细说明：
[0083] 实施例1:
[0084] 如图1-3,一种智能车载配电装置，包括微控制器、信号采集模块、功率分配模块和 散热保护模块;信号采集模块、功率分配模块和散热保护模块均与微控制器相连；
[0085] 微控制器与车载主控制器通信连接；
[0086] 功率分配模块中集成有多个用于控制外部负载的高边电子开关;高边电子开关受 控于微控制器;功率分配模块设置在车载电源与外部负载之间，用于在微控制器的控制下 引入外部电源为外部负载供电；
[0087] 信号采集模块包括智能高边电子开关及外部负载的溫度、电流、电压信号采集电 路及相应的信号调理电路。采集电压信号是用来计算电子开关的内阻)所述的散热保护模 块包括导热焊盘和制冷片;微控制器和高边电子开关焊接在PCB板上；
[0088] 导热焊盘设置在PCB板上；导热焊盘同导热绝缘胶与制冷片相连。
[0089] 制冷片为半导体制冷片。
[0090] 微控制器通过CAN总线与外部车载主控制器相连。
[0091] 智能车载配电装置设置在外壳中。外壳上设有凸型散热片，此处所谓的凸型散热 片和外壳是一体的，只不过其结构为凸型散热的设计结构。
[0092] 外壳的内壁与半导体制冷片接触。
[0093] 制冷片为半导体制冷片;先对智能车载配电装置进行初始化:确定装置内部正常 工作溫度区间[Tnc，Tnh]、最高极限工作溫度Tmax;Tnc，Tnh分别为装置内部正常工作溫度的下 限和上限;设置完成进入休眠状态；
[0094] 控制智能车载配电装置处于某一工作状态或在W下不同的工作状态之间切换W 实现过热保护；
[009引1)休眠状态:检测智能电子开关通过的电流I，电压V、溫度Tin、TDut参数，制冷片不 工作；当电子开关开启时，进入升溫状态；（半导体制冷片根据其通过的电流来控制其制冷 量，也就是说，通过的电流不同，制冷量不同，运样的话，我只要控制其电流，就可W确定其 制冷量，反映到散热模型里，就是通过控制电流来控制溫度的变化.如采用TEC1-12703型溫 差电致冷组件半导体制冷片，具体过程可W参考，http://wenku.baidu.com/link?u;rl = - fESjB2f84CXuzb5My細4SCwzyGBXbzPHfYJWnzS叩uKXSc3XySTz曲M4oqN4EnlMaK醒化15M-r 州巧 b 18Z0xF4V0iMWEX 巧 Xuxz 1DR4 巧）
[0096] 2)升溫状态:根据检测的电流I、溫度Tin,基于散热模型，开启半导体制冷片散热， 其中半导体制冷片通过的电流1x1按下式确定：
[0097]
[0098] Π 为帕尔贴系数;r半导体制冷片内阻;K为半导体制冷片热导；
[0099] I为该电子开关通过电流，Rr为电子开关的内阻；
[0100] h为空气与外壳对流传热系数；
[0101] Tin为电子开关焊盘溫度，Tout为外部环境溫度；
[0102] η为电子开关与焊盘间的传热效率；
[010引Ai为外壳外侧表面积，d为外壳厚度，λ为外壳导热系数，Α2为半导体制冷片与外壳 内壁的接触面积；
[0104] ri、Rr、h、Ai、da、A2、K、Π 、r为确定常数；
[0105] 某一实例中的具体参数：
[0106] n = 〇.9，Rr = U/I高边电子开关内阻随溫度不同而不同，故用公式确定，U为采集的 电压，I为采集的电流;h自然对流换热系数(取6W/V.k)，A2半导体制冷片与外壳内壁的接 触面积，取(40mm*40mm=1.6*l〇-3m2)，Al 与 A2 按 10:1 折算（1.6*l〇-2m2)，d 厚度（2*l〇-3m)6063 型侣合金外壳导热系数λ = 201W/m.K;K热导率 = 0.5(W/cm.K);具体可参考http:// wenku.baidu.com/link?url=Ftr6sKFA5It6ml6 肥。09￥巧1日化20066化'470巧(1(；145扣邑210 eirUwAfdnfoXRMLR 肝 msXiqY13TCwpq3YZjoeUxJ 巧化 Ca 化 7T86Q0a;
