汽车组合仪表充放电指示灯控制装置的研究

赖嘉涛

汽车组合仪表充放电指示灯控制装置的研究

赖嘉涛

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章系统分析了汽车组合仪表充放电指示灯控制装置的发展现状、工作原理。该充放电指示灯控制装置采用接口电路去采集发电机电压调节器的电压信号，进入单片机后对信号进行分析处理，由单片机I/O口去控制指示灯LED的点亮或熄灭。此充放电指示灯控制装置主要解决现在的装置采用LED驱动电路直接与发电机连接，指示灯经常出现闪烁、微亮等问题。

充放电指示灯；发电机电压调节器；单片机；LED驱动电路

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

引言

车用组合仪表贴片LED用于显示发电机的充放电状态，当发电机启动进行发电时，LED熄灭，当整车电源对发电机进行充电时，LED点亮。该LED的理想工作电流为14mA～16mA，最大工作电流不能超过20mA。

传统的充放电指示灯控制装置中，红色贴片LED直接连接发电机电压调节器D+端口，在发动机启动后，发电机会发电，D+端会输出电压，但各型号发动机的发电机D+端电压不一致，导致充放电指示灯回路产生的电流不一，直接影响红色LED发光强度，有很大一部分车存在启动后，LED不能熄灭，而是存在微亮的问题。

本文提出的充放电指示灯控制装置，发电机电压调节器具有电压取样端功能，用于提供励磁电流，并将电压取样端信号输送到连接到组合仪表的信号采集电路；LED驱动电路分别与信号采集电路、充放电指示灯连接，LED驱动电路用于获取所述信号采集电路的信息，并根据信号采集电路的信息控制充放电指示灯的亮灭。

1 传统的充放电指示灯控制装置

传统的充放电指示灯控制装置如图l所示，其中，Excitation端连接发电机D+端，D1为开关二极管，其作用是防止外部电压过高烧坏电路。R1为电流泄放电阻，其作用是电路断电后，可以分掉LED上的残留电流，避免LED误亮。R2为励磁电阻，提供给发电机励磁电流，使发电机启动后可以发电。R3为限流电阻，但其限流大小取决于VCC_Ignition与Excitation的电压差，一旦VCC_Ignition与Excitation的电压不一致，在发电机启动后，电压差还可以产生LED点亮的电流，LED就不会熄灭。与正常情况下，发电机启动后LED就要熄灭不符。

图1

图2 为整车发动机启动瞬间，发电机D+端输出电压波形，即为仪表Excitation端的电压，可见电压波动较大。由于现有充放电指示灯控制装置是直接连接到发电机的，首整车电压波动影响较大，时常出现指示灯微亮或闪烁等问题。

图2

2 现有的充放电指示灯控制装置

为解决传统技术中的不足，设计了一种充放电指示灯控制装置，见图3。包括发电机电压调节器，发电机电压调节器具有电压取样端，电压取样端用于提供预激磁电流，装置包括：充放电指示灯、LED驱动电路、与发电机电压调节器的电压取样端连接的信号采集电路；LED驱动电路分别与所述信号采集电路、充放电指示灯连接，LED驱动电路用于获取所述信号采集电路的信息，并根据信号采集电路的信息控制充放电指示灯的亮灭。

图3

如图4所示，信号采集电路由励磁电路与控制电路组成，其中，励磁电路包括：励磁电阻、与励磁电阻的一端连接的整车电源VCC_ignition、与励磁电阻的另一端连接的开关二极管D1；控制电路包括：第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一分压电阻R15、第二分压电阻R16、肖特基二极管BAS70-04、控制器电源VCC。LED驱动电路包括：仪表控制器、限流电阻R17。图3所示的电路中，励磁电阻由R1至R14串并联电路组成（具体连接方式如图3所示），励磁电阻的阻值为：145.7欧姆；开关二极管D1为IN4007；发电机电压调节器的电压取样端与电路中Excitation端口连接；单片机的I/O与电路中INT_MCU端连接。

DN1为肖特基二极管，可以将进入单片机的电压限制在-0.7V～（VCC+0.7）V，此电路中VCC为控制器电源VCC，具体值可以为5V；图5所示的电路中，仪表控制器为单片机，单片机一个I/O与电路中INT_MCU端连接，单片机另一个I/O口与电路中LED_IN连接，充放电指示灯为D2，其额定电压为2V，限流电阻R17的阻值可以为200欧姆。

图4

在车辆不启动时，与发电机电压调节器的电压取样端连接的Excitation端口输出低电平（低电平的值小于1V），通过第一分压电阻R15、第二分压电阻R16，分压到与单片机一个I/O口连接的INT_MCU端口电压也是低电平，第一滤波电容C1起滤波作用，将进入单片机信号中的交流电成分滤除掉，单片机接收到低电平，单片机另一个I/O与LED驱动电路的LED_IN连接，此时单片机另一个I/O口输出低电平，通过限流电阻R17可以将通过LED的电流限制在14mA左右，从而点亮充放电指示灯LED D2，表示蓄电池正在放电。

图5

当车辆启动后，与发电机电压调节器的电压取样端连接的Excitation端口发电，输出发电电压13.5V（具体值由发电机的型号确定，可以为12±0.5V范围内任一值），通过第一分压电阻R15（可以为33KΩ）、第一分压电阻R16（可以为20KΩ），分压到与单片机一个I/O口连接的INT_MCU端口电压为3.25V以上（具体计算为：13.5V×20/（20+33）=5V），使单片机接收到高电平，单片机另一个I/O与LED驱动电路的LED_IN连接，此时单片机另一个I/O口输出高电平5V，通过限流电阻R17可以将通过LED的电流限制在14mA以下，从而熄灭充放电指示灯LED D2，表示蓄电池正在充电。

3 结束语

本文提出的汽车组合仪表充放电指示灯控制装置，采用接口电路去采集发电机电压调节器的电压信号，进入单片机后对信号进行分析处理，由单片机I/O口去控制指示灯LED的点亮或熄灭，实现了信号的采集精准性，保证了单片机采集口的电压信号的稳定性，从而使LED指示灯的点亮和熄灭不会受发电机调节器电压波动的影响，确保了指示灯不会出现微亮或闪烁等问题。

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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

赖嘉涛，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。