[發明專利]基于PWM控制的重型卡車電器負載驅動裝置

有效

• 申請號: 200910021033.3
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN101503060A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 李愛軍;賈玉健;姚建軍;白浩博;秦貴波
• 申請（專利權）人: 西安智源電氣有限公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;B60L1/00;B60R16/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明屬于汽車電子應用技術領域，具體涉及一種基于微電腦控制器(MCU)和可調占空比脈沖信號(PWM)的重型卡車電器負載驅動裝置。?

背景技術

對于安全可靠性能要求非常高的汽車領域，在傳統控制方式下，車身電器負載如車燈、電機、各種電磁閥的使用壽命一直以來都是重型卡車的一個瓶頸。車身電器負載的傳統控制回路一般是：從電源(發電機+蓄電池)到保險絲到控制開關到電器負載(如車燈)再到地(車架)。?

這種簡單的控制方式使得電器負載的使用壽命很短，而且對電源系統的瞬間沖擊非常大。因為電器負載特別是車燈在冷態時的阻抗遠小于熱態時的阻抗(一般是7～8倍的關系)，如果沒有任何保護措施，在電器負載冷態時直接接通電源，瞬間電流是熱態時即工作時的7～8倍，這樣就直接導致電器負載使用壽命降低，由于電源系統沖擊過大，蓄電池的使用壽命也會降低，由于控制開關在瞬態通過大電流以及閉合過程的機械抖動導致接觸不良引起的拉弧，使得控制開關的使用壽命大大降低。這種傳統的電器負載控制方式就直接降低了整車的安全性、可靠性，尤其是在夜間高速行車，如果由于車燈的使用壽命到了而突然熄滅，將極有可能導致嚴重的交通事故。目前，為了改?善以上不足，整車廠不得不提高電器負載的用材品質，增加控制開關的用銅量。這樣既增加了成本，問題也得不到根本性解決。?

上述傳統的控制方式，電器負載工作狀態檢測不到，形成不了一個具有保護功能閉環模型，因此，當電器負載發生過載或短路時，車身線束很快會發熱，嚴重時會導致汽車自燃事故。而且由于這種傳統的控制方式前級使用了熔斷絲，當電器負載發生過載或短路時，熔斷絲燒斷，如果在夜間高速行車，極有可能導致意外交通事故。?

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種能夠延長重型卡車身電器負載使用壽命、減少對電源系統沖擊、提高重型卡車本身電器可靠性的基于可調占空比脈沖信號PWM控制的重型卡車電器負載驅動裝置。?

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：?

基于PWM控制的重型卡車電器負載驅動裝置，包括一微電腦控制器MCU1，微電腦控制器MCU1產生可調占空比脈沖信號PWM控制策略，驅動控制模塊2執行可調占空比脈沖信號PWM控制策略并由此驅動功率驅動模塊4，功率驅動模塊4驅動電器負載5，功率驅動模塊4監測電器負載5工作狀態并由此輸出反饋狀態，由狀態采集模塊3采集并分別送到微電腦控制器MCU1和驅動控制模塊2，達到閉環自適應保護控制的目的。?

所說的微電腦控制器MCU1產生可調占空比的可調占空比脈沖信號PWM控制策略，這種可調占空比脈沖信號PWM的頻率為100?赫茲，由18個周期組成，軟啟動過程為180ms，可調占空比的可調占空比脈沖信號PWM的占空比從10％以每10％的步長往上遞增，每種占空比為兩個周期，直到完全接通。?

由于在電器負載冷啟動階段采用了可調占空比脈沖信號PWM控制方式，逐步加大可調占空比脈沖信號PWM的占空比，使得電器負載先進行逐步預熱的過程，等到電器負載預熱到阻抗值較大時，可調占空比脈沖信號PWM的占空比達到最大值即完全接通，這樣就實現了一個具有預熱過程的軟啟動，在這個過程中，加載到電器負載上的電流是受可調占空比脈沖信號PWM控制的，由小到大逐漸加到一個穩定的值，很好的保護了電器負載在冷態啟動時對自身和電源系統的沖擊，極大程度的提高了電器的使用壽命和可靠性。?

對帶有參考地電器負載如車大燈進行限流常常需要一個功率管、一個高邊電流檢測電阻以及電平轉換方式，以獲得通常以地為參考的電流檢測信號。由于電器負載通過微電腦控制器MCU和比較器控制功率模塊，并采用了通過運放和功率模塊采集電器負載工作狀態，可以實時監控并調整電器負載的工作狀態，這樣就可以有效地保護電器負載因過載和短路發生的自燃故障，提高電器負載使用可靠性和使用壽命。?

附圖說明

圖1是本發明的硬件模型框圖。?

圖2是本發明采用的電器負載驅動及工作狀態監測電路原理圖。?

圖3是電器負載5在過載狀態下采用本發明后各點的波形圖，其中，?圖3(a)是第一運放U1第一通道U1A反相輸入端的輸入信號波形圖，橫坐標是時間，縱坐標是第一通道U1A反相輸入端的電壓；圖3(b)是功率驅動4的輸出波形圖，橫坐標是時間，縱坐標是功率驅動4輸出端的電壓；圖3(c)是功率驅動4的Is腳的工作狀態反饋波形圖，橫坐標是時間，縱坐標是功率驅動4狀態反饋Is腳輸出端的電壓。?