CN219227874U - Adb前照灯的控制系统和具有该系统的汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及汽车灯具技术领域，尤其涉及一种ADB前照灯的控制系统和具有该系统的汽车。控制系统包括：电源保护模块、电源管理模块、电源转换模块、通信模块、MCU模块、矩阵控制模块、恒流源输出模块以及ADB大灯；电源管理模块和电源转换模块均与电源保护模块连接；通信模块、MCU模块以及矩阵控制模块均与电源管理模块连接；通信模块、矩阵控制模块以及电源转换模块均与MCU模块连接；恒流源输出模块与矩阵控制模块连接；矩阵控制模块和恒流源输出模块均与ADB大灯连接。本实用新型的ADB前照灯的控制系统，能驱动多颗LED，结构简单，实现成本低。

Description

ADB前照灯的控制系统和具有该系统的汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车灯具技术领域，尤其涉及一种ADB前照灯的控制系统和具有该系统的汽车。

背景技术

近年来，ADB(Adaptive Driving Beam，自适应远光灯系统)前照灯在汽车车灯行业的应用逐渐兴盛。使用ADB前照灯不仅能保证驾驶员的清晰远光视野，还能结合摄像头识别前方行人，在相应区域将远光灯熄灭或闪烁，其他区域保持点亮，这不仅能让行人避免出现炫目的情况，也能保证驾驶员有足够好的视野，提高了行车的安全性；同时ADB前照灯还能结合软件完成各种动画效果，使得常用的日行位置转向功能具有多种的表现形式，增加车灯使用的趣味性。基于这些发展趋势，ADB前照灯的控制系统也跟着在车灯电子设计行业水涨船高。

目前，由于技术的限制，BOOST升压电路最多只能升到65V，那么为了安全考虑，BOOST升压电路最多只能同时驱动12颗LED，若需要驱动更多的LED，则就需要使用多路的BOOST升压通道才能满足ADB前照灯的控制系统的驱动要求；但同时使用多路的BOOST升压通道会给电源通道带来很大的压力，也会大大的增加ADB前照灯的控制系统的热量和能耗，而且还因为多路的BOOST升压通道，需要配备更多的升降压恒流芯片实现LED的恒流控制，ADB前照灯的控制系统结构复杂、实现成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决现有技术中BOOST升压电路最多驱动LED的数量有限，结构复杂、实现成本高的技术问题。本实用新型提供一种ADB前照灯的控制系统，能驱动多颗LED，结构简单，实现成本低。

一种ADB前照灯的控制系统，包括：电源保护模块、电源管理模块、电源转换模块、通信模块、MCU模块、矩阵控制模块、恒流源输出模块以及ADB大灯；

所述电源管理模块和所述电源转换模块均与所述电源保护模块连接；

所述通信模块、所述MCU模块以及所述矩阵控制模块均与所述电源管理模块连接；

所述通信模块、所述矩阵控制模块以及所述电源转换模块均与所述MCU模块连接；

所述恒流源输出模块与所述矩阵控制模块连接；

所述矩阵控制模块和所述恒流源输出模块均与所述ADB大灯连接。

进一步，具体地，还包括车身控制模块，所述电源管理模块和所述电源保护模块均与所述车身控制模块连接。

进一步，具体地，所述通信模块包括CAN通讯芯片。

进一步，具体地，所述电源保护模块包括防反单元和滤波单元，所述防反单元与所述车身控制模块连接，所述防反单元与所述滤波单元连接，所述电源管理模块和所述电源转换模块均与所述滤波单元连接。

进一步，具体地，所述恒流源输出模块包括两个恒流源输出单元，两个所述恒流源输出单元均与所述电源管理模块连接，且每个所述恒流源输出单元包括一个DC-DC自适应升降压芯片。

进一步，具体地，所述ADB大灯包括两个LED发光模块，每个所述LED发光模块与每个所述恒流源输出单元一一对应，每个所述LED发光模块与其对应的所述恒流源输出单元连接，且每个所述LED发光模块连接所述矩阵控制模块。

进一步，具体地，所述电源转换模块输出电压不大于65V。

作为优选，所述矩阵控制模块的控制芯片型号为TI的TPS92662A。

一种汽车，所述汽车安装有如上所述的ADB前照灯的控制系统。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的一种ADB前照灯的控制系统，通过矩阵控制模块的分时复用功能能够减少电源转换模块工作的压力，增加了控制系统的稳定性和安全性，减少了控制系统热量的散失，提高了工作效率，降低了控制系统的成本，实用性良好。