[0107] 帕尔贴系数Π =aTc，a半导体制冷片溫差电动势率，取500uV/K，Tc为冷端溫度，取 正常溫度 300k(开尔文），可参考 http : / /wenku . baidu . com/1 ink?u;rl = _ 9CCWgO 加化 ICyqzB2L3JSHud6cBSbCroP 怖抑 tGW2VFCs-20Kmj3 化 nreALcnQ51as4x66EZRv-u_ eel-w7ZeQjeRZ2sbMPMaksFlNCScS；
[010引 r = 4欧姆；
[0109] 当溫度Tin在正常工作溫度区间[Tnc，Tnh]内（即Tin恒定在某一范围之内）时，进入稳 定状态；
[0110] 3)稳定状态:检测的电流I、溫度TinW及Tout,根据公式9调整半导体制冷片通过的 电流1x1;
[0111] 当监测到溫度Tin逐步增大至超过Tnh时，进入降溫状态；
[0112] 4)降溫状态:持续加大半导体制冷片电流1x1至最佳制冷电流1x2,对装置进行持续 散热，其中最佳制冷电流1x2按下式给定：
[0113] 1x2= n/r (10)
[0114] 当监测到溫度Tin低于Tnc时，进入稳定状态；
[0115] 5)极限状态：当电流Ix增大至最佳制冷电流I。时，溫度仍增大，向外部车载主控制 器告警，当溫度达到最高极限工作溫度Tmax时，主动关停智能高边电子开关工作，保持半导 体制冷片最佳制冷电流，直至溫度低于Τη。，进入休眠状态。
[0116] -种智能车载配电保护方法，采用前述的智能车载配电装置；
[0117] 由微处理器通过信号采集模块采集溫度和电流参数；
[0118] 微处理器通过控制功率分配模块中的电子开关实现外部电源为外部负载供电；
[0119] 微处理器通过控制散热保护模块实现智能车载配电装置的过热保护。
[0120] 制冷片采用能可控的半导体制冷片；电子开关为高边电子开关；
[0121] 控制智能车载配电装置在不同的工作状态之间切换实现过热保护；
[0122] 所述的工作状态包括休眠状态、稳定状态、降溫状态、升溫状态和极限状态。
【主权项】
1. 一种智能车载配电装置，其特征在于，包括微控制器、信号采集模块、功率分配模块 和散热保护模块;信号采集模块、功率分配模块和散热保护模块均与微控制器相连； 微控制器与车载主控制器通信连接； 功率分配模块中集成有多个用于控制外部负载的电子开关；电子开关受控于微控制 器;功率分配模块设置在车载电源与外部负载之间，用于在微控制器的控制下引入外部电 源为外部负载供电； 信号采集模块包括智能高边电子开关及外部负载的温度、电流、电压信号采集电路及 相应的信号调理电路。2. 根据权利要求1所述的智能车载配电装置，其特征在于，所述的散热保护模块包括导 热焊盘和制冷片;微控制器和电子开关焊接在PCB板上； 导热焊盘设置在PCB板上;导热焊盘同导热绝缘胶与制冷片相连。3. 根据权利要求2所述的智能车载配电装置，其特征在于，制冷片为半导体制冷片或金 属制冷片。4. 根据权利要求1所述的智能车载配电装置，其特征在于，电子开关为高边电子开关。5. 根据权利要求1所述的智能车载配电装置，其特征在于，微控制器通过CAN总线与外 部车载主控制器相连。6. 根据权利要求2所述的智能车载配电装置，其特征在于，智能车载配电装置设置在外 壳中。