CN112383986B - 一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，使用MCU（微控制单元）输出控制信号和分立元件（集成芯片）配合来分别驱动不同灯串。刹车灯、位置灯、转向灯、信号灯等功能灯使用同一降压电路输出，多路灯串并联连接，使用MOSFET（场效应晶体管）、三极管、输出电流控制逻辑芯片等能实现开关的器件串联在各灯串上，结合控制信号和通讯信号来控制LED灯串的导通或关断，以达到刹车灯、位置灯、转向灯、信号灯等其他功能灯的开通与关断目的；同时，这些功能的灯串也可以通过控制信号和通讯信号来控制每串LED的输出电流来实现灯亮的各种效果的目的。

Description

一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统
技术领域
本发明涉及机动车辆的照明装置领域，尤其涉及一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统。
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，对于尾照灯，它们具有全部或部分转向灯（TI）、位置灯（tail）、刹车灯（stop）等功能灯使用多路输出的ECU（电子控制单元）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（发光二极管）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（发光二极管）断开。断开的目的是使负载电流转向，不流过对应的LED（发光二极管），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（发光二极管）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
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，使用驱动电路同时连接多通道LED光源，并且通过软件和硬件实时响应用户输入，来快速的切换每一通道的开通和关闭。
本发明提供一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，包括防反接电路模块、输入滤波电路模块、恒压电路模块、输出滤波电路模块、LED 负载模块、稳压电路模块、模拟采样电路模块和微控制器单元电路模块，所述防反接电路模块的输入与BCM的输出连接，防反接电路模块的输出和输入滤波电路的输入连接，输入滤波电路的输出与恒压电路模块的输入连接，恒压电路模块的输出为LED 负载模块提供稳定电流，输出滤波电路模块的输入与恒压电路模块的输出连接，输出滤波电路模块的输出与LED负载模块的输入连接，LED负载模块的输入端与输出滤电路模块、微控制器单元电路模块的输出连接，稳压电路模块的输入与防反接电路模块的输出连接，稳压电路模块的输出和微控制单元电路模块的输入连接，微控制器单元电路模块的输入与模拟采样电路模块、信号采样电路模块、恒压电路模块的输出连接，微控制器单元电路模块的输出和通讯信号滤波电路模块、LED负载模块、恒压电路模块、稳压电路模块的输入连接。
防反接电路模块主要功能包括防止电压反向连接和EMS保护功能。
进一步改进在于：所述输入滤波电路模块为π型滤波或者是L型滤波电路组成。具体选择什么样的电路可以根据不同的EMC(电磁兼容)的要求来选择。
进一步改进在于：所述恒压电路模块是由降压电路、升压电路等输出为恒定电压的电路，并具有动态响应，为LED负载模块中的恒流电路提供一个稳定的电压输入，并且提高了恒流的效率。恒定电流可以依据不同的LED（发光二极管）电压自动调节工作状态，以保证恒定电流输出。
输出滤波电路模块主要作用是滤除来自LED负载上干扰。
进一步改进在于：所述LED 负载模块包括了切换电路、控制电流输出电路和LED灯串电路。
进一步改进在于：所述稳压电路模块用线性方式或斩波方式来提供ECU的逻辑基准电压。
进一步改进在于：所述模拟采样电路模块具有将外接的电平转化和滤波功能，使得外接电平转换成微控制单元电路识别的电平，模拟采样电路模块具有故障输出功能，主要通过微控制单元电路去控制MOSFET、三极管、集成芯片等通断来实现诊断功能。
进一步改进在于：所述微控制器单元电路模块的功能包括设定功率转换电路的工作状态，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，通过模拟采样电路模块的输入来检测外部参数设定，及检测BCM要求效果使能的功能、诊断错误输出功能、左右侧检测和T1/T2侧检查的功能，从而使用相同的ECU使用在车上的不同部位和不同的亮灭效果；微控制器单元电路模块还具有恒压电路通讯功能，读取恒压电路模块的信息和控制恒压电路模块的输出。
本发明的有益效果是：主功率电路使用单路降压的电路拓扑，其中降压电路为恒压输出，通过输出电压实时监测的算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。降压后通过二次恒流的方式来实现恒流输出。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。
使用相同的ECU（电子控制单元）使用在车身的不同部位（左侧、右侧、车身侧、箱体侧），它主要是由模拟采样电路和微控制电路模块来实现的。这样使原先需要设计四块的ECU（电子控制单元）现在只需要一块ECU（电子控制单元）就能解决，它只要通过线束连接在不同的电平经过模拟采样电路模块处理和微控制电路模块读取此处的电平，来区分灯的位置。实现了四个部位只需要同样的ECU（电子控制单元）从而使得设计变的简单。
附图说明
图1是本发明的软件控制的多通道ECU（电子控制单元）设计的功能框图示意框图。
图2是本发明的软件控制的三通道ECU（电子控制单元）设计的具体实施框图示意框图。
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的详述，本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。
参见图2具体实施框图。本发明的主功率恒压电路是一个buck（降压）电路（即本实施例的恒压电路采用了降压电路的这一优选实施方式），其中外界给的电压是buck（降压）电路的输入电压。降压电路把外界给的电压转换成输出电压作为LED（2发光二极管）灯串电压，LED 负载模块通过增加一些电子元器件来进一步实现恒流输出功能，通过调节内部工作频率，使不同的灯串电流对应同一个输出电压。MCU（微控制单元）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。
三路功能使用一个降压电路驱动不同LED（发光二极管）灯串是本发明创新的部分，通过MCU（微控制单元）和软件响应BCM（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。此电路将位置车灯、刹车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，使同一路buck（降压）电路输出可以驱动三个功能的灯串，从而降低了成本，减少了电子元器件的数量，提高电源的效率，使电源散热降低从而提高了集成度。
参见2图功能框图。图中“防反接电路模块”包括以下功能：电池防反接、EMS（电磁抗扰）滤波、硬线控制信号检测。硬线控制信号检测是将三个功能（tail 、stop、 turn）的输入信息通过电平的高低传送给微控制单元控电路。
“恒压电路”模块是功率转换电路，车载电池输出电平经过防反接电路和输入滤波电路之后，进入到功率转换电路，此电路为降压电路，降压电路是输出电压检测模式的恒压输出电路，给后级的LED负载提供一个稳定的电压。在LED负载中可以通过恒定的电压通过串联电阻或者简单的线性恒流电路实现恒定电流给LED（发光二极管）光源。
模拟采样电路包括以下功能电路：左右侧识别电路、T1、T2（车身侧、车箱侧）侧识别电路、效果使能电路、转向诊断电路。其中左右侧识别电路、T1、T2（车身侧、车箱侧）侧识别电路可以通过线束连接在不同的电平上来识别不同侧的。这样可以使得原先要四个不一样的ECU用一块ECU 通过连接不同线束来实现，这样使得设计所需要的时间变短，设计电路变的简单。效果使能电路是通过线路上连接不同的电平让微控制单元电路通过软件控制灯的点亮效果。这个效果使能线路可以通过电平的不同占空比来告知微控制单元电路多个效果使能。转向灯诊断电路可以同微控制单元电路来控制一个MOS（场效应管）或者三极管导通和关断。通过导通和关断的信息反馈给整车转向灯的是否异常。
微控制器单元电路，它通过读取三个通道的输入信号来控制LED模组上对应的LED串的亮灭。它通过读取效果使能的信号将之前设计好的效果通过输出通讯信息和输出控制线来实现亮灭效果。通过读取LED的负载信息来控制恒压电路的输出和转向灯的诊断输出。
“LED负载模块“它包括了LED、恒流控制电路和功能选择。恒流控制电路一般要求成本低可以用线性恒流电路来实现。功能选择电路一般是用MOSFET（场效应晶体管）来实现，它是通过微控制单元电路的输出信息来实现它的导通和截止。
“线性稳压电路”是5V转换器，KL15(点火线)为它提供了电平。它的作用是把车载电平转换为5V电压供给微控制。

