專利名稱：用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)中的控制裝置，尤其涉及一種汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)中的燈光控制裝置。
背景技術：
在汽車網(wǎng)絡中，典型的車身電子系統(tǒng)包括如下控制對象中控門鎖、車門及后備箱鎖、車窗玻璃升降器、電動后視鏡，各種車燈，前后雨刮器及前后玻璃清洗器、除霜加熱器、油箱、天窗、暖風機及空調(diào)機、電動座椅、蜂鳴器的控制等。在具備遙控功能的情況下，還包括對遙控信號的接收處理和防盜系統(tǒng)的控制。
而汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)中的燈光控制裝置是保證行車安全必不可少的關鍵部件，目前，汽車燈光控制裝置主要是利用繼電器，燈光開關直接驅(qū)動繼電器的開合來控制燈光的開啟與關閉。其不足之處是繼電器是易損部件，在長期開合后容易失效，導致燈光不能正常開啟和關閉。只有更換新的繼電器才能排除故障。同時繼電器在開合中容易產(chǎn)生電火花，發(fā)出電磁干擾，破壞整車的電磁兼容性，易導致車內(nèi)電子設備失效。且目前的燈光控制繼電器都裝在車的中部，接近與燈光的組合開關處，這樣就導致線束較長，走線復雜、成本增加。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，本實用新型燈光控制裝置采用電子功率驅(qū)動開關，開合迅速、不產(chǎn)生電火花、電磁干擾低，長期使用不易失效。同時還具有短路、斷路的檢測功能，可以偵測出燈光的狀態(tài)，使用戶及時做出相應的處理。使用了總線技術減少了線束的根數(shù)，控制裝置設置在前、后燈組附近，減少了走線長度。
為了解決上述技術問題，本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置包括依次連接的電源管理及CAN通訊模塊、MCU模塊和功率驅(qū)動模塊；所述電源管理及CAN通訊模塊與所述MCU模塊之間通過SPI口通訊，所述MCU模塊中的通信控制器與所述電源管理模塊中的CAN收發(fā)器接口，所述MCU與所述功率驅(qū)動模塊通過I/O口相連。
本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述MCU模塊采用型號為MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比較功能的定時器、通用定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、通信控制器和SPI擴展通訊模塊。所述功率驅(qū)動模塊采用INFINEON公司生產(chǎn)制造的BTS724G芯片和BTS6143D芯片。所述BTS724G用來做左右轉(zhuǎn)向燈(前后)、霧燈(前后)、示寬燈(前后)、剎車燈(后)、倒車燈(后)的開關控制及故障檢測芯片；所述BTS6143D用做左遠光燈(前)、右遠光燈(前)、左近光燈(前)、右近光燈(前)的開關控制及故障檢測芯片。所述電源管理模塊采用Freescale公司生產(chǎn)的電源管理芯片MC33889。所述CAN通信模塊包括MSCAN08控制器和CAN總線收發(fā)器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司專為其8位和16位系列單片機定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置具有以下有益效果(1)本實用新型取消了相應繼電器、保險絲，避免電火花的產(chǎn)生，凈化了電磁環(huán)境，大大減少汽車線束；并具有短路、斷路的檢測功能和自動保護功能；(2)由于本實用新型中采用了電源管理芯片，并設置有低速可容錯的CAN總線收發(fā)器，因此可抗最大40V的尖峰電壓；可以提供最小200mA的驅(qū)動能力，因此，具有兩種供電選擇模式、四種操作模式和外部開關喚醒功能，能為用戶提供非常方便調(diào)式模式；具有低電壓、過溫檢測及保護裝置，并設置有看門狗；而且具有外部復位及異常情況時的中斷請求功能，因此進一步有效地提高了車身的安全性；(3)本實用新型中的MCU通過SPI方式通訊，從而節(jié)省了I/O口資源；(4)本實用新型與車身網(wǎng)絡系統(tǒng)中的其它網(wǎng)絡節(jié)點共同工作，可實現(xiàn)一系列智能控制功能。


