CN113243143B - 用于限制汽车照明装置中的电流浪涌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于限制汽车照明装置中的浪涌电流的方法。通过控制用于将电力供应选择性地连接到汽车照明装置的切换电路的状态，本发明允许选择性地限制提供给照明装置的电流的强度。根据优选实施例，通过依赖于现今用于不同目的电子部件来实现该优点。

Description

用于限制汽车照明装置中的电流浪涌的方法
技术领域
本发明属于用于汽车辆照明装置的驱动器装置的领域，并且具体地属于用于涉及诸如发光二极管(LED)的电致发光部件的汽车照明装置的领域。
背景技术
在汽车照明应用中使用诸如发光二极管(LED)之类的电致发光半导体元件日益普遍。LED是能够在相对较低的供应电流强度下产生具有高亮度的光束的小部件。使用LED可以设计有趣的照明轮廓，同时与白炽灯光源相比，可节省空间和电力。当将其值等于或大于LED的正向电压的电压差施加到所述LED的两个端子时，电流流过LED并且发射光子。通常，LED的发光是通过该LED的电流强度的递增函数。由于要求发光符合预定的规定，因此仔细地驱动提供给LED的电流强度是重要的。已知使用驱动器装置来驱动LED的电源，所述驱动器装置通常使用DC/DC转换器电路来将例如由机动车辆的内部(电)源(例如，电池)供应的具有第一强度的电流变换成具有第二强度的电流，其中具有第二强度的所述电流适于给LED供电。
当使用这种驱动器装置的照明功能被接通时，通常观察到具有大于平均输入电流强度的强度的电流浪涌。这是由于例如但不仅限于转换器电路中的电容器，所述电容器需要充电，并因此最初汲取大的电流。可能转换的浪涌电流可能会被机动车辆车身控制器模块错误地检测为LED驱动器上的过载。机动车辆车身控制器模块可能因此发出错误警报并使驱动器禁用。
这个问题也出现在使用单个开关模式转换器电路的结构中，该开关模式转换器电路具有多个电源输入，所述多个所述电源输入可以被选择性地使用，以例如向机动车辆的不同照明功能(例如停车灯、PL、转向指示器、TI或其他)提供不同的电流强度。转换器电路的资源随时间被不同的照明功能分享。当转换器电路的输入电源从第一输入端切换到第二输入端时，可以观察到浪涌电流。因此，不仅在照明功能初始化时，而且在切换功率输入——这是常见的过程——的任何时间例行地出现这些问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服现有技术的至少一些缺点的方法和系统。
根据本发明的第一方面，提出了一种用于汽车照明装置的驱动器装置的控制方法。该驱动器装置适于向所述照明装置供应电力，并且包括：第一输入端，所述第一输入端用于接收电力供应；切换电路，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并用于选择性地限制提供给照明装置的电流的强度；和第二输入端，所述第二输入端用于接收用于切换电路的控制信号。所述控制方法的显著之处在于该控制方法包括以下步骤：
-使用检测电路检测在所述第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，使用控制信号控制所述切换电路，以使得所述第一输入端连接到所述照明装置，并且使得流过所述第一输入端的电流的强度被限制到预定值。
优选地，在进行所述检测时，控制步骤可以包括：在一个预定时间间隔内将流过第一输入端的电流的强度限制到预定值。
控制步骤优选地可以包括：在所述预定时间间隔过去之后，取消所述限制。在所述预定时间间隔之后，可以优选地控制切换电路以将所述第一输入端连接到所述照明装置。
优选地，切换电路可以包括具有线性模式的场效应晶体管。在进行所述检测时，控制步骤还可以优选地包括：使用所述控制信号将晶体管驱动到线性模式，以使得晶体管用作限制提供给照明装置的电流的强度的电阻。
优选地，切换电路可以包括电容器。
控制信号优选地可以包括脉宽调制(PWM)信号。
