专利名称：具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元的制作方法
所属技术领域本实发明具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元，其车辆后位灯与制动灯相互冗余，以确保行车安全，属于汽车电子技术领域。
背景技术：
制动灯和后位灯是车辆后方的信号灯，道路上的车辆通过后位灯发出的光信号向车辆后方其它使用道路者表明车辆存在及所占的空间位置，通过制动灯的发出的光信号向车辆后方其它使用道路者表明车辆正处于制动状态。
现有车辆的后位灯、制动灯控制系统是相互独立的，当后位灯或制动灯出现故障，车辆将失去相应的后位灯光信号或制动灯光信号，从而影响行车安全。
发明内容
为了克服现有车辆后位灯、制动灯控制系统的不足，本实发明实时监控后位灯与制动灯的工作状态，当后位灯发生故障，立即用制动灯代替后位灯的功能；当制动灯发生故障，立即用后位灯代替制动灯的功能，从而保证了车辆后位灯光信号和制动灯光信号的完备性，以达到保障行车安全的目的。
本实发明所采用的技术方案是本实发明由制动信号后位灯信号输入输出单元、微控制单元、智能高侧半导体功率开关、左制动灯、右制动灯，左后位灯和右后位灯组成。其中左后位灯、右后位灯采用能产生制动灯光信号强度的电光转换元件(灯丝灯泡或发光二极管)，当左后位灯，右后位灯正常，车辆需要产生后位灯的光信号时，微控制单元通过智能高侧半导体功率开关采用脉冲宽度调制技术降低驱动功率，使左后位灯，右后位灯产生满足后位灯发光强度要求的光信号。当后位灯出现故障，并且车辆需要产生后位灯光信号时，微控制单元立即发送脉冲宽度调制信号，通过智能高侧半导体功率开关采用脉冲宽度调制技术降低制动灯的驱动功率，使制动灯产生的光信号满足后位灯光信号的要求，实现制动灯代替后位灯的功能；当制动灯出现故障，并且车辆需要产生制动灯光信号时，微控制单元将用后位灯代替制动灯的功能。
和现有车辆后位灯与制动灯相比，本适用新型增加了后位灯与制动灯相互冗余功能，当后位灯与制动灯发生故障时，车辆仍能产生相应的光信号，有助于提高行车安全。
本实发明的有益效果是继承了现有车辆后位灯与制动灯的固有特性，当后位灯与制动灯发生故障时，车辆仍能产生相应的光信号，从而保障行车安全。
下面结合附图和实施例对本实发明进一步说明。
图1是本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”的结构方框图；图2是本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”实施例1的电路原理图。
具体实施例方式
图1是本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”的结构方框图，它由信号输入输出电路I，微控制单元II，智能高侧半导体功率开关组III、左制动灯124，右制动灯127，左后位灯126和右后位灯127组成，其中虚线框IV是安装在印刷电路板上。
本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”的信号流程为车辆的制动灯输入信号和后位灯输入信号经信号输入输出电路I变换为微控制单元可接收的信号11后输入到微控制单元II中，微控制单元II根据信号11的特性产生左制动灯控制信号12、右制动灯控制信号16、左后位灯控制信号14、右后位灯控制信号18。智能高侧半导体功率开关组III在左制动灯控制信号12的控制下产生左制动灯驱动信号120驱动左制动灯124工作，智能高侧半导体功率开关组III在右制动灯控制信号16的控制下产生右制动灯驱动信号123驱动右制动灯127工作，智能高侧半导体功率开关组III在左后位灯控制信号14的控制下产生左后位灯驱动信号121驱动左后位灯125工作，智能高侧半导体功率开关组III在右后位灯控制信号18的控制下产生右后位灯驱动信号122驱动右后位灯126工作。智能高侧半导体功率开关组III通过左制动灯驱动信号120诊断出左制动灯驱动信号120和左制动灯124的短路、断路、过载和无故障等状态，并将左制动灯驱动信号120和左制动灯124的工作状态通过左制动灯状态信号13反馈到微控制单元II中。智能高侧半导体功率开关组III通过右制动灯驱动信号123诊断出右制动灯驱动信号123和右制动灯127的短路、断路、过载和无故障等状态，并将右制动灯驱动信号123和右制动灯127的工作状态通过右制动灯状态信号17反馈到微控制单元II中。智能高侧半导体功率开关组III通过左后位灯驱动信号121诊断出左后位灯驱动信号121和左后位灯125的短路、断路、过载和无故障等状态，并将左后位灯驱动信号121和左后位灯125的工作状态通过左后位灯状态信号15反馈到微控制单元II中。智能高侧半导体功率开关组III通过右后位灯驱动信号122诊断出右后位灯驱动信号122和右后位灯126的短路、断路、过载和无故障等状态，并将右后位灯驱动信号122和右后位灯126的工作状态通过右后位灯状态信号19反馈到微控制单元II中。
