專利名稱：一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全氣囊氣動裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有安全氣囊存在的問題主要表現(xiàn)在可靠性、準(zhǔn)確性、同步性和復(fù)雜度幾個方面。 可靠性較低。其現(xiàn)象是該開不開，不該開則開。造成的原因是點火電壓過低 (5 30v)，汽車內(nèi)一般的靜電放電電壓可達(dá)上千伏，易引起誤爆。 方位準(zhǔn)確性不夠。其現(xiàn)象是展開方向與實際碰撞有偏差，劇烈碰撞易造成誤傷。 造成的原因是碰撞方位檢測不到位以及點火方位無控制。 多個氣囊的同步性差。其現(xiàn)象是多個氣囊不能同時打開。造成的原因是多個氣囊相互獨立控制。 軟件復(fù)雜度高。其現(xiàn)象是氣囊打開的實時性較差。造成的原因是軟件控制算法需要時間。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置，要解決提高點火能量、實現(xiàn)多點定向精準(zhǔn)點火與同步控制的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明擬解決的辦法是，提高點火能量；實現(xiàn)多點定向精準(zhǔn)點火與同步控制，采用如下技術(shù)方案一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點定向起爆電路，包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊、多點起動模塊和安全氣囊，其特征在于其中壓電高壓變換器基于自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)實現(xiàn)，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)包括鎖相環(huán)電路、開關(guān)(Si)、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅(qū)動電路、低通濾波器和相位比較器，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)首先由鎖相環(huán)電路輸出一個啟動頻率信號給開關(guān)(S1),變換器開始工作，采樣電路對諧振支路電流以及變壓器輸入交流電壓進(jìn)行采樣比較，并最終輸出兩個方波信號送入到鎖相環(huán)的相位比較器，鎖相環(huán)的壓控振蕩器根據(jù)相位比較器的相位比較差，調(diào)整輸出一頻率信號，系統(tǒng)的比較和驅(qū)動電路采集輸出電壓信息連同鎖相環(huán)輸出的頻率信號，控制輸出一個頻率與鎖相環(huán)輸出一致、占空比基本恒定的一個方波信號，驅(qū)動開關(guān)(S1)的動作，最終穩(wěn)定輸出電壓在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。這種頻率跟蹤式壓電變換器型多點定向起爆電路，其特征在于其中多點起動模塊可以是起爆模塊分布式設(shè)計、點火源分布式設(shè)計等多種模塊。這種頻率跟蹤式壓電變換器型多點定向起爆電路，其中多點起動模塊具有二級起爆控制結(jié)構(gòu)，即A截面結(jié)構(gòu)和B截面結(jié)構(gòu)，以及八個著火點(DA1-DA8)，上述八個著火點沿圓周均勻分布，可將沿圓周直徑的每兩個著火點組合，實現(xiàn)八個著火點和上述各個著火點組合的定點點火和精準(zhǔn)點火。
安全氣囊點火系統(tǒng)包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊和多點起動模塊構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。壓電變壓器因其體積小、質(zhì)量輕、高頻性能好的特點，為電子安全系統(tǒng)的高壓變換電路實現(xiàn)提供了一個新的技術(shù)途徑。當(dāng)汽車電子安全系統(tǒng)在規(guī)定的-40°C +60°C工作溫度范圍內(nèi)變化時，應(yīng)保證其發(fā)火電容充電時間基本一致。而壓電高壓變換器在低溫環(huán)境下會產(chǎn)生充電時間變長的問題。針對此問題，提出采用自適應(yīng)頻率跟蹤模式控制高壓電容的充電過程，實現(xiàn)點火的穩(wěn)定可靠和一致性。


圖1 安全氣囊點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖2 變換器主電路簡化圖；圖:3usl與Uci實驗波形；圖4采樣電路實現(xiàn)方案結(jié)構(gòu)示意圖；圖5頻率跟蹤系統(tǒng)實現(xiàn)原理圖；圖6多點起爆裝置配置方案；圖7多點定向起爆電路；圖8低溫環(huán)境充電實驗波形；(a) :-20°C量子控制模式充電波形；(b) :-20°C頻率跟蹤模式充電波形；(c) :-40°C量子控制模式充電波形；(d) :-40°C頻率跟蹤模式充電波形。