优选地，所述切换电路的电子元件可以至少部分地实施所述驱动器装置的反向电流保护电路。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于汽车照明装置的驱动器装置的控制方法。驱动器装置适于向所述照明装置供应电力，并且包括用于选择性地接收电力供应的至少一个第一输入端，其中每个第一输入端都与切换电路相关联，该切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并用于选择性地限制流过第一输入端的电流的强度，驱动器装置还包括用于接收所述切换电路或多个切换电路的控制信号的至少一个第二输入端。该控制方法的显著之处在于该控制方法包括以下步骤：
-使用检测电路检测在所述第一输入端中的一个第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，使用控制信号控制相对应的切换电路，以使得所述第一输入端连接到照明装置，并且使得流过第一输入端的电流的强度被限制到预定值。
根据本发明的另一方面，提出了一种用于汽车照明装置的驱动器装置的控制方法。驱动器装置适于向所述照明装置供应电力，并且包括用于选择性地接收多个电力供应中的任何电力供应的多个第一输入端，其中每个第一输入端都与切换电路相关联，该切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并用于选择性地限制流过第一输入端的电流的强度，驱动器装置还包括用于接收用于每个切换电路的控制信号的多个第二输入端。所述控制方法的显著之处在于该控制方法包括以下步骤：
-使用检测电路检测在所述第一输入端中的一个第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，使用控制信号控制相对应的切换电路，以使得所述第一输入端连接到照明装置，并且使得流过第一输入端的电流的强度被限制到预定值。
根据本发明的又一方面，提供了一种计算机程序，当在计算机上运行时，所述计算机程序使计算机实现根据本发明的多个方面的方法步骤。
还提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括计算机可读介质，根据本发明的一个方面的计算机程序存储在所述计算机可读介质上。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括汽车照明装置的驱动器装置和控制单元。该驱动器装置适于向所述照明装置供应电力，并且包括：第一输入端，所述第一输入端用于接收电力供应；切换电路，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并用于选择性地限制提供给照明装置的电流的强度；和第二输入端，所述第二输入端用于接收用于切换电路的控制信号。该控制系统的显著之处在于控制单元包括：
-检测电路，所述检测电路用于检测在所述第一输入端上电力供应的存在；
-控制信号发生器，所述控制信号发生器被配置用于在进行所述检测时，生成用于控制所述切换电路的控制信号，以使得所述第一输入端连接到所述照明装置，并且使得提供给所述照明装置的电流的强度被限制到预定值。
控制单元优选地可以包括微控制器装置，所述微控制器装置操作性地连接到所述驱动器装置。
优选地，驱动器装置可以包括至少一个DC/DC转换器。转换器可以优选地包括切换模式转换器电路。转换器可以优选地包括降压结构、升压结构或组合的降压/升压结构。优选地，转换器可以是单端初级电感器转换器(SEPIC)。
通过使用根据本发明的多个方面的驱动器控制方法，可以限制在例如LED驱动器接通时或者在多个可用电力输入中的一个连接到驱动器时出现的浪涌电流的强度。通过驱动将驱动器连接到电力输入的开关首先进入线性模式来使得浪涌电流平滑，其中在完全闭合所述开关之前，所述开关基本上类似于电阻起作用。当在线性模式时，开关使其自身与浪涌电流的流动相反。由于浪涌电流强度被限制，所以避免了错误的过载检测。通过应用如本文所述的方法，因此例如在使用已知方法不可能实现的情况下，也变得可以符合现有的汽车照明规则。场效应晶体管经常用作LED驱动器的反向电流保护电路中的电力开关。根据本发明的方面的方法可以通过使用这些现有硬件部件而不是需要添加另外的硬件部件而有利地被实施。实际上，通过向MOSFET电力开关的栅极端子施加适当的控制信号，可以将MOSFET电力开关驱动到线性模式并持续一小段时间。
附图说明
通过附图示出了本发明的多个实施例，所述实施例并不限制本发明的范围，其中：
图1提供了根据本发明的优选实施例的系统的示意图，所述系统用于实施根据本发明的优选实施例的方法；