(2)实现ADB前照灯的点亮仅需两个DC-DC自适应升降压芯片，相对于现有技术中，减少了DC-DC自适应升降压芯片的使用数量，进一步降低了控制系统的成本，且减少了控制系统空间占比。

(3)MCU模块与矩阵控制模块之间通过通信模块连接，增强抗干扰性，确保了信号能够被有效、快速的传输。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型最优实施例的结构示意图。

图2是本实用新型最优实施例电源保护模块的电路图。

图3是本实用新型最优实施例电源管理模块的电路图。

图4是本实用新型最优实施例电源转换模块的电路图。

图5是本实用新型最优实施例恒流源输出模块的电路图。

图6是本实用新型最优实施例MCU模块的电路图。

图7是本实用新型最优实施例通信模块的电路图。

图8是本实用新型最优实施例矩阵控制模块的部分电路图。

图9是本实用新型最优实施例矩阵控制模块的波形示意图。

图中1、电源保护模块；2、电源管理模块；3、电源转换模块；4、通信模块；5、MCU模块；6、矩阵控制模块；7、恒流源输出模块；8、ADB大灯；10、车身控制模块；11、防反单元；12、滤波单元。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，是本实用新型最优实施例，一种ADB前照灯的控制系统，包括：电源保护模块1、电源管理模块2、电源转换模块3、通信模块4、MCU模块5、矩阵控制模块6、恒流源输出模块7以及ADB大灯8；电源管理模块2和电源转换模块3均与电源保护模块1连接；通信模块4、MCU模块5以及矩阵控制模块6均与电源管理模块2连接；通信模块4、矩阵控制模块6以及电源转换模块3均与MCU模块5连接；恒流源输出模块7与矩阵控制模块6连接；矩阵控制模块6和恒流源输出模块7均与ADB大灯8连接。

电源保护模块1用于给后级电路提供电源信号，电源管理模块2将电源保护模块1提供的电源信号进行处理，用于给通信模块4、MCU模块5以及矩阵控制模块6提供工作电压信号，电源转换模块3用于将电源保护模块1提供的电源信号进行升压处理，然后将升压后的电压信号传输给恒流源输出模块7，恒流源输出模块7对升压后的电压信号处理后，给矩阵控制模块5和ADB大灯8提供稳定的恒流信号。电源管理模块2通过车灯端的灯具控制信号唤醒，并对车灯端电源进行静态管理，再将灯具控制信号转给MCU模块5；MCU模块5则通过通信模块4与矩阵控制模块6进行通信，矩阵控制模块6获取灯具控制信号，进而点亮ADB大灯8，且能够实现对ADB大灯8内多颗发光二极管的单独控制。通过矩阵控制模块6的分时复用功能能够减少电源转换模块3工作的压力，增加了控制系统的稳定性和安全性，减少了控制系统热量的散失，提高了工作效率，降低了控制系统的成本，实用性良好。

在实施例中，还包括车身控制模块10，电源管理模块2和电源保护模块1均与车身控制模块10连接，车身控制模块10用于发送车灯端的灯具控制信号至电源管理模块2，且车身控制模块10还提供车身端的电源信号至电源保护模块1。

在实施例中，如图2所示，电源保护模块1包括防反单元11和滤波单元12，防反单元11与车身控制模块10连接，防反单元11与滤波单元12连接，电源管理模块2和电源转换模块3均与滤波单元12连接。车身控制模块10输入的电源信号通过瞬态抑制二极管D3和多个并联的滤波电容处理后传输至防反PMOS管Q2的漏极。当车身控制模块10正常供电时，PMOS管Q2的漏极和栅极之间形成压差，PMOS管Q2导通，电源保护模块1正常工作。若防反单元11与车身控制模块10连接时反接，则PMOS管Q2的漏极和栅极之间无法形成压差，PMOS管Q2不导通，电路不工作。另外，PMOS管Q2的栅极与NMOS管Q3的漏极连接，电源管理模块2与NMOS管Q3的栅极连接，当电源管理模块2有控制信号时，唤醒控制系统工作，当电源管理模块2传输的控制信号为高电平信号时，NMOS管Q3的栅极和源极形成电压差，NMOS管Q3的漏极与源极之间导通，PMOS管Q2的栅极与公共地端连接，车身控制模块10输入电源信号时，PMOS管Q2导通，防反单元11将输入的电源信号传输给滤波单元12，输入的电源信号经过电容和电感滤波处理，滤除输入的电源信号上的干扰信号，确保电源保护模块1工作的稳定性。当电源管理模块2传输的控制信号为低电平信号时，NMOS管Q3的漏极与源极之间不导通，避免防反单元11与车身控制模块10连接时反接造成短路，烧坏元器件。电源管理模块2传输的控制信号为睡眠唤醒信号，高电平时电源保护模块1工作；低电平时电源保护模块1不工作，同时，电源管理模块2不会被静态电流不断消耗。

