[发明专利]一种频率跟踪式压电变换器型多点起动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全气囊气动装置。 

背景技术

现有安全气囊存在的问题主要表现在可靠性、准确性、同步性和复杂度几个方面。 

●可靠性较低。其现象是该开不开，不该开则开。造成的原因是点火电压过低(5～30v)，汽车内一般的静电放电电压可达上千伏，易引起误爆。 

●方位准确性不够。其现象是展开方向与实际碰撞有偏差，剧烈碰撞易造成误伤。造成的原因是碰撞方位检测不到位以及点火方位无控制。 

●多个气囊的同步性差。其现象是多个气囊不能同时打开。造成的原因是多个气囊相互独立控制。 

●软件复杂度高。其现象是气囊打开的实时性较差。造成的原因是软件控制算法需要时间。 

发明内容：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种频率跟踪式压电变换器型多点起动装置，要解决提高点火能量、实现多点定向精准点火与同步控制的技术问题。 

为实现上述目的，本发明拟解决的办法是，提高点火能量；实现多点定向精准点火与同步控制，采用如下技术方案： 

一种频率跟踪式压电变换器型多点定向起爆电路，包括中央电子控制器(ECU)、压电高压变换器模块、多点起动模块和安全气囊，其特征在于： 

其中压电高压变换器基于自适应频率跟踪控制系统实现，自适应频率跟踪控制系统包括锁相环电路、开关(S₁)、变换器、采样电路、谐振支路、变压器、 相位比较器、压控振荡器、比较和驱动电路、低通滤波器和相位比较器，自适应频率跟踪控制系统首先由锁相环电路输出一个启动频率信号给开关(S₁)，变换器开始工作，采样电路对谐振支路电流以及变压器输入交流电压进行采样比较，并最终输出两个方波信号送入到锁相环的相位比较器，锁相环的压控振荡器根据相位比较器的相位比较差，调整输出一频率信号，系统的比较和驱动电路采集输出电压信息连同锁相环输出的频率信号，控制输出一个频率与锁相环输出一致、占空比基本恒定的一个方波信号，驱动开关(S₁)的动作，最终稳定输出电压在预设范围内。 

这种频率跟踪式压电变换器型多点定向起爆电路，其特征在于：其中多点起动模块可以是起爆模块分布式设计、点火源分布式设计等多种模块。 

这种频率跟踪式压电变换器型多点定向起爆电路，其中多点起动模块具有二级起爆控制结构，即A截面结构和B截面结构，以及八个着火点(DA1-DA8)，上述八个着火点沿圆周均匀分布，可将沿圆周直径的每两个着火点组合，实现八个着火点和上述各个着火点组合的定点点火和精准点火。 

安全气囊点火系统包括中央电子控制器(ECU)、压电高压变换器模块和多点起动模块构成，其结构如图1所示。 

压电变压器因其体积小、质量轻、高频性能好的特点，为电子安全系统的高压变换电路实现提供了一个新的技术途径。当汽车电子安全系统在规定的-40℃～+60℃工作温度范围内变化时，应保证其发火电容充电时间基本一致。而压电高压变换器在低温环境下会产生充电时间变长的问题。针对此问题，提出采用自适应频率跟踪模式控制高压电容的充电过程，实现点火的稳定可靠和一致性。 

附图说明

图1：安全气囊点火系统结构； 

图2：变换器主电路简化图； 

图3u_S1与u_C1实验波形； 

图4采样电路实现方案结构示意图； 

图5频率跟踪系统实现原理图； 

图6多点起爆装置配置方案； 

图7多点定向起爆电路； 

图8低温环境充电实验波形； 

(a)：-20℃量子控制模式充电波形；(b)：-20℃频率跟踪模式充电波形； 

(c)：-40℃量子控制模式充电波形；(d)：-40℃频率跟踪模式充电波形。 

具体实施方式

本发明的结构如图1所示，一种频率跟踪式压电变换器型多点定向起爆电路，包括中央电子控制器(ECU)、压电高压变换器模块、多点起动模块和安全气囊，其中压电高压变换器基于自适应频率跟踪控制系统实现，自适应频率跟踪控制系统包括锁相环电路、开关(S₁)、变换器、采样电路、谐振支路、变压器、相位比较器、压控振荡器、比较和驱动电路、低通滤波器和相位比较器，实现了基于自适应频率跟踪模式电子安全系统多点起爆控制。 

安全气囊点火系统包括中央电子控制器(ECU)、压电高压变换器模块和多点起动模块构成。