图2提供了根据本发明的优选实施例的系统的示意图，所述系统用于实施根据本发明的优选实施例的方法；
图3提供了根据本发明的优选实施例的系统的示意图，所述系统用于实施根据本发明的优选实施例的方法。
具体实施方式
本部分基于优选实施例和附图进一步详细描述了本发明的特征，而不是将本发明限制于所描述的实施例。除非另有说明，一个所述实施例的特征可以与另一个所述实施例的附加的特征组合。本发明的相似特征用相似的附图标记表示，其中当从本发明的一个实施例转换到下一个实施例时，给定特征的附图标记增加一百。例如，附图标记110、210和310每个都表示在本发明的三个不同实施例中使用的驱动器装置。
描述集中在与理解根据本发明的方法和系统相关的那些方面。驱动器装置和汽车辆照明装置包括本领域公知的其他部件，这些部件将不被明确地提及。这些部件包括例如散热器、光学透镜或用于将相应部件保持在适当位置的结构。
图1示出了控制系统100的优选实施例，所述控制系统100包括汽车照明装置10的驱动器装置110。照明装置被示意性地示出为包括一系列的发光二极管串(LED)，但是本发明不限于该示例。驱动器装置适于向照明装置供应电力，并且包括用于(实现)该效果的电子电路。具体地，驱动器装置包括用于接收第一输入端112的装置。第一输入端112是例如由机动车辆内部的电源(例如，电池)提供的电力供应。驱动器装置还包括切换电路114，该切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并且用于选择性地限制流过第一输入端的电流的强度。为了控制切换电路114的状态，设置用于接收用于切换电路的控制信号的第二输入端116。驱动器装置还可以包括其他未示出的电路，例如已知的转换器电路。切换电路的控制方法由控制单元120实施，所述控制单元例如可以使用被编程为实施该目的的微控制器装置来实施。控制单元120在其功能性地连接到切换电路114的输出之一上产生控制信号，该控制信号载有寻址到切换电路的控制(信息)。控制方法包括以下步骤：
-使用作为控制单元120的一部分的检测电路来检测在所述第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，控制切换电路114，以使得电力供应输入端112连接到照明装置，并且使得流过第一输入端的电流的强度被限制到预定值。
预定值是可以由切换电路的各种电气部件实施的电流阈值。通常地，该限制在大约1毫秒到2毫秒内有效，在此之后浪涌现象通常不再明显。该限制也可以在更短或更长的时间段内有效。在此预定时间之后，在不限制所提供的电流强度的情况下，控制信号116完全关闭切换电路。
图2示出了用于实施根据本发明的多个方面的方法的优选实施例的电源系统200的另一实施例。系统200包括汽车照明装置10的驱动器装置210，该驱动器装置适于向照明装置供应电力，并且包括用于(实现)该效果的电子电路。具体地，驱动器装置包括用于接收第一输入端212的装置。第一输入端212是例如由机动车辆内部的电源(例如，电池)提供的电力供应。驱动器装置还包括切换电路214，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到照明装置，并且用于选择性地限制提供给照明装置的电流的强度。为了控制切换电路214的状态，设置用于接收用于切换电路的控制信号的第二输入端216。驱动器装置还可以包括其他电路，例如已知的转换器电路215。一旦电力供应212通过切换电路214连接到照明装置10，转换器电路215就将输入电流转换成用于为照明装置供应电力的适当强度的充电电流。转换器电路可以例如包括用于降低功率的降压转换器、用于升高功率的升压转换器或组合的升压/降压结构。例如，使用开关模式转换器电路(例如单端初级电感器转换器(SEPIC))是本领域已知的。在这种转换器中，转换器的性能使用开关信号来控制，该开关信号在本发明的上下文中未示出。开关信号被施加到转换器电路的控制开关，从而限定其占空比。切换电路214的控制方法由控制单元220实施，所述控制单元可以例如使用被编程为实施该目的微控制器装置来实施。控制单元220在其通过电阻R1功能性连接到切换电路214的输出之一上产生控制信号216，该控制信号载有寻址到切换电路的控制(信息)。控制方法包括以下步骤：