在实施例中，如图3所示，电源管理模块2包括：SBC(System Basis Chip，系统基础芯片)芯片U10，是一种包含电源、通信、监控诊断、安全监控等特性以及GPIO的独立芯片，SBC芯片U10包括低压稳压器、CAN收发器和LIN收发器，SBC芯片U10的引脚14和引脚15接收输入的电源信号，经过内部的低压稳压器处理后通过引脚17和引脚18输出5V电压，用于给通信模块4、MCU模块5以及矩阵控制模块6提供工作电压；SBC芯片U10的引脚39和引脚40通过CAN总线与车身端连接，引脚42和引脚44通过LIN总线与车身端连接，用于接收车身端控制信号，以及向车身端反馈矩阵信号；引脚35、引脚36、引脚33以及引脚34均与MCU模块连接，用于将车身端信号的发送至MCU模块，以及将MCU模块5将矩阵信号通过电源管理模块2反馈至车身端；SBC芯片U10的引脚27、引脚28、引脚29和引脚30分别为SPI通信的时钟信号、数据接收、数据发送以及片选信号，SBC芯片U10的引脚27、引脚28、引脚29和引脚30均与MCU模块5连接，用于配置SBC芯片U10；SBC芯片U10的引脚10用于发送向电源保护模块1发送控制信号，唤醒电源保护模块1工作；三极管Q7为SBC芯片U10的外置电流开关，用于减少SBC芯片U10的热量消耗，提高了SBC芯片U10的工作效率。

在实施例中，如图6所示，MCU模块5包括单片机U5，单片机U5的型号采用德州仪器的S32K144MST0MLLR的集成芯片，但不仅限如此。单片机U5的引脚10、引脚12以及引脚13均与SBC芯片U10的引脚17连接，SBC芯片U10的引脚17给单片机U5提供5V工作电压，单片机U5的引脚16和引脚17之间连接一晶振，用于给单片机U5提供时钟信号；单片机U5的引脚47与SBC芯片U10的引脚29连接，单片机U5的引脚48与SBC芯片U10的引脚27连接，单片机U5的引脚94与SBC芯片U10的引脚28连接，单片机U5的引脚95与SBC芯片U10的引脚30连接，实现对SBC芯片U10的配置；单片机U5的引脚31和引脚32分别连接SBC芯片U10的引脚33和引脚34，用于实现LIN信号的接收和发送；单片机U5的引脚81和引脚80连接通信模块4的输入端，用于接收通信模块4的的灯具控制信号以及向电源管理模块2发送矩阵信号。

在实施例中，如图7所示，通信模块4包括CAN通讯芯片，分别是CAN通讯芯片U8和CAN通讯芯片U10，CAN通讯芯片U8采用恩智浦的TJA1044的CAN收发器，CAN通讯芯片U10采用恩智浦的TJA1042的CAN收发器，但不仅限如此，在一具体实施例中，CAN通讯芯片U8的引脚3连接SBC芯片U10的引脚18，SBC芯片U10的引脚18给CAN通讯芯片U8提供5V工作电压，CAN通讯芯片U8的引脚1与单片机U5的引脚80连接，CAN通讯芯片U8的引脚4与单片机U5的引脚81连接，单片机U5将接收到的灯具控制信号传输至CAN通讯芯片U8，CAN通讯芯片U8的引脚7和引脚6通过CAN总线与CAN通讯芯片U10的引脚7和引脚6连接，用于将灯具控制信号传输至CAN通讯芯片U10，CAN通讯芯片U8的引脚1和引脚4与矩阵控制模块6连接，将灯具控制信号传输给矩阵控制模块6，MCU模块与矩阵控制模块之间通过通信模块连接，增强抗干扰性，确保灯具控制信号能够被有效、快速的传输。

