車(chē)載電源控制和電源設計

　　ARK-1388 嵌入式工控機已測試適用于12 V和24 V電池系統。一種測試是電源斷開(kāi)電感負載時(shí)的瞬態(tài)模擬。一種測試是模擬由于連接電汽配線(xiàn)電感在測試裝置并聯(lián)設備中產(chǎn)生的電流突然中斷。還有一種測試是點(diǎn)火裝置關(guān)閉后DC發(fā)動(dòng)機充當動(dòng)力時(shí)的瞬態(tài)模擬。模擬轉換過(guò)程的結果表明，瞬態(tài)可能發(fā)生，并受分布電容和連接電汽配線(xiàn)電感的影響。

　　若沒(méi)有定義具體值，建議使用I ~ IV欄的等級。ARK-1388通過(guò)適用于12 V和24 V系統的測試等級III;各個(gè)測試脈沖的詳細規格請參考ISO-7637-2認證。

　　圖2：ISO-7637-2中用于12 V / 24 V系統的測試等級

　　研華硬件電源設計

　　車(chē)載電源保護機制可檢查和監控多種系統狀態(tài)，并發(fā)出故障警報。

　　電源保護機制可防止設備可能遭受反極性造成的損壞。即使電池裝反了，或者DC電源接反，該機制也可使DC供電設備正常工作。

　　設備還配有電涌保護器，使其免受電壓峰值造成的損壞。若電壓超過(guò)安全值，該機制會(huì )通過(guò)地面抑制或短接電壓調節電氣設備的電壓。

　　冷啟動(dòng)是機動(dòng)車(chē)環(huán)境應用中的突出問(wèn)題。車(chē)輛引擎遇冷或凍結一段時(shí)間后，機油會(huì )變得很黏，需要發(fā)動(dòng)機增大輸出扭力，進(jìn)而增大電池電流。這個(gè)高電流負載可將點(diǎn)火時(shí)的電池電壓降到6 V，然后再返回額定電壓13.8 V(典型)。但是某些子系統要求整個(gè)冷啟動(dòng)過(guò)程中的電壓恒定為5 V，這時(shí)問(wèn)題就會(huì )產(chǎn)生。這包括ECU、環(huán)境和應急系統微處理器等與車(chē)輛安全和性能息息相關(guān)的應用。

　　研華的理想電源方案還支持負載突降。電池電纜斷開(kāi)時(shí)，若交換機在充電，而電路上還有其它電流負載，就會(huì )產(chǎn)生負載突降。引擎運行時(shí)可能由于電纜腐蝕，連接不穩定或故意斷開(kāi)而切斷電池。交換機充電時(shí)若電池突然斷開(kāi)，瞬時(shí)電壓峰值可高達80 V。這種情況下多數計算機系統可能會(huì )崩潰。負載突降幅值取決于電池斷開(kāi)時(shí)交換機的速率和當前集電量。而負載突降脈沖持續時(shí)間主要取決于當前集電電路的持續時(shí)間和脈沖幅值。多數新交換機的負載突降幅值受附加限制二極管的限制。

　　研華軟件電源設計

　　除了硬件電源管理功能，研華產(chǎn)品還具有軟件智能監控特性。安裝的微控器可穩定車(chē)載電源系統。用戶(hù)友好的實(shí)用程序接口可允許用戶(hù)自行設置時(shí)序和電壓。例如，延遲時(shí)間的多組電源可通過(guò)實(shí)用程序和硬件跳線(xiàn)進(jìn)行設置。覆蓋設置時(shí)將發(fā)出報警提示。

　　用戶(hù)可通過(guò)跳線(xiàn)將電源設置為“車(chē)輛模式”或“ATX模式”。設置為“車(chē)輛模式”時(shí)，基于微控器的PIC軟件會(huì )檢查車(chē)輛的點(diǎn)火和電池狀態(tài)。系統啟動(dòng)前，軟件會(huì )自動(dòng)判斷電池類(lèi)型，并檢查閥值電壓為12 V還是24 V。若電池電壓足夠啟動(dòng)系統，軟件會(huì )檢查點(diǎn)火狀態(tài)。實(shí)用程序中設置的點(diǎn)火電壓很高，如8 V以上。軟件會(huì )確保計算系統在點(diǎn)火打開(kāi)前不自動(dòng)啟動(dòng)。進(jìn)行點(diǎn)火打開(kāi)和關(guān)閉切換時(shí)，系統電源會(huì )順利啟動(dòng)。穩定電壓的時(shí)序狀態(tài)可按默認值設置，如10 s以后。若電壓在設定值后沒(méi)有穩定下來(lái)，系統會(huì )自動(dòng)關(guān)閉。

　　系統運行時(shí)，PIC軟件會(huì )持續監控電池電壓狀態(tài)。若電量不足，驅動(dòng)會(huì )接到通知，然后系統會(huì )在設定時(shí)間內自動(dòng)關(guān)閉。

　　PIC軟件也會(huì )檢查點(diǎn)火狀態(tài)。車(chē)輛點(diǎn)火裝置關(guān)閉后，操作系統會(huì )延遲關(guān)閉，待數據保存好后徹底關(guān)閉。延遲時(shí)間為30 s(斷電延遲)~ 180 s(硬斷電延遲)，取決于軟件設置。若系統由于某種原因不能順利關(guān)閉，硬斷電延遲設定將確保數據自動(dòng)強制進(jìn)入待機模式，避免車(chē)上電池電力被耗盡，造成車(chē)子無(wú)法開(kāi)動(dòng)。