-使用作为控制单元220的一部分的检测电路来检测在所述第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，控制切换电路214，以使得电力输入212连接到照明装置，并且使得流过第一输入端的电流的强度被限制到预定值。
图2中所示的切换电路214还用于实施转换器电路215的反向电流保护。MOSFET晶体管Q1和Q2的状态由控制信号216通过由齐纳二极管D1、电容器C1和电阻R2实现的电路来驱动。有利地，控制信号216是脉宽调制(PWM)信号，所述脉宽调制信号是具有ON状态和OFF状态的二进制周期信号，并且其特征在于其占空比，即，ON状态的持续时间与总周期持续时间之间的比率。通过例如使用专用的调整电路来调整PWM信号的幅度，和/或通过使用控制单元220来改变占空比，可以获得控制信号216的不同平均值。因此，PWM信号适于根据本发明的方法的需要，选择性地驱动电力开关Q1进入闭合、断开或线性模式。将PWM信号施加到电容器C1进一步有助于过滤在输入端212上检测到的电流浪涌并使其平滑，其中所述电容器的一端连接到Q1的栅极。
图3中所示的实施例300包括驱动器装置310，其中单个转换器电路315由多个照明功能在时间上分享，其中每个照明功能可能需要多个可用电力输入312、312’中的一个，其中图示了两个可用电力输入312、312’，但并不将本发明限制于两个的数目。每个电力输入312、312’与专用切换电路314、314’相关联，其中每一个切换电路都类似于先前实施例中描述的切换电路。切换电路由相应的控制信号316、316’控制，在该示例中，所述控制信号由共用控制单元320生成，并且实施与在前述实施例的上下文中针对控制信号116、216描述的功能相同的功能。在另一实施例中，也可以使用单独的控制单元来生成多个控制信号。
分时转换器例如被用在汽车照明装置中。当汽车要求转向指示器TI和停车灯PL功能二者时，转换器使用分时调度并使用同一电力供应输入(例如，312)来提供TI和PL LED二者。当即每300ms，TI被关闭时，由于实践和调节的限制，输入供应312’必须被用来单独向PL供电。一旦TI恢复，在输入供应312上检测到电力，然后输入供应312被用于替换输入312’。因此，在电力供应输入312和312’之间存在周期性切换，这是通过相应地控制切换电路314、314’来实施的。根据本发明的这个实施例，在相对应的切换电路314、314’进入其闭合模式之前，分别使用控制信号316和316’驱动所述切换电路314、314’进入线性模式并持续1-2ms，在所述线性模式，所述切换电路314、314’用作电阻，以便使否则将被馈送前进到转换器电路315的电流浪涌平滑。在这种情况下，所提出的方法避免了转换器电路输入处的周期性浪涌，否则由于输入过载，该周期性浪涌将被错误地检测为驱动器故障。
基于已经提供的示例和说明，本领域普通技术人员在没有过度负担并且不需要另外的创造性技能的情况下，将能够提供用于实施根据本发明的多个方面的控制过程的计算机程序。
应当理解，具体的优选实施例的详细描述仅以说明的方式给出，这是因为在本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。保护范围由所附权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种用于汽车照明装置(10)的驱动器装置的控制方法，其中所述驱动器装置适于向所述照明装置供应电力并且包括：第一输入端，所述第一输入端用于接收电力供应；切换电路，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到所述照明装置，并且用于选择性地限制提供给所述照明装置的电流的强度；和第二输入端，所述第二输入端用于接收用于所述切换电路的控制信号，其中所述方法包括以下步骤：
-使用检测电路检测在所述第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，使用控制信号(116，216，316，316’)控制所述切换电路，以使得所述第一输入端连接到所述照明装置并且使得流过所述第一输入端的电流的强度被限制到预定值的控制步骤，