在实施例中，如图4所示，电源转换模块3输出电压不大于65V，电源转换模块3包括恒压电源控制芯片U2，电感L2、L4、L5、L6，NMOS管Q1以及NMOS管Q4，恒压电源控制芯片U2的型号采用德州仪器TPS92682的集成芯片，恒压电源控制芯片U2的引脚1、电感L2的一端、电感L4的一端、电感L5的一端以及电感L6的一端均与电源保护模块1的输出端连接，当恒压电源控制芯片U2的引脚19和引脚22为高电平时，NMOS管Q1和NMOS管Q4导通，电源保护模块1的输出端给电感L2、L4、L5、L6充电，当恒压电源控制芯片U2的引脚19和引脚22为低电平时，NMOS管Q1和NMOS管Q4截止，电感L2、L4、L5、L6放电，与电源保护模块1的输出端提供的电压叠加输出，实现升压，电源转换模块3具有两路电源输出端。

为了确保恒压电源控制芯片U2的热量在安全范围内，需将电感以及NMOS管Q1以及NMOS管Q4的电流限定在一定范围内，电源转换模块3还设置有限流电阻R1和R43，通过调节限流电阻R1和R43的阻值从而限制电流，提高电源转换模块3工作的稳定性。为了保证电源转换模块3输出电压不大于65V，恒压电源控制芯片U2能够正常工作，恒压电源控制芯片U2的引脚16设置有过压保护电阻R5和R4，恒压电源控制芯片U2的引脚25设置有过压保护电阻R38和R40，实现对恒压电源控制芯片输出电压的过压保护。

在实施例中，如图5所示，恒流源输出模块7包括两个恒流源输出单元，两个恒流源输出单元均与电源管理模块2连接，具体的，两个恒流源输出单元与电源转换模块3中两路电源输出端一一对应，且恒流源输出单元与其对应的电源输出端连接。

在一具体实施例中，一恒流源输出单元中包括DC-DC自适应升降压芯片U1，DC-DC自适应升降压芯片U1的型号采用德州仪器TPS92520的集成芯片，根据ADB大灯8的需求实现升压或降压，DC-DC自适应升降压芯片U1具有两路相同的输入和输出，两路相同的输入与其对应的电源输出端连接，DC-DC自适应升降压芯片U1的引脚28和引脚29、以及引脚20和引脚21实现升压，如：当DC-DC自适应升降压芯片U1的引脚28和引脚29为高电平时，引脚18对电容C62以及电感L8充电，当DC-DC自适应升降压芯片U1的引脚28和引脚29为低电平时，引脚18对电容C62以及电感L8放电，得到稳定的恒流输出，该恒流输出为第一恒流输出端LED_CH1，DC-DC自适应升降压芯片U1的引脚12和引脚21实现升压的原理与引脚28和引脚29相同，此处不在赘述，DC-DC自适应升降压芯片U1的引脚12和引脚21得到稳定的恒流输出为第二恒流输出端LED_CH2。

需要说明的是，两个恒流源输出单元的结构相同、元器件的连接关系也相同，另一恒流源输出单元包括第三恒流输出端LED_CH3以及第四恒流输出端LED_CH4，第一恒流输出端LED_CH1、第二恒流输出端LED_CH2、第三恒流输出端LED_CH3以及第四恒流输出端LED_CH4均与ADB大灯8连接，给ADB大灯8提供稳定的电流。两个恒流源输出单元中均包括一个DC-DC自适应升降压芯片，相对于现有技术，减少了DC-DC自适应升降压芯片的使用数量，进一步降低了控制系统的成本，且减少了控制系统空间占比。

在实施例中，ADB大灯8包括两个LED发光模块，每个LED发光模块与每个恒流源输出单元一一对应，每个LED发光模块与其对应的恒流源输出单元连接，且每个LED发光模块连接矩阵控制模块6。具体的，每个LED发光模块中包括两串LED发光单元，每串LED发光单元由25颗发光二极管串联连接，每串LED发光单元与恒流输出端一一对应，每串LED发光单元与其对应的恒流输出端连接。

在实施例中，如图7所示，矩阵控制模块6的控制芯片型号为TI的TPS92662A，为实现由100颗发光二极管组成的两个LED发光模块的控制，矩阵控制模块6包括9个控制芯片，控制芯片中引脚8、引脚9、引脚10、引脚11引脚用于各个控制芯片之间通信，相邻控制芯片之间通信连接，每个控制芯片具有12个可独立控制的通道，相邻2个通道之间连接一颗发光二极管，控制芯片的引脚14和引脚22与SBC芯片U10的引脚17连接，SBC芯片U10的引脚17给控制芯片提供5V工作电压，首个控制芯片的引脚10和引脚9分别连接通信模块4中CAN通讯芯片U10的引脚1和引脚4，获取灯具控制信号，对两个LED发光模块的控制，以实现流水、迎宾等LED动态效果。

