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
技術領域：
本發明涉及一種安全氣囊氣動裝置。
背景技術：
現有安全氣囊存在的問題主要表現在可靠性、準確性、同步性和復雜度幾個方面。 可靠性較低。其現象是該開不開，不該開則開。造成的原因是點火電壓過低 (5 30v)，汽車內一般的靜電放電電壓可達上千伏，易引起誤爆。 方位準確性不夠。其現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。 軟件復雜度高。其現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。

發明內容
針對上述問題，本發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、實現多點定向精準點火與同步控制的技術問題。為實現上述目的，本發明擬解決的辦法是，提高點火能量；實現多點定向精準點火與同步控制，采用如下技術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頻率跟蹤控制系統實現，自適應頻率跟蹤控制系統包括鎖相環電路、開關(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、比較和驅動電路、低通濾波器和相位比較器，自適應頻率跟蹤控制系統首先由鎖相環電路輸出一個啟動頻率信號給開關(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行采樣比較，并最終輸出兩個方波信號送入到鎖相環的相位比較器，鎖相環的壓控振蕩器根據相位比較器的相位比較差，調整輸出一頻率信號，系統的比較和驅動電路采集輸出電壓信息連同鎖相環輸出的頻率信號，控制輸出一個頻率與鎖相環輸出一致、占空比基本恒定的一個方波信號，驅動開關(S1)的動作，最終穩定輸出電壓在預設范圍內。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計、點火源分布式設計等多種模塊。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構，即A截面結構和B截面結構，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，實現八個著火點和上述各個著火點組合的定點點火和精準點火。
安全氣囊點火系統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成，其結構如圖1所示。壓電變壓器因其體積小、質量輕、高頻性能好的特點，為電子安全系統的高壓變換電路實現提供了一個新的技術途徑。當汽車電子安全系統在規定的-40°C +60°C工作溫度范圍內變化時，應保證其發火電容充電時間基本一致。而壓電高壓變換器在低溫環境下會產生充電時間變長的問題。針對此問題，提出采用自適應頻率跟蹤模式控制高壓電容的充電過程，實現點火的穩定可靠和一致性。


圖1 安全氣囊點火系統結構；圖2 變換器主電路簡化圖；圖:3usl與Uci實驗波形；圖4采樣電路實現方案結構示意圖；圖5頻率跟蹤系統實現原理圖；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明的結構如圖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頻率跟蹤控制系統實現，自適應頻率跟蹤控制系統包括鎖相環電路、開關餌)、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅動電路、 低通濾波器和相位比較器，實現了基于自適應頻率跟蹤模式電子安全系統多點起爆控制。安全氣囊點火系統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成。自適應頻率跟蹤原理在電容充電電源領域，壓電變壓器的工作頻率選擇主要依據是能使電路實現恒流充電模式同時讓變壓器在環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可以近似為最大電壓增益輸出狀態。因此自適應跟蹤頻率控制模式理論依據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。為使逆變驅動電路工作在軟開關條件，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小于壓電變換器串聯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為開關驅動角頻率，α為諧振支路電流相對于、信號的滯后角。因此流經開關S1和緩沖電容的電流可表示為K1 + tC = hR — Jrm sillOi + a)(2)顯然，在時間區間O < ω <2 JI D，開關S1導通，此時緩沖電容被短路，電流ic = O ；而在時間區間2 π D < cot < 2 π，開關S1截止，此時流經開關的電流k =G。因此流經緩沖電容的電流為
權利要求
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頻率跟蹤控制系統實現，自適應頻率跟蹤控制系統包括鎖相環電路、開關(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、比較和驅動電路、低通濾波器和相位比較器，自適應頻率跟蹤控制系統首先由鎖相環電路輸出一個啟動頻率信號給開關( )，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行采樣比較，并最終輸出兩個方波信號送入到鎖相環的相位比較器，鎖相環的壓控振蕩器根據相位比較器的相位比較差，調整輸出一頻率信號，系統的比較和驅動電路采集輸出電壓信息連同鎖相環輸出的頻率信號，控制輸出一個頻率與鎖相環輸出一致、占空比基本恒定的一個方波信號，驅動開關( )的動作，最終穩定輸出電壓在預設范圍內。
2.根 據權利要求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.根據權利要求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構，即A截面結構和B截面結構，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，實現八個著火點和上述各個著火點組合的定點點火和精準點火。
全文摘要
本發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頻率跟蹤控制系統實現，自適應頻率跟蹤控制系統包括鎖相環電路、開關()、變換器、采樣電路、諧振支路、變壓器、相位比較器、壓控振蕩器、比較和驅動電路、低通濾波器和相位比較器，實現了基于自適應頻率跟蹤模式電子安全系統多點起爆控制。
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 優先權日2011年11月15日
發明者肖洪兵, 邢素霞, 陳天華 申請人:北京工商大學