圖1是本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)中的燈光控制裝置的硬件結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實用新型中所采用的負載電流比例傳感器的比例關系圖。
下面是本實用新型說明書附圖中主要附圖標記的說明1——電源管理及CAN通訊模塊 2——MCU模塊3——功率驅(qū)動模塊具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細描述。
如圖1所示，本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置包括依次連接的電源管理及CAN通訊模塊1、MCU模塊2和功率驅(qū)動模塊3；所述電源管理及CAN通訊模塊1與所述MCU模塊2之間通過SPI口通訊，所述MCU模塊2中的通信控制器與所述電源管理模塊中的CAN收發(fā)器接口相連，所述MCU模塊2與所述功率驅(qū)動模塊3通過I/O口相連。
本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述MCU模塊2采用型號為MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU模塊2包括比較功能的定時器、通用定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、通信控制器和SPI擴展通訊模塊。所述功率驅(qū)動模塊3采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。所述BTS724G用來做左右轉(zhuǎn)向燈(前后)、霧燈(前后)、示寬燈(前后)、剎車燈(后)、倒車燈(后)的開關控制及故障檢測芯片；所述BTS6143D用做左遠光燈(前)、右遠光燈(前)、左近光燈(前)、右近光燈(前)的開關控制及故障檢測芯片。所述電源管理模塊采用Freescale公司生產(chǎn)的電源管理芯片MC33889。所述CAN通信模塊包括MSCAN08控制器和CAN總線收發(fā)器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司專為其8位和16位系列單片機定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。
本實用新型用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置包括分別控制前燈組和后組燈的兩個控制節(jié)點，通常所述的前組燈包括遠光燈、近光燈、示寬燈、霧燈、左右轉(zhuǎn)向燈；通常所述的后燈組包括霧燈、剎車燈、倒車燈、示寬燈(包括牌照)及左右轉(zhuǎn)向。前、后兩個控制節(jié)點分別從CAN總線上接收并執(zhí)行來自中控器的燈光開關信號，掃描各燈光狀態(tài)，并通過CAN總線向車身網(wǎng)絡的中央控制器發(fā)出燈光狀態(tài)和故障信息，并通過LCD顯示。
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型各功能模塊的選型和其工作原理作更進一步詳細地描述。
所述MCU模塊本實用新型中所述MCU模塊采用了與車身網(wǎng)絡系統(tǒng)中的門控單元相同的MC68HC908GZ16。它是低功耗、高性能的8位微控制器。前燈光控制節(jié)點主要利用該控制器的具有輸出比較功能的定時器，通用定時器，8通道10位A/D轉(zhuǎn)換，MSCAN08通信控制器和SPI擴展通訊模塊。其中，通用定時器主要用來定時為中央控制模塊和電源管理模塊清狗；兩個定時器模塊分別為左、右轉(zhuǎn)向的固定頻率閃爍進行定時；一個通道的10位A/D轉(zhuǎn)換器用來進行左、右轉(zhuǎn)斷線判斷的采樣；所述MSCAN08通信控制器的主要功能是與電源管理模塊MC33889中的CAN收發(fā)器接口，二者結(jié)合共同完成CAN信號的調(diào)理和收發(fā)功能。SPI模塊與電源管理模塊MC33889通訊對其進行初始化，清看門狗寄存器等操作。