其中，所述驱动器装置还包括第一电力开关和第二电力开关，以及齐纳二极管、电容器和电阻，其中，所述第一电力开关和第二电力开关是MOSFET晶体管，所述MOSFET晶体管的状态由控制信号通过所述齐纳二极管、电容器和电阻形成的电路来驱动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行所述检测时，所述控制步骤包括：
在一个预定时间间隔内将流过所述第一输入端的电流的强度限制到预定值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述控制步骤包括：
在经过所述预定时间间隔之后，取消所述限制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述切换电路(214)包括具有线性模式的场效应晶体管，并且其中，在进行所述检测时，所述控制步骤包括使用所述控制信号(216)将所述晶体管驱动到线性模式，以使得所述晶体管用作限制提供给所述照明装置的电流的强度的电阻。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述控制信号(216)包括脉宽调制(PWM)信号。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述切换电路(214)的电子部件至少部分地实现所述驱动器装置(210)的反向电流保护电路。
7.一种用于汽车照明装置(10)的驱动器装置的控制方法，其中所述驱动器装置适于向所述照明装置供应电力并且包括：多个第一输入端，所述多个第一输入端用于选择性地接收多个电力供应中的任何电力供应，其中每个第一输入端都与切换电路相关联，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到所述照明装置并且用于选择性地限制提供给所述照明装置的电流的强度，所述驱动器装置还包括用于接收用于每个切换电路的控制信号的多个第二输入端，其中所述方法包括以下步骤：
-使用检测电路检测在所述第一输入端中的一个第一输入端上的电力供应的存在；
-在进行所述检测时，使用控制信号控制相对应的切换电路，以使得所述第一输入端连接到照明装置，并且使得流过第一输入端的电流的强度被限制到预定值，
其中，所述驱动器装置还包括第一电力开关和第二电力开关，以及齐纳二极管、电容器和电阻，其中，所述第一电力开关和第二电力开关是MOSFET晶体管，所述MOSFET晶体管的状态由控制信号通过所述齐纳二极管、电容器和电阻形成的电路来驱动。
8.一种控制系统(100，200，300)，包括汽车照明装置(10)的驱动器装置(110，210，310)和控制单元(120，220，320)，其中所述驱动器装置适于向所述照明装置供应电力并且包括：第一输入端(112，212，312，312’)，所述第一输入端用于接收电力供应；切换电路(114，214，314，314’)，所述切换电路用于将所述第一输入端选择性地连接到所述照明装置并且用于选择性地限制提供给所述照明装置的电流的强度；和第二输入端(116，216，316，316’)，所述第二输入端用于接收用于所述切换电路的控制信号，所述控制单元包括：
-检测电路，所述检测电路用于检测在所述第一输入端上的电力供应的存在；
-控制信号发生器，控制信号发生器被配置用于在进行所述检测时生成用于控制所述切换电路的控制信号，以使得所述第一输入端连接到所述照明装置，并且使得流过所述第一输入端的电流的强度被限制到预定值，
其中，所述驱动器装置(310)还包括第一电力开关和第二电力开关，以及齐纳二极管、电容器和电阻，其中，所述第一电力开关和第二电力开关是MOSFET晶体管，所述MOSFET晶体管的状态由控制信号通过所述齐纳二极管、电容器和电阻形成的电路来驱动。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述控制单元(120，220，320)包括微控制器装置，所述微控制器装置能够操作地连接到所述驱动器装置(110，210，310)。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的控制系统，其中，所述驱动器装置(210，310)包括至少一个DC/DC转换器(215，315)。
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