汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的研究

賴嘉濤

汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的研究

賴嘉濤

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章系統分析了汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置的發展現狀、工作原理。該充放電指示燈控制裝置采用接口電路去采集發電機電壓調節器的電壓信號，進入單片機后對信號進行分析處理，由單片機I/O口去控制指示燈LED的點亮或熄滅。此充放電指示燈控制裝置主要解決現在的裝置采用LED驅動電路直接與發電機連接，指示燈經常出現閃爍、微亮等問題。

充放電指示燈；發電機電壓調節器；單片機；LED驅動電路

CLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-43-03

引言

車用組合儀表貼片LED用于顯示發電機的充放電狀態，當發電機啟動進行發電時，LED熄滅，當整車電源對發電機進行充電時，LED點亮。該LED的理想工作電流為14mA～16mA，最大工作電流不能超過20mA。

傳統的充放電指示燈控制裝置中，紅色貼片LED直接連接發電機電壓調節器D+端口，在發動機啟動后，發電機會發電，D+端會輸出電壓，但各型號發動機的發電機D+端電壓不一致，導致充放電指示燈回路產生的電流不一，直接影響紅色LED發光強度，有很大一部分車存在啟動后，LED不能熄滅，而是存在微亮的問題。

本文提出的充放電指示燈控制裝置，發電機電壓調節器具有電壓取樣端功能，用于提供勵磁電流，并將電壓取樣端信號輸送到連接到組合儀表的信號采集電路；LED驅動電路分別與信號采集電路、充放電指示燈連接，LED驅動電路用于獲取所述信號采集電路的信息，并根據信號采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

1 傳統的充放電指示燈控制裝置

傳統的充放電指示燈控制裝置如圖l所示，其中，Excitation端連接發電機D+端，D1為開關二極管，其作用是防止外部電壓過高燒壞電路。R1為電流泄放電阻，其作用是電路斷電后，可以分掉LED上的殘留電流，避免LED誤亮。R2為勵磁電阻，提供給發電機勵磁電流，使發電機啟動后可以發電。R3為限流電阻，但其限流大小取決于VCC_Ignition與Excitation的電壓差，一旦VCC_Ignition與Excitation的電壓不一致，在發電機啟動后，電壓差還可以產生LED點亮的電流，LED就不會熄滅。與正常情況下，發電機啟動后LED就要熄滅不符。

圖1

圖2 為整車發動機啟動瞬間，發電機D+端輸出電壓波形，即為儀表Excitation端的電壓，可見電壓波動較大。由于現有充放電指示燈控制裝置是直接連接到發電機的，首整車電壓波動影響較大，時常出現指示燈微亮或閃爍等問題。

圖2

2 現有的充放電指示燈控制裝置

為解決傳統技術中的不足，設計了一種充放電指示燈控制裝置，見圖3。包括發電機電壓調節器，發電機電壓調節器具有電壓取樣端，電壓取樣端用于提供預激磁電流，裝置包括：充放電指示燈、LED驅動電路、與發電機電壓調節器的電壓取樣端連接的信號采集電路；LED驅動電路分別與所述信號采集電路、充放電指示燈連接，LED驅動電路用于獲取所述信號采集電路的信息，并根據信號采集電路的信息控制充放電指示燈的亮滅。

圖3

如圖4所示，信號采集電路由勵磁電路與控制電路組成，其中，勵磁電路包括：勵磁電阻、與勵磁電阻的一端連接的整車電源VCC_ignition、與勵磁電阻的另一端連接的開關二極管D1；控制電路包括：第一濾波電容C1、第二濾波電容C2、第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16、肖特基二極管BAS70-04、控制器電源VCC。LED驅動電路包括：儀表控制器、限流電阻R17。圖3所示的電路中，勵磁電阻由R1至R14串并聯電路組成（具體連接方式如圖3所示），勵磁電阻的阻值為：145.7歐姆；開關二極管D1為IN4007；發電機電壓調節器的電壓取樣端與電路中Excitation端口連接；單片機的I/O與電路中INT_MCU端連接。

DN1為肖特基二極管，可以將進入單片機的電壓限制在-0.7V～（VCC+0.7）V，此電路中VCC為控制器電源VCC，具體值可以為5V；圖5所示的電路中，儀表控制器為單片機，單片機一個I/O與電路中INT_MCU端連接，單片機另一個I/O口與電路中LED_IN連接，充放電指示燈為D2，其額定電壓為2V，限流電阻R17的阻值可以為200歐姆。

圖4

在車輛不啟動時，與發電機電壓調節器的電壓取樣端連接的Excitation端口輸出低電平（低電平的值小于1V），通過第一分壓電阻R15、第二分壓電阻R16，分壓到與單片機一個I/O口連接的INT_MCU端口電壓也是低電平，第一濾波電容C1起濾波作用，將進入單片機信號中的交流電成分濾除掉，單片機接收到低電平，單片機另一個I/O與LED驅動電路的LED_IN連接，此時單片機另一個I/O口輸出低電平，通過限流電阻R17可以將通過LED的電流限制在14mA左右，從而點亮充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在放電。

圖5

當車輛啟動后，與發電機電壓調節器的電壓取樣端連接的Excitation端口發電，輸出發電電壓13.5V（具體值由發電機的型號確定，可以為12±0.5V范圍內任一值），通過第一分壓電阻R15（可以為33KΩ）、第一分壓電阻R16（可以為20KΩ），分壓到與單片機一個I/O口連接的INT_MCU端口電壓為3.25V以上（具體計算為：13.5V×20/（20+33）=5V），使單片機接收到高電平，單片機另一個I/O與LED驅動電路的LED_IN連接，此時單片機另一個I/O口輸出高電平5V，通過限流電阻R17可以將通過LED的電流限制在14mA以下，從而熄滅充放電指示燈LED D2，表示蓄電池正在充電。

3 結束語

本文提出的汽車組合儀表充放電指示燈控制裝置，采用接口電路去采集發電機電壓調節器的電壓信號，進入單片機后對信號進行分析處理，由單片機I/O口去控制指示燈LED的點亮或熄滅，實現了信號的采集精準性，保證了單片機采集口的電壓信號的穩定性，從而使LED指示燈的點亮和熄滅不會受發電機調節器電壓波動的影響，確保了指示燈不會出現微亮或閃爍等問題。

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Research on control device of charging and discharging indicator lamp of automobile combination instrument

Lai Jiatao
( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper systematically analyzes the working principle of the development status, control device of automobile combined instrument charge and discharge lights. The discharge lamp control device adopts the interface circuit to collect the generator voltage regulator voltage signal into the microcontroller after analyzing the signal, the microcontroller I/O port to control the LED lights lit or extinguished. The charge and discharge instructions the lamp control device mainly solves the current device using LED drive circuit is directly connected with the generator, the indicating lamp frequently flashing, micro bright.

Charging and discharging indicator lamp; Generator voltage regulator; Singlechip; Led driver circuit

U463.7

A

1671-7988 (2017)16-43-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.016

賴嘉濤，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。