一种汽车12V/24V系统通用LIN通信电压调节器的制作方法

一种汽车12v/24v系统通用lin通信电压调节器
技术领域
1.本实用新型涉及lin通信电压调节器技术领域，具体是一种汽车12v/24v系统通用lin通信电压调节器。


背景技术：

2.lin是local interconnect network的缩写，是一种低成本串行通信协议，可用于汽车、家电、办公设备等多种领域。lin通信广泛应用于汽车12v电气系统，即应用于乘用轿车，12v系统的lin调节器有很多厂家，比如飞思卡尔、英飞凌、博世、云意电气等等。但货车和客车等24v电气系统的车型很少使用lin通信，主要因为目前市场上具有lin通信功能的24v调节器只有德国博世的cr250芯片，cr250是一种集成型芯片，其lin通信功能已经固化，使用者无法根据应用需求进行功能的调整和更改，只能适应于特定车型，而不同车厂和车型其lin通信帧和功能的设定是不同的，因此很难进行推广使用。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种汽车12v/24v系统通用lin通信电压调节器，满足不同车厂和车型在12v和24v电气系统中各种lin通信帧和功能的设定需求。
4.本实用新型是以如下技术方案实现的：一种汽车12v/24v系统通用lin通信电压调节器，包括单片机主控模块，所述单片机主控模块分别连接有lin通信模块、采集b+电源端电压的b+端电压采集模块、控制发电机励磁电流的pwm励磁电流驱动模块、励磁电流采样模块、用于频率及电压处理的相信号处理模块和温度采样模块；调节器有5个外接端子，分别为有b+端、f端、e端、p端和lin端，b+端为电源正极端接正车电瓶和负载，e端为公共地端接整车公共地，f端接发电机转子励磁端接发电机转子，p端接发电机定子三相中的一相，lin端接整车ecu的lin总线。
5.优选的，单片机主控模块采用单片机pic16f1829。
6.优选的，所述lin通信模块采用tle8457csj芯片，tle8457csj芯片电源从b+端输入，经防反接二极管d3到电容c11、c12后进入tle8457csj芯片的vs脚，tle8457csj芯片的lin脚通过电容c13接地，tle8457csj芯片的gnd脚接地，tle8457csj芯片的vcc脚接5v电源同时通过电容c9接地，tle8457csj芯片的en脚为使能端接单片机pic16f1829的rb6脚，tle8457csj芯片的nrst脚接单片机pic16f1829的rc6脚，tle8457csj芯片的txd脚接单片机pic16f1829的rb7脚，tle8457csj芯片rxd脚接单片机pic16f1829的rb4和rb5脚。
7.优选的，所述b+端电压采集模块采用由电阻r18、r19、电容c10和稳压二极管zd4组成b+电压处理电路；电阻r18和r19对b+电压进行分压，电容c10对b+电压进行滤波处理，稳压二极管zd4对超出5v的电压进行稳压，处理好的信号送入单片机pic16f1829的rc2脚，rc2脚通过ad采样实时监测b+电源端电压。
8.优选的，所述pwm励磁电流驱动模块包括电阻r11、r13、 r14、r16， 二极管d2、d4 ，
稳压管zd3以及场效应管q3，电阻 r14以及r16的一端连接单片机pic16f1829的rc5脚，电阻r14的另一端连接三极管q2的基极，三极管q2对的发射极与电阻r16的另一端接地，三极管q2的集电极连接电阻r13的一端，电阻r13的另一端连接连接电阻r11的一端、二极管d2的负极以及场效应管q3的g极，二极管d2的正极连接稳压管zd3的正极，稳压管zd3的负极以及电阻r11的另一端连接场效应管q3的s极，场效应管q3的d极通过二极管d4接地。
9.优选的，所述励磁电流采样模块包括电阻r6、r9、r10、rs1、电容c4、c5、二极管d1以及ic2组成的电流电压转换电路；电阻r6的一端以及电容c5的一端连接单片机pic16f1829的ra4脚和rc3脚；电阻r6的另一端连接电阻r9的一端以及ic2的1脚，电阻r9的另一端以及电容c5的另一端接地，ic2的3脚与电容c4的一端、二极管d1的正极以及电阻rs1的一端连接电源正极，电容c4的另一端、二极管d1的负极连接电阻r10的一端，电阻r10的另一端以及电阻rs1连接pwm励磁电流驱动模块。
10.优选的，所述相信号处理模块包括电阻r7、电阻r5、电容c3、电容c2、稳压二极管zd1、电阻r4以及电阻r8构成的高低通滤波器，高低通滤波器对p端信号进行滤波处理后送入运算放大器的3脚，经电阻r1、r2比例放大后，方波信号从1脚经电阻r3、电容c1送入单片机pic16f1829的ra0脚，ra0脚经高低电平中断采集p端频率信号，通过单片机pic16f1829的ra1口通过电阻r12、三极管q1、电容c8和稳压二极管zd2组成电压处理部分采样相信号电压。
11.优选的，所述温度采样模块由热敏电阻r17和普通电阻r15组成分压电路连接单片机pic16f1829的rc0脚。
