前車門(mén)控制器解決方案
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隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)汽車的操控性及舒適性需求不斷提升高。汽車車身中的電子設(shè)備越來(lái)越多，尤其是前車門(mén)模塊需要支持更多的功能，如電動(dòng)后視鏡折疊與調(diào)平、除霜器、中控門(mén)鎖、玻璃升降器、車燈乃至其它更多的高級(jí)功能等。電子車門(mén)系統(tǒng)廣義上分為兩種架構(gòu)：一種是集總式控制，通過(guò)一個(gè)中心模塊控制和驅(qū)動(dòng)所有車門(mén)中的每個(gè)負(fù)載，這樣可降低整體成本，但增加了控制器的復(fù)雜性，而且控制過(guò)于集中、尺寸偏大，不利于安裝、布線和散熱。另一種采用分布式控制，每個(gè)車門(mén)內(nèi)的負(fù)載由各自的ECU模塊單獨(dú)控制，也可由駕駛員側(cè)ECU通過(guò)CAN/LIN總線控制。在這種方案中，通常兩個(gè)前門(mén)ECU連接到CAN總線網(wǎng)絡(luò)，分別與后面兩個(gè)車門(mén)的ECU通過(guò)CAN或LIN總線通信。分布式方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本偏高，不過(guò)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
在分布式方案中，如門(mén)鎖、后視鏡、車窗升降器和輔助照明等主要的車門(mén)功能由分布在各個(gè)車門(mén)上的模塊控制。而前車門(mén)模塊除了自身門(mén)鎖、車窗升降器功能外，還有外部后視鏡功能的控制。在新一代汽車外部后視鏡中，內(nèi)置功能的數(shù)量大幅增加：轉(zhuǎn)向燈/閃光燈、車門(mén)外部燈、除霜器、后視鏡折疊與調(diào)節(jié)，甚至電動(dòng)防眩目。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的挑戰(zhàn)是如何在更小的體積實(shí)現(xiàn)更多的功能，以及成本要求。
前車門(mén)控制模塊的整體設(shè)計(jì)
圖1是功能較全面的車門(mén)控制器原理框圖，主要由電源電路、電動(dòng)車窗驅(qū)動(dòng)電路、后視鏡驅(qū)動(dòng)電路、中央門(mén)鎖驅(qū)動(dòng)電路、車燈驅(qū)動(dòng)電路、CAN/LIN總線接口電路、霍爾傳感器輸入電路及按鍵接口電路等部分組成。其中微控制器uC用于控制所有功率器件的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行定時(shí)監(jiān)控，接收合適的故障信號(hào)，并通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)CAN/LIN總線實(shí)現(xiàn)與中央車身控制器及其他車門(mén)控制器的故障信息和按鍵控制信息的交換，從而及時(shí)在用戶界面上顯示故障內(nèi)容并對(duì)車門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保了行車安全。
本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，功率級(jí)芯片NCV7462與NCV7707直接由電池供電，外部電路需要有反極性保護(hù)電路。NCV7462內(nèi)置的LDO VR1向微處理器uC供電。微處理器uC通過(guò)SPI通信控制NCV7462與NCV7707，同時(shí)讀取其狀態(tài)信息。這些器件已提供了完善的故障檢測(cè)及保護(hù)功能，因而避免了采用過(guò)多的分立元件，大大減小了模塊的體積，并提高了模塊的EMC(電磁兼容)特性。
1.反極性保護(hù)電路
為了保證驅(qū)動(dòng)電流，NCV7462與NCV7707內(nèi)部功率驅(qū)動(dòng)器均通過(guò)VS連接至汽車12V電源線，因此要求配備外部反極性保護(hù)。NCV7462外部負(fù)載功率較小，通過(guò)串接二極管即可滿足防反接要求，如圖2中并聯(lián)兩只NRVBRA140T3G。二極管NRVBRA140T3G，，功耗0.55V，適用于續(xù)流和反極性保護(hù)。
而NCV7707負(fù)載功率大，若使用二極管，導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通電流較大，功耗大大增加，需采用導(dǎo)通阻抗更低的MOSFET。NCV7707內(nèi)部配有一個(gè)電荷泵，通過(guò)引腳CHP控制MOSFET通斷。
2.電源電路
一般而言，BCM要求的輸入電壓在-0.5V至32V之間，輸出電壓為5V。隨著汽車內(nèi)的用電設(shè)備的增多，如果電池直接供電的設(shè)備靜態(tài)電流不夠低，而汽車連續(xù)停泊較長(zhǎng)時(shí)間，車內(nèi)蓄電池可能因?yàn)檫^(guò)度放電而使汽車無(wú)法重新啟動(dòng)，故BCM設(shè)計(jì)需要考慮靜態(tài)電流。此外，汽車應(yīng)用中可能會(huì)常常面對(duì)高溫環(huán)境，所以要求電源提供過(guò)溫保護(hù)。
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