徐健,鄧亮,吳杰

(常州星宇車燈股份有限公司，江蘇常州 213022)

0 引言

得益于電子科技日新月異的發(fā)展速度，出于主動(dòng)駕駛安全的考慮，ADB系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)在最大限度滿足駕駛員的同時(shí)，不產(chǎn)生眩目。且最多的燈光維持在路面上，除了有其他車輛存在的特定區(qū)域，這些區(qū)域通過光型動(dòng)態(tài)遮蔽。以此，保證了夜間燈光的最大利用率，有效提高了夜間行車安全?，F(xiàn)有的技術(shù)盡管解決了ADB系統(tǒng)相關(guān)的一些實(shí)現(xiàn)裝置和控制方法，但業(yè)內(nèi)提出完善ADB系統(tǒng)故障處理方法相對(duì)較少，且其中絕大多數(shù)涉及機(jī)械式ADB前照燈系統(tǒng)，而非矩陣式ADB前照燈系統(tǒng)。為保證矩陣式LED自適應(yīng)前照燈在使用中的可靠性，有必要對(duì)其故障處理策略進(jìn)行完善。

針對(duì)上述問題，本文作者研究了一種大功率多路LED控制器失效的監(jiān)測處理方法，可在小于1 s的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測出故障，并隨即采取相應(yīng)的保護(hù)措施，把對(duì)外界的影響降低到最小，從而保證整個(gè)大功率多路LED控制器以及整個(gè)智能前照燈系統(tǒng)的安全性。

1 故障管理功能介紹

文中所研究設(shè)計(jì)的故障管理功能主要分為：電路的“滯回控制”保護(hù)功能、LED的“N-1”功能、智能溫度保護(hù)功能。此外，系統(tǒng)架構(gòu)方面，采用了“一對(duì)一”的模式，即一個(gè)控制器負(fù)責(zé)一個(gè)燈的故障管理功能，故障狀態(tài)實(shí)時(shí)通過CAN總線分別上報(bào)給上位機(jī)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

1.1 電路的“滯回控制”保護(hù)功能

當(dāng)控制器對(duì)輸入電壓進(jìn)行過壓或欠壓檢測的時(shí)候，文中采用類似“寬進(jìn)嚴(yán)出”的策略，這里的“進(jìn)”是指因欠壓或過壓，控制器進(jìn)入保護(hù)模式即“非正常工作模式”；而“出”是指從“非正常工作模式”退出，恢復(fù)到“正常工作模式”。

一般而言，9～16 V為正常工作電壓，當(dāng)輸入電壓低于9 V或高于16 V時(shí)，控制器不會(huì)立即進(jìn)入“非正常工作模式”，而是當(dāng)輸入電壓低于8 V或高于16 V時(shí)，才會(huì)進(jìn)入“非正常工作模式”。反之，只有當(dāng)輸入電壓滿足9～16 V時(shí)，控制器才會(huì)從“非正常工作模式”恢復(fù)到“正常工作模式”。這樣做的好處是：避免了因?yàn)殡妷憾秳?dòng)而造成的電路震蕩，從而減少了對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的影響，延長了使用壽命。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 LED的“N-1”功能

所謂的“N-1”功能，即在LED模組中含有多顆LED的情況下，有一顆LED發(fā)生故障，那么整個(gè)模組內(nèi)的LED都將停止工作(即熄滅)。文中的設(shè)計(jì)是將MCU和LED驅(qū)動(dòng)芯片采用UART串行總線相連，通過實(shí)時(shí)查詢的方式，可以知道每顆LED的故障狀態(tài)(開路、短路)。當(dāng)控制器了解到LED存在開路或者短路故障后，會(huì)停止所有LED的工作狀態(tài)，并將故障狀態(tài)上報(bào)給上位機(jī)。這個(gè)功能旨在當(dāng)前照燈發(fā)生故障的時(shí)候能夠及時(shí)提醒駕駛員應(yīng)去維修店進(jìn)行維修，提高夜間駕駛的安全性。

1.3 智能溫度保護(hù)功能

通過對(duì)安裝在LED模組上的熱敏電阻進(jìn)行AD采樣，將采樣結(jié)果與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比對(duì)。文中設(shè)計(jì)了二級(jí)的溫度保護(hù)機(jī)制，即設(shè)定了兩個(gè)過溫閾值。當(dāng)采樣值超過第一閾值且未超過第二閾值時(shí)，控制器進(jìn)入一級(jí)溫度保護(hù)狀態(tài)，即將整體LED亮度降低為50%，同時(shí)開啟定時(shí)器，當(dāng)持續(xù)時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間值之后自動(dòng)進(jìn)入二級(jí)溫度保護(hù)狀態(tài)。具體的工作流程圖2所示。

圖2 智能溫度保護(hù)功能流程圖

2 故障管理流程

文中大功率多路LED控制器的智能故障管理方法流程設(shè)計(jì)為兩部分，即主流程和子流程。其中，主流程負(fù)責(zé)整個(gè)故障管理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，判斷是否開啟自適應(yīng)功能、故障管理程序是否應(yīng)該開啟、判斷是否有故障發(fā)生、該故障是否為歷史故障，以及不同的故障處理措施(見圖3)。子流程主要負(fù)責(zé)在監(jiān)測程序開啟的情況下，監(jiān)測所述前照燈工作電壓、LED溫度、LED短路或斷路失效以及CAN總線故障等(見圖4)。當(dāng)監(jiān)測到故障隨即采取相應(yīng)的故障處理措施，并通過CAN總線上報(bào)給上位機(jī)。

圖3 控制系統(tǒng)主流程圖

圖4 控制系統(tǒng)子流程圖

3 測試驗(yàn)證

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，模擬了過溫、過壓欠壓，以及LED故障等情況，觀察是否能夠按照預(yù)先設(shè)計(jì)的策略實(shí)現(xiàn)對(duì)LED控制器的智能保護(hù)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按照文中所述的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)上述的故障保護(hù)措施。同時(shí)，也通過Vector CANoe工具實(shí)時(shí)監(jiān)測控制器上報(bào)給上位機(jī)的故障狀態(tài)報(bào)文，如圖5—圖8所示。

圖5 欠壓故障報(bào)警

圖6 過壓故障報(bào)警

圖7 過溫故障報(bào)警

圖8 LED故障報(bào)警

4 結(jié)束語

大功率多路LED控制器的智能故障管理策略的應(yīng)用，大大提高了智能前照燈系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。同時(shí)，通過CAN總線的實(shí)時(shí)故障上報(bào)，車身端也能清楚地了解前照燈的工作狀態(tài)，在故障發(fā)生的時(shí)候能及時(shí)通知駕駛員，同時(shí)采取相應(yīng)的保護(hù)措施，這樣大大提高了駕駛員夜間駕駛的安全性。