本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”的工作原理为当微控制单元II通过智能高侧半导体功率开关组III反馈的左制动灯状态信号13、右制动灯状态信号17、左后位灯状态信号15和右后位灯状态信号17识别出左制动灯124、左制动灯驱动信号120、右制动灯127、右制动灯驱动信号123、左后位灯125、左后位灯驱动信号121、右后位灯126和右后位灯驱动信号122处于无故障状态，微控制单元II根据信号11的指令产生左制动灯控制信号12、右制动灯控制信号16、左后位灯控制信号14和右后位灯控制信号18通过智能高侧半导体功率开关组III控制左制动灯124、右制动灯127、左后位灯125、右后位灯126按无故障状态工作。当微控制单元II通过智能高侧半导体功率开关组III反馈的左后位灯状态信号15和右后位灯状态信号19中识别出右后位灯与左后位灯任意一个发生故障或同时发生故障时，微控制单元II根据信号11的特性产生左制动灯控制信号12、右制动灯控制信号16通过智能高侧半导体功率开关组III让同方向的制动灯代替同方向后位灯的功能(左后位灯125及其左后位灯驱动信号121发生故障，则用左制动灯124代替左后位灯125；右后位灯126及其右后位灯驱动信号122发生故障，则用右制动灯127代替右后位灯126)。由于后位灯发光强度比制动灯发光强度要求低，为了使制动灯的发光强度达到后位灯发光强度的要求，微控制单元II通过改变左制动灯控制信号12和右制动灯控制信号16的脉冲宽度调节制动灯的发光强度使其达到后位灯发光强度的要求，从而实现利用制动灯冗余后位灯的功能。
当左后位灯125和右后位灯126使用能产生与制动灯光信号相同发光强度的电光转换元件时(灯丝灯泡、发光二极管)，在微控制单元II通过智能高侧半导体功率开关组III反馈的左制动灯状态信号13、右制动灯状态信号17、左后位灯状态信号15和右后位灯状态信号17识别出左制动灯124、左制动灯驱动信号120、右制动灯127、右制动灯驱动信号123、左后位灯125、左后位灯驱动信号121、右后位灯126和右后位灯驱动信号122处于无故障状态，由于后位灯采用能产生与制动灯光信号相同发光强度的电光转换元件，为了使后位灯产生的光信号强度达到规定的要求，微控制单元II改变左后位灯控制信号12和右后位灯控制信号18的脉冲宽度通过智能高侧半导体功率开关组III调节左后位灯125和右后位灯126后位灯发光强度使其达到后位灯光信号强度的要求。在微控制单元II通过智能高侧半导体功率开关组III反馈的左制动灯状态信号13、右制动灯状态信号17、左后位灯状态信号15和右后位灯状态信号17识别出左制动灯124、左制动灯驱动信号120、右制动灯127、右制动灯驱动信号123、左后位灯125、左后位灯驱动信号121、右后位灯126和右后位灯驱动信号122任一处于故障状态或同时处于故障状态时，微控制单元II根据信号11的特性产生左后位灯控制信号14、右后位灯控制信号18通过智能高侧半导体功率开关组III让同方向的后位灯代替同方向制动灯的功能(左制动灯124及其左制动灯驱动信号120发生故障，则用左后位灯125代替左制动灯124；右制动灯127及其右制动灯驱动信号123发生故障，则用右后位灯126代替右制动灯127)，实现同方向制动灯与后位灯之间的相互冗余功能。
图2是本实发明“具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元”的实施例1的电路原理图，它由电源21、CANH信号22、CANL信号23、异步通信发送信号24、异步通信接收信号25、CAN总线发送接收器U21、电源监视集成电路电路U22、微控制单元U23、线性稳压集成电路U24、智能高侧半导体功率开关组U25、晶体振荡器XT21、左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23、右制动灯LAMP24、电容器C21、电容器C22、电容器C23、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29和电阻R210组成。其中左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23、右制动灯LAMP24采用能产生与制动灯光信号相同发光强度的灯丝灯泡。