Claims (5)

1.一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，其特征在于：包括防反接电路模块、输入滤波电路模块、恒压电路模块、输出滤波电路模块、LED负载模块、稳压电路模块、模拟采样电路模块和微控制器单元电路模块，所述防反接电路模块的输入与BCM的输出连接，防反接电路模块的输出和输入滤波电路的输入连接，输入滤波电路的输出与恒压电路模块的输入连接，恒压电路模块的输出为LED负载模块提供稳定电流，输出滤波电路模块的输入与恒压电路模块的输出连接，输出滤波电路模块的输出与LED负载模块的输入连接，LED负载模块的输入端与输出滤电路模块、微控制器单元电路模块的输出连接，稳压电路模块的输入与防反接电路模块的输出连接，稳压电路模块的输出和微控制单元电路模块的输入连接，微控制器单元电路模块的输入与模拟采样电路模块、信号采样电路模块、恒压电路模块的输出连接，微控制器单元电路模块的输出和通讯信号滤波电路模块、LED负载模块、恒压电路模块、稳压电路模块的输入连接；
所述输入滤波电路模块为π型滤波或者是L型滤波电路组成；
所述恒压电路模块是由降压电路、升压电路输出为恒定电压的电路，并具有动态响应，为LED负载模块中的恒压恒流电路提供一个稳定的电压输入，并且提高了电源的效率。
2.如权利要求1所述的一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，其特征在于：所述LED负载模块包括了切换电路、控制电流输出电路和LED灯串电路。
3.如权利要求1所述的一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，其特征在于：所述稳压电路模块用线性方式或斩波方式来提供ECU的逻辑基准电压。
4.如权利要求1所述的一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，其特征在于：所述模拟采样电路模块具有将外接的电平转化和滤波功能，使得外接电平转换成微控制单元电路识别的电平，模拟采样电路模块具有故障输出功能，主要通过微控制单元电路去控制MOSFET、三极管、集成芯片通断来实现诊断功能。
5.如权利要求1所述的一种用于多个光源驱动的电子控制单元系统，其特征在于：所述微控制器单元电路模块的功能包括设定功率转换电路的工作状态，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，通过模拟采样电路模块的输入来检测外部参数设定，及检测BCM要求效果使能的功能、诊断错误输出功能、左右侧检测和T1/T2侧检查的功能，从而使用相同的ECU使用在车上的不同部位和不同的亮灭效果；微控制器单元电路模块还具有恒压电路通讯功能，读取恒压电路模块的信息和控制恒压电路模块的输出。
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