CN2862582Y - 用于汽车网络系统的灯光控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用电子功率驱动开关，其开合迅速、不产生电火花、电磁干扰低，长期使用不易失效的用于汽车网络系统的灯光控制装置，包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块、MCU模块和功率驱动模块；所述电源管理及CAN通讯模块与所述MCU模块之间通过SPI口通讯，所述MCU模块中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器接口，所述ECU与所述功率驱动模块通过I/O口相连。所述MCU模块采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块。所述功率驱动模块采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。

Description

用于汽车网络系统的灯光控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车网络系统中的控制装置，尤其涉及一种汽车网络系统中的灯光控制装置。

背景技术

在汽车网络中，典型的车身电子系统包括如下控制对象：中控门锁、车门及后备箱锁、车窗玻璃升降器、电动后视镜，各种车灯，前后雨刮器及前后玻璃清洗器、除霜加热器、油箱、天窗、暖风机及空调机、电动座椅、蜂鸣器的控制等。在具备遥控功能的情况下，还包括对遥控信号的接收处理和防盗系统的控制。

而汽车网络系统中的灯光控制装置是保证行车安全必不可少的关键部件，目前，汽车灯光控制装置主要是利用继电器，灯光开关直接驱动继电器的开合来控制灯光的开启与关闭。其不足之处是：继电器是易损部件，在长期开合后容易失效，导致灯光不能正常开启和关闭。只有更换新的继电器才能排除故障。同时继电器在开合中容易产生电火花，发出电磁干扰，破坏整车的电磁兼容性，易导致车内电子设备失效。且目前的灯光控制继电器都装在车的中部，接近与灯光的组合开关处，这样就导致线束较长，走线复杂、成本增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供用于汽车网络系统的灯光控制装置，本实用新型灯光控制装置采用电子功率驱动开关，开合迅速、不产生电火花、电磁干扰低，长期使用不易失效。同时还具有短路、断路的检测功能，可以侦测出灯光的状态，使用户及时做出相应的处理。使用了总线技术减少了线束的根数，控制装置设置在前、后灯组附近，减少了走线长度。

为了解决上述技术问题，本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块、MCU模块和功率驱动模块；所述电源管理及CAN通讯模块与所述MCU模块之间通过SPI口通讯，所述MCU模块中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器接口，所述MCU与所述功率驱动模块通过I/O口相连。

本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述MCU模块采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块。所述功率驱动模块采用INFINEON公司生产制造的BTS724G芯片和BTS6143D芯片。所述BTS724G用来做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的开关控制及故障检测芯片；所述BTS6143D用做左远光灯(前)、右远光灯(前)、左近光灯(前)、右近光灯(前)的开关控制及故障检测芯片。所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。所述CAN通信模块包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。

与现有技术相比，本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置具有以下有益效果：

(1)本实用新型取消了相应继电器、保险丝，避免电火花的产生，净化了电磁环境，大大减少汽车线束；并具有短路、断路的检测功能和自动保护功能；

(2)由于本实用新型中采用了电源管理芯片，并设置有低速可容错的CAN总线收发器，因此可抗最大40V的尖峰电压；可以提供最小200mA的驱动能力，因此，具有两种供电选择模式、四种操作模式和外部开关唤醒功能，能为用户提供非常方便调式模式；具有低电压、过温检测及保护装置，并设置有看门狗；而且具有外部复位及异常情况时的中断请求功能，因此进一步有效地提高了车身的安全性；

(3)本实用新型中的MCU通过SPI方式通讯，从而节省了I/O口资源；

(4)本实用新型与车身网络系统中的其它网络节点共同工作，可实现一系列智能控制功能。

附图说明

图1是本实用新型用于汽车网络系统中的灯光控制装置的硬件结构原理图；

图2是本实用新型中所采用的负载电流比例传感器的比例关系图。

下面是本实用新型说明书附图中主要附图标记的说明：

1——电源管理及CAN通讯模块                   2——MCU模块

3——功率驱动模块

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块1、MCU模块2和功率驱动模块3；所述电源管理及CAN通讯模块1与所述MCU模块2之间通过SPI口通讯，所述MCU模块2中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器接口相连，所述MCU模块2与所述功率驱动模块3通过I/O口相连。

本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述MCU模块2采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU模块2包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块。所述功率驱动模块3采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。所述BTS724G用来做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的开关控制及故障检测芯片；所述BTS6143D用做左远光灯(前)、右远光灯(前)、左近光灯(前)、右近光灯(前)的开关控制及故障检测芯片。所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。所述CAN通信模块包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。

本实用新型用于汽车网络系统的灯光控制装置包括分别控制前灯组和后组灯的两个控制节点，通常所述的前组灯包括远光灯、近光灯、示宽灯、雾灯、左右转向灯；通常所述的后灯组包括雾灯、刹车灯、倒车灯、示宽灯(包括牌照)及左右转向。前、后两个控制节点分别从CAN总线上接收并执行来自中控器的灯光开关信号，扫描各灯光状态，并通过CAN总线向车身网络的中央控制器发出灯光状态和故障信息，并通过LCD显示。

下面结合具体实施例对本实用新型各功能模块的选型和其工作原理作更进一步详细地描述。

所述MCU模块：本实用新型中所述MCU模块采用了与车身网络系统中的门控单元相同的MC68HC908GZ16。它是低功耗、高性能的8位微控制器。前灯光控制节点主要利用该控制器的具有输出比较功能的定时器，通用定时器，8通道10位A/D转换，MSCAN08通信控制器和SPI扩展通讯模块。其中，通用定时器主要用来定时为中央控制模块和电源管理模块清狗；两个定时器模块分别为左、右转向的固定频率闪烁进行定时；一个通道的10位A/D转换器用来进行左、右转断线判断的采样；所述MSCAN08通信控制器的主要功能是与电源管理模块MC33889中的CAN收发器接口，二者结合共同完成CAN信号的调理和收发功能。SPI模块与电源管理模块MC33889通讯对其进行初始化，清看门狗寄存器等操作。