实施例1的连接关系是，线性稳压集成电路U24的第1脚连接到电源21，U24的第2脚接地，U24的第3脚输出+5V电源，电容C21的正极电源21，电容C21的负极接地，电容C22的正极与电容C23的一端并联后连接到+5V电源，电容C22的负极与电容C23的另一端连接到地构成+5V的电源电路。CANH22连接U21的第7脚、CANL23连接U21的第7脚、U21的第1脚连接U23的第40脚、U21的第4脚连接U23的第41脚、U21的第3脚连接+5V电源、U21的第8脚和第2脚连接地构成车灯控制单元的输入输出电路。电源监视集成电路U22第3脚连接+5V电源，电源监视集成电路U22第1脚连接地，电源监视集成电路U22第2脚连微控制单元U23的第23脚构成微控制单元U23的电源监视电路。微控制单元U23的第1、2和24连接+5V电源，微控制单元U23的第25、42、43和48连接地，电容C的一端连接微控制单元U23的第6脚，另一端接地，为微控制单元U23提供电源。电阻R21一端连接+5V电源，另一端同时连接到U23的第22脚和K21的一端，K21的另一端连接到地；电阻R22的一端连接到地，另一端同时连接到U23的第20脚和K22的一端，K22的另一端连接到+5V电源；U23的第21脚连接到+5V电源；异步通信发送信号24TXD连接到U23的第39脚；异步通信接收信号25RXD连接至U23的第37脚构成微控制单元的在线编程控制电路。微控制单元U23的第33、34、35和36脚分别连接到智能高侧半导体功率开关组U25的第3、6、9和12构成左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24的控制信号，其中U23的第33、34、35和36能分别产生不同占空比的脉冲宽度调制信号。电源21连接到智能高侧半导体功率开关U25的第1、14、15和28脚，智能高侧半导体功率开关U25的第2和8脚接地构成智能高侧半导体功率开关U25的供电电路。智能高侧半导体功率开关U25的第4脚同时连接到U23的第6脚和电阻R23的一端，R23的另一端连接到地；智能高侧半导体功率开关U25的第5脚同时连接到U23的第5脚和电阻R24的一端，R24的另一端连接到地；智能高侧半导体功率开关U25的第10脚同时连接到U23的第4脚和电阻R25的一端，R25的另一端连接到地；智能高侧半导体功率开关U25的第11脚同时连接到U23的第3脚和电阻R26的一端，R26的另一端连接到地；构成左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24及其驱动电路的状态信号；其中智能高侧半导体功率开关U25的第4、5、10和11脚是具有电流输出的状态信号，R23、R24、R25和R26组成电流电压转换电路，微控制单元U23的第6、5、4和3脚是输入量程为0～5V的模数信号输入端，智能高侧半导体功率开关U25的第7和13脚接地。电阻R27、R28、R29、R210的一端同时连接到电源21，电阻R27的另一端连接智能高侧半导体功率开关U25的27、26和25脚配合智能高侧半导体功率开关U25构成左制动灯驱动电路故障诊断电路；电阻R28的另一端连接智能高侧半导体功率开关U25的22、23和24脚配合智能高侧半导体功率开关U25构成左后位灯驱动电路故障诊断电路；电阻R29的另一端连接智能高侧半导体功率开关U25的19、20和21脚配合智能高侧半导体功率开关U25构成右后位灯驱动电路故障诊断电路；电阻R210的另一端连接智能高侧半导体功率开关U25的16、17和18脚配合智能高侧半导体功率开关U25构成右制动灯驱动电路故障诊断电路。左制动灯LAMP21的一端连接地，另一端与智能高侧半导体功率开关U25的第25、26和27脚相连构成左制动灯驱动电路；左后位灯LAMP22的一端连接地，另一端与智能高侧半导体功率开关U25的第22、23和24脚相连构成左后位灯驱动电路；右后位灯LAMP23的一端连接地，另一端与智能高侧半导体功率开关U25的第19、20和21脚相连构成右后位灯驱动电路；左制动灯LAMP24的一端连接地，另一端与智能高侧半导体功率开关U25的第16、17和18脚相连构成右制动灯驱动电路。