12.本实用新型的有益效果：采用单片机作为控制芯片，结合12v/24v的lin通信收发器，实现12v和24v汽车电气系统发电机lin通信电压调节器；本实用新型产品功能可根据整车需求进行调整，通用型强，适用于整车12v和24v电气系统；单片机可替代性强，有效降低芯片市场短缺风险；成本低，可进行量产推广。
附图说明
13.图1是本实用新型电路图。
具体实施方式
14.如图1所示，一种汽车12v/24v系统通用lin通信电压调节器，调节器有5个外接端子，分别为有b+端、f端、e端、p端和lin端，b+端为电源正极端，e端为公共地端，f端接发电机转子励磁端，p端接发电机定子三相中的一相，lin端接整车ecu。产品的电气连接方式为b+端接正车电瓶和负载，e端接整车公共地，f端接发电机转子，p端接发电机定子三相中的一相，lin端接整车ecu的lin总线。
15.lin通信及电源转换模块1中，芯片ic4是lin通信收发器，可以兼容2.2 a及以下lin版本，同时具有电压转换的功能，可以将12v和24v系统的电源电压转换为5v，为主控单片接提供5v供电电压，ic4使用英飞凌tle8457csj，电源从b+端输入，经防反接二极管d3到电容c11、c12后进入ic4的vs脚，lin端即linbus总线接lin脚，c13电容做滤波滤除尖峰干扰，维持linbus总线的稳定，gnd脚接公共地，en脚为使能端接单片机ic3的rb6脚，vcc输出5v供电接ic3的vdd脚，nrst脚接ic3的rc6脚，txd脚接ic3的rb7脚，rxd脚接ic3的rb4和rb5
脚。
16.单片机主控模块2中，单片机使用microchip的pic16f1829，此单片机为通用8位单片机，选型范围广泛。pic16f1829的vdd使用5v供电，vss接公共地，ra2、ra5、rc1、rc6、rc4脚未使用。rc3脚内部设置为c1比较器模块负极，rc3脚输入pwm励磁电流控制模块的f端电压采样信号，用于发电机转子过流或短路保护控制。ra4内部设置为adc通道，用于实时检测发电机转子励磁电流。rc5脚输出pwm信号给pwm励磁电流控制模块。rb5脚作为lin数据接收，rb4脚接作为接收判断,rb7脚作为lin数据发送，rb6控制ic4使能和休眠唤醒，rc7脚作为lin通信信号异常时复位控制。rc2内部设置为adc通道，输入b+电压采样模块的电压信号。rc0脚内部设置为adc通道，输入温度采样模块的电压信号。ra0和ra1脚内部设置为数字io口中断，ra0和ra1脚连接phase信号处理模块。单片机内设计了lin bootloader功能，能够通过lin总线实现整车程序升级。
17.b+端电压采集模块3中， r18、r19、c10和zd4组成b+电压处理电路，r18和r19对b+电压进行分压，c10对b+电压进行滤波处理，zd4对超出5v的电压进行稳压，处理好的信号送入rc2脚，rc2通过ad采样实时监测b+电源端电压。
18.pwm励磁电流驱动模块4中，rc5脚输出pwm信号，其pwm信号的频率设计为400hz，占空比大小随发电机负载和b+端电压而变化，rc5脚pwm信号通过开关管q2控制pmofet管q3栅极的开关状态，q3的源极接b+端，q3的漏极即f端输出pwm信号，控制发电机励磁电流，d4为励磁电流的回流二极管，防止f端在q3关闭时产生高压脉冲信号。
19.励磁电流采样模块5中，rs1、r10、d1、c14和ic2组成电流电压转换电路，ic2输出转换后的电压信号，经r9、r6和c5输出，ra4脚做过压判断，rc3脚做电压采用。
20.相信号处理模块6中，r7、r5、c3、c2、zd1、r4、r8构成高低通滤波器，对p端信号进行滤波处理后送入ic1的3脚，ic1为运算放大器，经r1、r2比例放大后，方波信号从1脚经r3、c1送入ra0脚，ra0经高低电平中断采集p端频率信号，r12、q1、c8和zd2组成电压处理部分，通过ra1口采样相信号电压。
21.温度采样模块7中，由热敏电阻r17和普通电阻r15组成分压电路，r17随温度变化阻值会发生变化，即rc0口电压随温度发生变化，通过rc0脚采样分压电压判读实时温度。
22.工作原理：此此调节器可以适用于12v和24v汽车电气供电系统，调节器可以通过lin总线唤醒信号激活。当发电机不运转时，如果lin总线上无通讯，调节器将会进入待机状态。
23.lin激活后，调节器先检测b+端供电电压，当电压低于18v时，则判断为12v供电系统，调节器执行12v系统设定程序；当电压高压18v时，则判断为24v供电系统，调节器执行24v系统设定程序。发电机运转时，调节器控制f端先进入预励磁状态，当b+端达到lin端通信设置电压点时，并且p端转速超过启动转速门限值时，调节器控制f端转入正常调节励磁状态。调节器通过lin端实时反馈发电机状态信息，如发电机转速、温度、励磁电流、实时电压等。整车ecu根据接收的信息，结合实时工况再通过lin总线控制发电机的工作状态。
24.单片机内设计了lin bootloader功能，能够通过lin总线实现整车程序升级。当整车lin通信协议需要更新时，通多lin端bootloader直接更新通信定义，减少更换和拆装造成的成本费用。