统的连接四通道LED光源的方式是第1通道和第2通道串联连接，控制近光灯和远光灯，两通道的中间节点连接至切换模块；第3通道和第4通道并联连接，控制日间行车灯和转向灯。
4.如权利要求1所述的车灯照明控制的四通道电子控制系统，其特征在于：所述5V电压转换模块将车载电池电压转换为微控制器工作所需要的5V基准电压。
5.如权利要求2所述的车灯照明控制的四通道电子控制系统，其特征在于：所述微控制器模块控制的功率转换模块的工作状态为电压、电流及工作频率。
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