实施例1的工作过程为，在电阻R27、R28、R29、R210的配合下智能高侧半导体功率开关U25将左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24及其驱动电路的正常或故障状态反馈电流信号由U25第4、5、10和11脚输出，并通过电阻R23、R24、R25和R26转换电压信号输入到微控制单元U23的模拟信号输入端(U23的第3、4、5和6脚)，微控制单元U23将输入到第3、4、5和6脚模拟电压信号转换为数字信号，然后根据这些数字信号判断左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24及其驱动电路处于正常或故障状态。
微控制单元U23识别出左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24及其驱动电路处于正常工作状态时，则微控制单元U23根据从CAN总线接收到的制动信号和后位灯信号在智能高侧半导体功率开关U25的配合下使左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24按正常情况工作。当微控制单元U23根据从CAN总线接收到后位灯发光的信号，微控制单元U23产生脉冲宽度调制信号通过U23的第34和35脚输出到智能高侧半导体功率开关U25的第6和9脚，使左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23产生达到后位灯光信号强度的后位灯信号；当微控制单元U23根据从CAN总线接收到后位灯不发光的信号，微控制单元U23的第34和35脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，使左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23不发光。当微控制单元U23根据从CAN总线接收到制动灯发光的信号，微控制单元U23的第33和36脚输出高电平到智能高侧半导体功率开关U25的第3和12脚，使左制动灯LAMP22、右制动灯LAMP23产生制动光信号；如果微控制单元U23根据从CAN总线接收到制动灯不发光的信号，微控制单元U23的第33和36脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，使左制动灯LAMP22、右制动灯LAMP23不发光。微控制单元U23识别出左制动灯LAMP21、左后位灯LAMP22、右后位灯LAMP23和右制动灯LAMP24及其驱动电路中同方向的制动灯及驱动电路和后位灯及驱动电路之一发生故障时，则微控制单元U23在智能高侧半导体功率开关U25的配合下实施同方向制动灯与后位灯功能冗余功能。微控制单元U23识别出左制动灯LAMP21及其驱动电路发生故障，当微控制单元U23从CAN总线上接收到制动灯发光的信号，微控制单元U23的第34脚输出高电平，U23第33脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，禁止左制动灯LAMP21及驱动电路工作，并使左后位灯LAMP22产生制动光信号，实现左后位灯冗余左制动灯的功能。微控制单元U23识别出后位灯LAMP22及其驱动电路发生故障，当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯发光制动灯不发光的信号，微控制单元U23的第33脚输出脉宽调制信号，U23第34脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，禁止左后位灯LAMP22及驱动电路工作，并使左制动灯LAMP22产生后位灯光信号；当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯和制动灯同时发光的信号，由于制动灯光信号的强度比后位灯光信号的强度强，此时左后位灯及驱动电路发生故障，则微控制单元U23的第33脚输出高电平在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，使左制动灯LAMP22产生制动灯光信号；当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯和制动灯都不发光的信号时，微控制单元U23的第33、34脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下禁止左制动灯LAMP21发光和左后位灯及驱动电路工作，实现左制动灯冗余左后位灯的功能。