需要说明的是，如图9所示，控制芯片的每个独立控制的通道能够对LED发光模块中的每颗发光二极管进行PWM信号的调光控制，利用控制芯片的分时复用功能通过将各个独立控制的通道的PWM信号的高电平信号的时间错开发送，即某个时间的总LED驱动电压为该时间PWM信号处于高电平的通道电压之和；由于电源转换模块3输出电压不大于65V，只要保证该时间，各个独立控制的通道的电压之和小于65V，控制芯片同时保证所有处于高电平的通道的占空比之和小于100％，就能实现对LED的驱动，并且由于PWM调光时，高低电平切换速度非常快，人眼无法感受到发光二极管的明暗变化，即两个LED发光模块一直处于点亮状态，且照明效果好。

同样，以100颗发光二极管为例，假设某周期时间内处于高电平的通道有4个，相当于每4颗发光二极管的驱动电压需求量等于常规电路下1颗发光二极管的驱动电压需求量，相对于现有技术中，BOOST升压电路最多只能同时驱动12颗LED，在本实用新型中，一个恒流输出端最多可驱动48颗发光二极管，通过矩阵控制模块的分时复用功能能够减少电源转换模块工作的压力。在一具体实施例中，恒流输出端优选驱动25颗发光二极管，避免每串LED颗数过多造成的控制系统散热困难和控制系统走线过长的情况，减少了控制系统的热量风险和干扰风险，结构简单，且实用性良好。

一种汽车，汽车包括如上的ADB前照灯的控制系统。

本实用新型的一种ADB前照灯的控制系统，通过矩阵控制模块的分时复用功能能够减少电源转换模块工作的压力，增加了控制系统的稳定性和安全性，减少了控制系统热量的散失，提高了工作效率，降低了控制系统的成本，实用性良好；实现ADB前照灯的点亮仅需两个DC-DC自适应升降压芯片，相对于现有技术中，减少了DC-DC自适应升降压芯片的使用数量，进一步降低了控制系统的成本，且减少了控制系统空间占比；另外，MCU模块与矩阵控制模块之间通过通信模块连接，增强抗干扰性，确保了信号能够被有效、快速的传输。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种ADB前照灯的控制系统，其特征在于，包括：电源保护模块(1)、电源管理模块(2)、电源转换模块(3)、通信模块(4)、MCU模块(5)、矩阵控制模块(6)、恒流源输出模块(7)以及ADB大灯(8)；

所述电源管理模块(2)和所述电源转换模块(3)均与所述电源保护模块(1)连接；

所述通信模块(4)、所述MCU模块(5)以及所述矩阵控制模块(6)均与所述电源管理模块(2)连接；

所述通信模块(4)、所述矩阵控制模块(6)以及所述电源转换模块(3)均与所述MCU模块(5)连接；

所述恒流源输出模块(7)与所述矩阵控制模块(6)连接；

所述矩阵控制模块(6)和所述恒流源输出模块(7)均与所述ADB大灯(8)连接。

2.如权利要求1所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，还包括车身控制模块(10)，所述电源管理模块(2)和所述电源保护模块(1)均与所述车身控制模块(10)连接。

3.如权利要求1所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述通信模块(4)包括CAN通讯芯片。

4.如权利要求2所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述电源保护模块(1)包括防反单元(11)和滤波单元(12)，所述防反单元(11)与所述车身控制模块(10)连接，所述防反单元(11)与所述滤波单元(12)连接，所述电源管理模块(2)和所述电源转换模块(3)均与所述滤波单元(12)连接。

5.如权利要求1所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述恒流源输出模块(7)包括两个恒流源输出单元，两个所述恒流源输出单元均与所述电源管理模块(2)连接，且每个所述恒流源输出单元包括一个DC-DC自适应升降压芯片。

6.如权利要求5所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述ADB大灯(8)包括两个LED发光模块，每个所述LED发光模块与每个所述恒流源输出单元一一对应，每个所述LED发光模块与其对应的所述恒流源输出单元连接，且每个所述LED发光模块连接所述矩阵控制模块(6)。

7.如权利要求1所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述电源转换模块(3)输出电压不大于65V。

8.如权利要求6所述的ADB前照灯的控制系统，其特征在于，所述矩阵控制模块(6)的控制芯片型号为TI的TPS92662A。

9.一种汽车，其特征在于，所述汽车安装有如权利要求1至8中任一项所述的ADB前照灯的控制系统。

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