所述电源管理及CAN通讯模块：目前，汽车使用的电源系统通常是12V系统，蓄电池的电压范围一般为9～15V。而一般单片机的输入电压和各个管脚的最大输入电压为5V。因此，在灯光控制器中需要一个电源管理模块满足电源电压的转换。所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。其内置低速可容错的CAN总线收发器，符合ISO 11519CAN规范，而且其电气性能与MC33388相匹配。所述CAN通信模块主要包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器；所述MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，该控制器支持CAN2.0B。本实用新型所适用的车身网络中CAN网络属于低速CAN，位数率设为125kbps。

所述电源管理及CAN通讯模块的功能及技术指标是：其工作电压9V-27V，可抗最大40V的尖峰电压；两种供电模式可供选择，在扩展方式下，最小200mA的驱动能力；四种操作模式：标准、等待、停止、睡眠以及较为方便的调试模式；外部开关唤醒功能(提供150mA的驱动电流)；低电压、过温检测及保护，内置看门狗；具有外部复位及异常情况时的中断请求；与ECU通过SPI方式通讯，节省I/O口资源。

所述电源管理及CAN通讯模块的工作原理：当所述电源管理芯片MC33889与MCU通过SPI方式通讯时，其中，单片机应选为主机模式，而MC33889默认为从机模式；当开始传送数据时，应先使CSB变低，并且在一次数据(一个字节)传送过程中始终保持CSB信号为低，当数据传送完成后再使CSB信号变高，此后再重复上述过程传送下一个数据，而拉低CSB信号的时间要根据主机SCLK所设的频率而定；在上电后要首先对MC33889芯片进行初始化，否则扩展电源V2无法正常工作。

所述功率驱动模块：采用了两种芯片，分别是如图1中所示的BTS724G和BTS6143D。

所述BTS724G是一个智能功率管集成电路，芯片内有4个高端驱动的N沟道场效应管，额定驱动能力单路为3.3A，4路并联为7.3A，具有很宽的输入电压5.5-40V。该芯片具有负载开路检测、短路检测和过温检测等功能，且极低的静态电流。开关控制通过IN1、IN2、IN3、IN4四个管脚控制四个通道的开关。本实用新型中采用两通道并联驱动一个灯来增加驱动能力。因此，将1、2通道并联，3、4通道并联。通过采集ST1/2管脚的状态和ST3/4管脚的状态来检测两个灯泡的开路与短路情况。可以将程序设计为每隔200ms扫描一次故障状态脚，然后将故障信息通过CAN总线上传到中央控制器，通过LCD提供给用户故障细节。从输出的功率考虑，本实用新型中，将BTS724G用做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的开关控制及故障检测芯片。所述BTS724G，当在正常情况下输入脚输入高电平时灯泡打开，输入低电平时灯泡关闭。同时在状态脚上为高电平，表示灯泡工作正常。当灯泡打开时，如果状态脚输出低电平则表示灯泡发生短路；当灯泡关闭时，如果状态脚输出低电平则表示灯泡发生断路。当温度过高时，BTS724G会自动关断输出，待温度降低后自动打开。

所述BTS6143D是一款高端功率驱动开关集成电路。该芯片有一个高端场效应管，通过I/O口接9014三极管控制，额定输出电流为8A，最大电流可达33A。具有较大的电压输入范围5.5-38V。该芯片具有负载开路检测、短路检测和过温自关断功能，且极低的静态电流，有较强的抗电磁干扰性。该芯片的负载检测是通过负载电流比例传感器实现的，从IS脚输出检测电流，这个电流与实际BTS6143D导通电流成正比，比例关系如图2所示。

图2中的I_L为BTS6143D实际导通电流，I_IS为IS脚上的检测电流。它们的比例关系如上图所示。通过在其上串接10k的电阻来测量其电压值来判断BTS6143D导通电流的大小，从而判断灯泡是否短路、开路。电压值通过MC68HC908GZ16的A/D转换模块实现。所述BTS6143D，当在正常情况下输入脚输入高电平时灯泡打开，在状态脚上电压为1.0V；输入低电平时灯泡关闭，在状态脚上电压为0V。如果灯在打开的时，状态脚输出电压小于0.5V，则表示灯泡发生断路；当灯泡关闭或打开时，如果状态脚电压大于3.0V则表示灯泡发生短路。当温度过高时，BTS6143D会自动关断输出，待温度降低后自动打开。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种用于汽车网络系统的灯光控制装置，其特征在于，包括依次连接的电源管理及CAN通讯模块、MCU模块和功率驱动模块；所述电源管理及CAN通讯模块与所述MCU之间通过SPI口通讯，所述MCU中的通信控制器与所述电源管理模块中的CAN收发器接口，所述MCU与所述功率驱动模块通过I/O口相连。

2.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述MCU模块采用型号为MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比较功能的定时器、通用定时器、A/D转换器、通信控制器和SPI扩展通讯模块。

3.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述功率驱动模块采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。

4.根据权利要求3所述的用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述BTS724G用来做左右转向灯(前后)、雾灯(前后)、示宽灯(前后)、刹车灯(后)、倒车灯(后)的开关控制及故障检测芯片；所述BTS6143D用做左远光灯(前)、右远光灯(前)、左近光灯(前)、右近光灯(前)的开关控制及故障检测芯片。

5.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述电源管理模块采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889。

6.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的灯光控制装置，其中，所述CAN通信模块包括MSCAN08控制器和CAN总线收发器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。