微控制单元U23识别出右制动灯LAMP224及其驱动电路发生故障，当微控制单元U23从CAN总线上接收到制动灯发光的信号，微控制单元U23的第35脚输出高电平，U23第36脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，禁止右制动灯LAMP24及驱动电路工作，并使右后位灯LAMP23产生制动光信号，实现右后位灯冗余右制动灯的功能。微控制单元U23识别出右后位灯LAMP23及其驱动电路发生故障，当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯发光制动灯不发光的信号，微控制单元U23的第36脚输出脉宽调制信号，U23第35脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，禁止右后位灯LAMP23及驱动电路工作，通过脉宽调制方式使右制动灯LAMP24产生后位灯光信号；当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯和制动灯同时发光的信号，由于制动灯光信号的强度比后位灯光信号的强度强，此时右后位灯及驱动电路发生故障，则微控制单元U23的第36脚输出高电平在智能高侧半导体功率开关U25的配合下，使右制动灯LAMP24产生制动灯光信号；当微控制单元U23从CAN总线上接收到后位灯和制动灯都不发光的信号时，微控制单元U23的第35、36脚输出低电平，在智能高侧半导体功率开关U25的配合下禁止右制动灯LAMP24发光和右后位灯及驱动电路工作，实现右制动灯冗余右后位灯的功能。
实施例1的元件选择为，U23为内嵌CAN控制单元的16位微控制单元MB90F387，也可选用其它内嵌CAN控制单元的微控制单元。U21是CAN发送接收器TJA1050，也选用其它类似功能的CAN发送接收器，如82C250、MCP2551等。U25是4通道智能高侧半导体功率开关BTS5434，U24是线性稳压电源LM2931T-5.0，U22是电源监视集成电路IMP809，XT2是4MHz的晶体振荡器，K21和K22是拨码开关。LAMP21、LAMP22、LAMP23和LAMP24为21W的制动灯灯丝泡。电容的选择为，C21是工作电压大50V，容量在10uF至100uF之间的电解电容；C22是工作电压大16V，容量在100uF至100uF之间的电解电容；C23和C26为0.1uF的贴片电容，C24和C25为22pF的贴片电容。电阻的选择范围为，R21、R22、R27、R28、R29和R210为阻值范围为4.7K至10K，功率为0.125W的贴片电阻；R23，R24、R25和R26阻值为4.7K，功率为0.125W的贴片电阻。
权利要求
1.一种具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元，它由信号输入输出电路[I]，微控制单元[II]，智能高侧半导体功率开关组[III]、左制动灯[124]，右制动灯[127]，左后位灯[126]和右后位灯[127]组成，其特征是在制动灯发生故障后，当车辆需要产生制动灯的光信号时，由同方向的后位灯产生达到制动灯发光强度要求的制动灯光信号；在后位灯发生故障后，当车辆需要产生后位灯光信号时，由同方向的制动灯产生达到后位灯发光强度要求的后位灯光信号。
2.根据权利1所述的具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元，其特征是微控制单元[II]在智能高侧半导体功率开关组[III]的配合下，通过脉冲宽度调制方式降低制动灯的发光强度，使其达到后位灯发光强度的要求。
全文摘要
本发明公开了一种具有制动灯与后位灯故障冗余功能的车灯控制单元，该车灯控制单元实时监控后位灯与制动灯的工作状态，当后位灯发生故障，立即用制动灯代替后位灯的功能；当制动灯发生故障，立即用后位灯代替制动灯的功能，从而保证了车辆后位灯光信号和制动灯光信号的完备性，以达到保障行车安全的目的。
文档编号B60Q11/00GK1907757SQ200510087379
公开日2007年2月7日 申请日期2005年8月2日 优先权日2005年8月2日
发明者张所志, 唐晓泉, 全晓霖, 李天华 申请人:唐晓泉, 张所志