車載電源控制和電源設計

　　如今車隊管理創(chuàng)新技術已有了巨大進步。無論貨車、公交車、出租車還是其它運輸工具都運用了無線衛(wèi)星定位系統(tǒng)，調度員可藉此了解所有車輛的位置、狀態(tài)和油耗狀況，因而大大改善了對車隊的控制和管理。乘客也得到了更好的服務。顯示屏可提供各種娛樂內容， 以及實用、實時的信息，如出發(fā)和到達時間、天氣欄和緊急通知。

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

　　電源管理系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

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

　　機動車電源設計的常規(guī)限制

　　如12 V電池電源線的電壓瞬變范圍(VIN)非常V，小至6V，，大至87V。典型的車載電力系統(tǒng)的工作電壓范圍往往只有在9V ~ 16 V。引擎關閉時電池的正常額定電壓為12 V，啟動時為14.4 V。但是，這個范圍在瞬變狀態(tài)時很容易擴大到80 V峰值以上。

　　圖1：模擬輸入電壓

　　由于車載電子控制單元(ECUS)急劇增加，車載電池的總電流也隨之增加，這就影響到靜態(tài)(IQ)和關閉(ISD)電流預算。引擎關閉時仍有一些電氣系統(tǒng)單元在運行，這也會損耗電池。為了控制靜態(tài)(IQ)電流預算，大多數用戶設置了單個ECU IQ的最大值。CAN收發(fā)器、實時時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通過微控器監(jiān)視車載電源狀態(tài)，因此休眠模式時功耗可低于10 mA。

　　為了解決上述問題，設計師過去不得不采用獨立的車載電源模塊將電子設備連接到車載電源系統(tǒng)。這種多為客制化的外置模塊在受到沖擊和振動時容易損壞，因此削弱了車載系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　這種附加模塊還給制造商帶來了額外開支，且占據了車輛空間。而研華產品采用整合化方案，且具有硬件電源保護和軟件智能監(jiān)控功能，因此可保證安全啟動和關閉。

　　測試通過ISO 7637認證

　　ISO-7637-2:2004標準指定測試了客車以及安裝12 V或24 V電氣系統(tǒng)的商用車輛中設備的電瞬態(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(tǒng)的道路車輛，不受推進模式的約束。

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