所述電源管理及CAN通訊模塊目前，汽車使用的電源系統(tǒng)通常是12V系統(tǒng)，蓄電池的電壓范圍一般為9～15V。而一般單片機的輸入電壓和各個管腳的最大輸入電壓為5V。因此，在燈光控制器中需要一個電源管理模塊滿足電源電壓的轉(zhuǎn)換。所述電源管理模塊采用Freescale公司生產(chǎn)的電源管理芯片MC33889。其內(nèi)置低速可容錯的CAN總線收發(fā)器，符合ISO 11519CAN規(guī)范，而且其電氣性能與MC33388相匹配。所述CAN通信模塊主要包括MSCAN08控制器和CAN總線收發(fā)器；所述MSCAN08控制器是Freescale公司專為其8位和16位系列單片機定制的CAN控制器，該控制器支持CAN2.0B。本實用新型所適用的車身網(wǎng)絡中CAN網(wǎng)絡屬于低速CAN，位數(shù)率設為125kbps。
所述電源管理及CAN通訊模塊的功能及技術指標是其工作電壓9V-27V，可抗最大40V的尖峰電壓；兩種供電模式可供選擇，在擴展方式下，最小200mA的驅(qū)動能力；四種操作模式標準、等待、停止、睡眠以及較為方便的調(diào)試模式；外部開關喚醒功能(提供150mA的驅(qū)動電流)；低電壓、過溫檢測及保護，內(nèi)置看門狗；具有外部復位及異常情況時的中斷請求；與ECU通過SPI方式通訊，節(jié)省I/O口資源。
所述電源管理及CAN通訊模塊的工作原理當所述電源管理芯片MC33889與MCU通過SPI方式通訊時，其中，單片機應選為主機模式，而MC33889默認為從機模式；當開始傳送數(shù)據(jù)時，應先使CSB變低，并且在一次數(shù)據(jù)(一個字節(jié))傳送過程中始終保持CSB信號為低，當數(shù)據(jù)傳送完成后再使CSB信號變高，此后再重復上述過程傳送下一個數(shù)據(jù)，而拉低CSB信號的時間要根據(jù)主機SCLK所設的頻率而定；在上電后要首先對MC33889芯片進行初始化，否則擴展電源V2無法正常工作。
所述功率驅(qū)動模塊采用了兩種芯片，分別是如圖1中所示的BTS724G和BTS6143D。
所述BTS724G是一個智能功率管集成電路，芯片內(nèi)有4個高端驅(qū)動的N溝道場效應管，額定驅(qū)動能力單路為3.3A，4路并聯(lián)為7.3A，具有很寬的輸入電壓5.5-40V。該芯片具有負載開路檢測、短路檢測和過溫檢測等功能，且極低的靜態(tài)電流。開關控制通過IN1、IN2、IN3、IN4四個管腳控制四個通道的開關。本實用新型中采用兩通道并聯(lián)驅(qū)動一個燈來增加驅(qū)動能力。因此，將1、2通道并聯(lián)，3、4通道并聯(lián)。通過采集ST1/2管腳的狀態(tài)和ST3/4管腳的狀態(tài)來檢測兩個燈泡的開路與短路情況?？梢詫⒊绦蛟O計為每隔200ms掃描一次故障狀態(tài)腳，然后將故障信息通過CAN總線上傳到中央控制器，通過LCD提供給用戶故障細節(jié)。從輸出的功率考慮，本實用新型中，將BTS724G用做左右轉(zhuǎn)向燈(前后)、霧燈(前后)、示寬燈(前后)、剎車燈(后)、倒車燈(后)的開關控制及故障檢測芯片。所述BTS724G，當在正常情況下輸入腳輸入高電平時燈泡打開，輸入低電平時燈泡關閉。同時在狀態(tài)腳上為高電平，表示燈泡工作正常。當燈泡打開時，如果狀態(tài)腳輸出低電平則表示燈泡發(fā)生短路；當燈泡關閉時，如果狀態(tài)腳輸出低電平則表示燈泡發(fā)生斷路。當溫度過高時，BTS724G會自動關斷輸出，待溫度降低后自動打開。
所述BTS6143D是一款高端功率驅(qū)動開關集成電路。該芯片有一個高端場效應管，通過I/O口接9014三極管控制，額定輸出電流為8A，最大電流可達33A。具有較大的電壓輸入范圍5.5-38V。該芯片具有負載開路檢測、短路檢測和過溫自關斷功能，且極低的靜態(tài)電流，有較強的抗電磁干擾性。該芯片的負載檢測是通過負載電流比例傳感器實現(xiàn)的，從IS腳輸出檢測電流，這個電流與實際BTS6143D導通電流成正比，比例關系如圖2所示。
