車載電源控制和電源設(shè)計

　　如今車隊管理創(chuàng)新技術(shù)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(diào)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(wù)。顯示屏可提供各種娛樂內(nèi)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(fù)雜的電源管理方案。新一款專為車載應(yīng)用設(shè)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(guān)閉時間設(shè)定。而啟動和關(guān)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(nèi)置車載空調(diào)?怎樣才能保證車載設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性?下面將作解釋。

　　機動車電源設(shè)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(guān)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(guān)閉(ISD)電流預(yù)算。引擎關(guān)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(yù)算，大多數(shù)用戶設(shè)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(shè)備可消耗ECU的多數(shù)IQ預(yù)算，因此電源的IQ預(yù)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(shè)計師過去不得不采用獨立的車載電源模塊將電子設(shè)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?jīng)_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(jù)了車輛空間。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(jiān)控功能，因此可保證安全啟動和關(guān)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(shè)備的電瞬態(tài)傳導(dǎo)的兼容性。抗瞬態(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(shè)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(yīng)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(jù)研華公司和車輛制造商的約定定義。