車(chē)載電源控制和電源設計

　　如今車(chē)隊管理創(chuàng )新技術(shù)已有了巨大進(jìn)步。無(wú)論貨車(chē)、公交車(chē)、出租車(chē)還是其它運輸工具都運用了無(wú)線(xiàn)衛星定位系統，調度員可藉此了解所有車(chē)輛的位置、狀態(tài)和油耗狀況，因而大大改善了對車(chē)隊的控制和管理。乘客也得到了更好的服務(wù)。顯示屏可提供各種娛樂(lè )內容， 以及實(shí)用、實(shí)時(shí)的信息，如出發(fā)和到達時(shí)間、天氣欄和緊急通知。

　　上述車(chē)載系統需要一套復雜的電源管理方案。新一款專(zhuān)為車(chē)載應用設計的研華ARK-1388嵌入式工控機，能夠通過(guò)基于微控器的硬件和軟件來(lái)提供給不同客戶(hù)，非常彈性的安全啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)間設定。而啟動(dòng)和關(guān)閉過(guò)程是由車(chē)載電池狀態(tài)和點(diǎn)火狀態(tài)直接控制。此外，ARK-1388可以同時(shí)支持12 V和24 V車(chē)載電池系統。這款新型電源管理系統主要適用于出租車(chē)、貨車(chē)、礦車(chē)和公交車(chē)。

　　電源管理系統的挑戰

　　不論在什么條件下工作，機動(dòng)車(chē)的電氣系統都必須滿(mǎn)足苛刻的電源要求，如負載突降、冷啟動(dòng)、以及待機時(shí)必須低功耗等。怎樣才能避免交換機充電時(shí)電池電纜斷開(kāi)引起的負載突降?怎樣才能在電壓突然過(guò)高或過(guò)低時(shí)保護電氣系統，如內置車(chē)載空調?怎樣才能保證車(chē)載設備的穩定性和安全性?下面將作解釋。

　　機動(dòng)車(chē)電源設計的常規限制

　　如12 V電池電源線(xiàn)的電壓瞬變范圍(VIN)非常V，小至6V，，大至87V。典型的車(chē)載電力系統的工作電壓范圍往往只有在9V ~ 16 V。引擎關(guān)閉時(shí)電池的正常額定電壓為12 V，啟動(dòng)時(shí)為14.4 V。但是，這個(gè)范圍在瞬變狀態(tài)時(shí)很容易擴大到80 V峰值以上。

　　圖1：模擬輸入電壓

　　由于車(chē)載電子控制單元(ECUS)急劇增加，車(chē)載電池的總電流也隨之增加，這就影響到靜態(tài)(IQ)和關(guān)閉(ISD)電流預算。引擎關(guān)閉時(shí)仍有一些電氣系統單元在運行，這也會(huì )損耗電池。為了控制靜態(tài)(IQ)電流預算，大多數用戶(hù)設置了單個(gè)ECU IQ的最大值。CAN收發(fā)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和微控器等設備可消耗ECU的多數IQ預算，因此電源的IQ預算可降到最低。ARK-1388通過(guò)微控器監視車(chē)載電源狀態(tài)，因此休眠模式時(shí)功耗可低于10 mA。

　　為了解決上述問(wèn)題，設計師過(guò)去不得不采用獨立的車(chē)載電源模塊將電子設備連接到車(chē)載電源系統。這種多為客制化的外置模塊在受到?jīng)_擊和振動(dòng)時(shí)容易損壞，因此削弱了車(chē)載系統的穩定性。

　　這種附加模塊還給制造商帶來(lái)了額外開(kāi)支，且占據了車(chē)輛空間。而研華產(chǎn)品采用整合化方案，且具有硬件電源保護和軟件智能監控功能，因此可保證安全啟動(dòng)和關(guān)閉。

　　測試通過(guò)ISO 7637認證

　　ISO-7637-2:2004標準指定測試了客車(chē)以及安裝12 V或24 V電氣系統的商用車(chē)輛中設備的電瞬態(tài)傳導的兼容性?？顾矐B(tài)失效程度的等級也有定義。該標準適用于所有安裝電氣系統的道路車(chē)輛，不受推進(jìn)模式的約束。

　　ISO-7637標準附件2中說(shuō)明了車(chē)輛電子設備功能狀態(tài)的區分方法。不同的測試條件說(shuō)明了可能存在的系統工作環(huán)境。功能狀態(tài)分為幾類(lèi)，相應的失效機制也有所不同。選擇的測試等級和測試時(shí)間可根據研華公司和車(chē)輛制造商的約定定義。