圖2中的IL為BTS6143D實際導通電流，IIS為IS腳上的檢測電流。它們的比例關系如上圖所示。通過在其上串接10k的電阻來測量其電壓值來判斷BTS6143D導通電流的大小，從而判斷燈泡是否短路、開路。電壓值通過MC68HC908GZ16的A/D轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)。所述BTS6143D，當在正常情況下輸入腳輸入高電平時燈泡打開，在狀態(tài)腳上電壓為1.0V；輸入低電平時燈泡關閉，在狀態(tài)腳上電壓為0V。如果燈在打開的時，狀態(tài)腳輸出電壓小于0.5V，則表示燈泡發(fā)生斷路；當燈泡關閉或打開時，如果狀態(tài)腳電壓大于3.0V則表示燈泡發(fā)生短路。當溫度過高時，BTS6143D會自動關斷輸出，待溫度降低后自動打開。
盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
權利要求1.一種用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其特征在于，包括依次連接的電源管理及CAN通訊模塊、MCU模塊和功率驅(qū)動模塊；所述電源管理及CAN通訊模塊與所述MCU之間通過SPI口通訊，所述MCU中的通信控制器與所述電源管理模塊中的CAN收發(fā)器接口，所述MCU與所述功率驅(qū)動模塊通過I/O口相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述MCU模塊采用型號為MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比較功能的定時器、通用定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、通信控制器和SPI擴展通訊模塊。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述功率驅(qū)動模塊采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。
4.根據(jù)權利要求3所述的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述BTS724G用來做左右轉(zhuǎn)向燈(前后)、霧燈(前后)、示寬燈(前后)、剎車燈(后)、倒車燈(后)的開關控制及故障檢測芯片；所述BTS6143D用做左遠光燈(前)、右遠光燈(前)、左近光燈(前)、右近光燈(前)的開關控制及故障檢測芯片。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述電源管理模塊采用Freescale公司生產(chǎn)的電源管理芯片MC33889。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，其中，所述CAN通信模塊包括MSCAN08控制器和CAN總線收發(fā)器，所述MSCAN08控制器是Freescale公司專為其8位和16位系列單片機定制的CAN控制器，所述MSCAN08控制器支持CAN2.0B。
專利摘要本實用新型公開了一種采用電子功率驅(qū)動開關，其開合迅速、不產(chǎn)生電火花、電磁干擾低，長期使用不易失效的用于汽車網(wǎng)絡系統(tǒng)的燈光控制裝置，包括依次連接的電源管理及CAN通訊模塊、MCU模塊和功率驅(qū)動模塊；所述電源管理及CAN通訊模塊與所述MCU模塊之間通過SPI口通訊，所述MCU模塊中的通信控制器與所述電源管理模塊中的CAN收發(fā)器接口，所述ECU與所述功率驅(qū)動模塊通過I/O口相連。所述MCU模塊采用型號為MC68HC908GZ16的8位微控制器，所述MCU包括比較功能的定時器、通用定時器、A/D轉(zhuǎn)換器、通信控制器和SPI擴展通訊模塊。所述功率驅(qū)動模塊采用BTS724G芯片和BTS6143D芯片。
文檔編號B60Q1/00GK2862582SQ20052012391
公開日2007年1月24日 申請日期2005年12月12日 優(yōu)先權日2005年12月12日
發(fā)明者龔進峰, 曹健, 戎輝, 汪葵, 竇傳威 申請人:天津卡達克汽車高新技術公司