7. 根据权利要求6所述的智能车载配电装置，其特征在于，外壳的内壁与制冷片接触。8. 根据权利要求7所述的智能车载配电装置，其特征在于，制冷片为半导体制冷片；先 对智能车载配电装置进行初始化:确定装置内部正常工作温度区间[T nc，Tnh]、最高极限工 作温度Tmax;Tnc；，T nh分别为装置内部正常工作温度的下限和上限;设置完成进入休眠状态； 控制智能车载配电装置处于某一工作状态或在以下不同的工作状态之间切换以实现 过热保护； 1) 休眠状态:检测智能电子开关通过的电流I，电压V、温度TinJciut参数，制冷片不工作； 当电子开关开启时，进入升温状态； 2) 升温状态:根据检测的电流I、温度Tin，基于散热模型，开启半导体制冷片散热，其中 半导体制冷片通过的电流Ixl按下式确定：π为帕尔贴系数;r半导体制冷片内阻;K为半导体制冷片热导； I为该电子开关通过电流，Rr为电子开关的内阻； h为空气与外壳对流传热系数； Tin为电子开关焊盘温度，Tciut为外部环境温度； rI为电子开关与焊盘间的传热效率； Ai为外壳外侧表面积，d为外壳厚度，λ为外壳导热系数，A2为半导体制冷片与外壳内壁 的接触面积； q、Rr、h、Ai、d、A、A2、K、Π 、r为确定常数； 当温度Tin在正常工作温度区间[Tnc，Inh]内时，进入稳定状态； 3) 稳定状态:检测的电流I、温度Tin以及Tciut,根据公式9调整半导体制冷片通过的电流 Ixl ； 当监测到温度Tin逐步增大至超过Tnh时，进入降温状态； 4) 降温状态:持续加大半导体制冷片电流1^至最佳制冷电流Ix2，对装置进行持续散热， 其中最佳制冷电流I x2按下式给定： 1x2= Π/r (10) 当监测到温度Tin低于Tn。时，进入稳定状态； 5) 极限状态：当电流Ix增大至最佳制冷电流Ix2时，温度仍增大，向外部车载主控制器告 警，当温度达到最高极限工作温度T maJt，主动关停智能高边电子开关工作，保持半导体制 冷片最佳制冷电流，直至温度低于?η。，进入休眠状态。9. 一种智能车载配电保护方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的智能车载 配电装置； 由微处理器通过信号采集模块采集温度和电流参数； 微处理器通过控制功率分配模块中的电子开关实现外部电源为外部负载供电； 微处理器通过控制散热保护模块实现智能车载配电装置的过热保护。10. 根据权利要求9所述的智能车载配电保护方法，其特征在于，制冷片采用能可控的 半导体制冷片；电子开关为高边电子开关； 控制智能车载配电装置在不同的工作状态之间切换实现过热保护； 所述的工作状态包括休眠状态、稳定状态、降温状态、升温状态和极限状态。
【专利摘要】本发明公开了一种智能车载配电保护装置及其方法，智能车载配电装置包括微控制器、信号采集模块、功率分配模块和散热保护模块；信号采集模块、功率分配模块和散热保护模块均与微控制器相连；本发明创造性地采用了可精确控制其制冷效果的半导体制冷片，基于散热模型及有限状态机，能有效地将配电装置及功率器件的温度控制在预设的温度范围内，这是一种全新的散热控制方案，且易于实施。该智能车载配电保护装置及其方法易于实施，且散热效果显著。
【IPC分类】B60R16/02, H05K7/20
【公开号】CN105522987
【申请号】CN201510956032
【发明人】彭雄威, 邓子畏, 张盼, 彭细, 杨春媛, 刘准, 龙桂英, 陆瀛, 李明远, 郭配双
【申请人】长城信息产业股份有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月17日