具體實施例方式本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點定向起爆電路，包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊、多點起動模塊和安全氣囊，其中壓電高壓變換器基于自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)實現(xiàn)，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)包括鎖相環(huán)電路、開關(guān)餌)、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅(qū)動電路、 低通濾波器和相位比較器，實現(xiàn)了基于自適應(yīng)頻率跟蹤模式電子安全系統(tǒng)多點起爆控制。安全氣囊點火系統(tǒng)包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊和多點起動模塊構(gòu)成。自適應(yīng)頻率跟蹤原理在電容充電電源領(lǐng)域，壓電變壓器的工作頻率選擇主要依據(jù)是能使電路實現(xiàn)恒流充電模式同時讓變壓器在環(huán)境變化過程中始終能獲得一個較大電壓增益輸出，而變壓器的機械諧振狀態(tài)可以近似為最大電壓增益輸出狀態(tài)。因此自適應(yīng)跟蹤頻率控制模式理論依據(jù)就是獲取壓電變壓器的輸出電流信號和輸入電壓信號的相位信息，并使二者的相位差為零或接近于零。為使逆變驅(qū)動電路工作在軟開關(guān)條件，使壓電變壓器的輸入阻抗呈感性，控制使輸出電流相位滯后于輸入電壓信號并保持相位差恒定。變換器主電路可簡化為如圖2所示，由于壓電變換器等效電阻遠(yuǎn)小于壓電變換器串聯(lián)諧振支路的特性阻抗，諧振支路中的電流波形可近似看成為一個正弦波形。ir = IrmSin ( ω t+α )(1)式中，ω為開關(guān)驅(qū)動角頻率，α為諧振支路電流相對于、信號的滯后角。因此流經(jīng)開關(guān)S1和緩沖電容的電流可表示為K1 + tC = hR — Jrm sillOi + a)(2)顯然，在時間區(qū)間O < ω <2 JI D，開關(guān)S1導(dǎo)通，此時緩沖電容被短路，電流ic = O ；而在時間區(qū)間2 π D < cot < 2 π，開關(guān)S1截止，此時流經(jīng)開關(guān)的電流k =G。因此流經(jīng)緩沖電容的電流為
權(quán)利要求
1.一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置，包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊、多點起動模塊和安全氣囊，其特征在于所述壓電高壓變換器基于自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)實現(xiàn)，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)包括鎖相環(huán)電路、開關(guān)(S1 )、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅(qū)動電路、低通濾波器和相位比較器，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)首先由鎖相環(huán)電路輸出一個啟動頻率信號給開關(guān)( )，變換器開始工作，采樣電路對諧振支路電流以及變壓器輸入交流電壓進(jìn)行采樣比較，并最終輸出兩個方波信號送入到鎖相環(huán)的相位比較器，鎖相環(huán)的壓控振蕩器根據(jù)相位比較器的相位比較差，調(diào)整輸出一頻率信號，系統(tǒng)的比較和驅(qū)動電路采集輸出電壓信息連同鎖相環(huán)輸出的頻率信號，控制輸出一個頻率與鎖相環(huán)輸出一致、占空比基本恒定的一個方波信號，驅(qū)動開關(guān)( )的動作，最終穩(wěn)定輸出電壓在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
2.根 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置，其特征在于 所述多點起動模塊是起爆分布式模塊或點火源分布式模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置，其特征在于 所述多點起動模塊具有二級起爆控制結(jié)構(gòu)，即A截面結(jié)構(gòu)和B截面結(jié)構(gòu)，以及八個著火點 (DAl DA8)，上述八個著火點沿圓周均勻分布，可將沿圓周直徑的每兩個著火點組合，實現(xiàn)八個著火點和上述各個著火點組合的定點點火和精準(zhǔn)點火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種頻率跟蹤式壓電變換器型多點起動裝置，包括中央電子控制器(ECU)、壓電高壓變換器模塊、多點起動模塊和安全氣囊，其中壓電高壓變換器基于自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)實現(xiàn)，自適應(yīng)頻率跟蹤控制系統(tǒng)包括鎖相環(huán)電路、開關(guān)()、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅(qū)動電路、低通濾波器和相位比較器，實現(xiàn)了基于自適應(yīng)頻率跟蹤模式電子安全系統(tǒng)多點起爆控制。
文檔編號H02M9/04GK102510237SQ201110361790
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者肖洪兵, 邢素霞, 陳天華 申請人:北京工商大學(xué)