中心議題：

• 機動車電源設計的常規限製
• 車載硬件電源設計
• 嵌入式工控機的係統功能

解決方案：

• 啟動和關閉過程是由車載電池狀態和點火狀態直接控製
• 配有電湧保護器，使其免受電壓峰值造成的損壞

如今車隊管理創新技術已有了巨大進步。無論貨車、公交車、出租車還是其它運輸工具都運用了無線衛星定位係統，調度員可藉此了解所有車輛的位置
、狀態和油耗狀況，因而大大改善了對車隊的控製和管理。乘客也得到了更好的服務。顯示屏可提供各種娛樂內容，以及實用
、實時的信息，如出發和到達時間
、天氣欄和緊急通知。
　　
上述車載係統需要一套複雜的電源管理方案。新一款專為車載應用設計的研華ARK-1388嵌(qian)入(ru)式(shi)工(gong)控(kong)機(ji)，能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)基(ji)於(yu)微(wei)控(kong)器(qi)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)來(lai)提(ti)供(gong)給(gei)不(bu)同(tong)客(ke)戶(hu)
，非(fei)常(chang)彈(dan)性(xing)的(de)安(an)全(quan)啟(qi)動(dong)和(he)關(guan)閉(bi)時(shi)間(jian)設(she)定(ding)。而(er)啟(qi)動(dong)和(he)關(guan)閉(bi)過(guo)程(cheng)是(shi)由(you)車(che)載(zai)電(dian)池(chi)狀(zhuang)態(tai)和(he)點(dian)火(huo)狀(zhuang)態(tai)直(zhi)接(jie)控(kong)製(zhi)。此(ci)外(wai)，ARK-1388可以同時支持12V和24V車載電池係統。這款新型電源管理係統主要適用於出租車

、貨車、礦車和公交車。
　　
電源管理係統的挑戰
　　
不論在什麼條件下工作，機動車的電氣係統都必須滿足苛刻的電源要求，如負載突降
、冷啟動、以及待機時必須低功耗等。怎樣才能避免交換機充(chong)電(dian)時(shi)電(dian)池(chi)電(dian)纜(lan)斷(duan)開(kai)引(yin)起(qi)的(de)負(fu)載(zai)突(tu)降(jiang)
？怎(zen)樣(yang)才(cai)能(neng)在(zai)電(dian)壓(ya)突(tu)然(ran)過(guo)高(gao)或(huo)過(guo)低(di)時(shi)保(bao)護(hu)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)，如(ru)內(nei)置(zhi)車(che)載(zai)空(kong)調(tiao)
？怎(zen)樣(yang)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)車(che)載(zai)設(she)備(bei)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)？下(xia)麵(mian)將(jiang)作(zuo)解(jie)釋(shi)。
　　
機動車電源設計的常規限製
　　
如12V電池電源線的電壓瞬變範圍（VIN）非常寬廣
，小至6V
，，大至87V。典型的車載電力係統的工作電壓範圍往往隻有在9V~16V。引擎關閉時電池的正常額定電壓為12V，啟動時為14.4V。但是，這個範圍在瞬變狀態時很容易擴大到80V峰值以上。
                   
                                        圖1：模擬輸入電壓
　　
由於車載電子控製單元（ECUS）急劇增加，車載電池的總電流也隨之增加
，這就影響到靜態（IQ）和關閉（ISD）電流預算。引擎關閉時仍有一些電氣係統單元在運行，這也會損耗電池。為了控製靜態（IQ）電流預算，大多數用戶設置了單個ECUIQ的最大值。CAN收發器
、實時時鍾和微控器等設備可消耗ECU的多數IQ預算，因此電源的IQ預算可降到最低。ARK-1388通過微控器監視車載電源狀態，因此休眠模式時功耗可低於10mA。
　　
為(wei)了(le)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)，設(she)計(ji)師(shi)過(guo)去(qu)不(bu)得(de)不(bu)采(cai)用(yong)獨(du)立(li)的(de)車(che)載(zai)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)將(jiang)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)連(lian)接(jie)到(dao)車(che)載(zai)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)。這(zhe)種(zhong)多(duo)為(wei)客(ke)製(zhi)化(hua)的(de)外(wai)置(zhi)模(mo)塊(kuai)在(zai)受(shou)到(dao)衝(chong)擊(ji)和(he)振(zhen)動(dong)時(shi)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)，因(yin)此(ci)削(xue)弱(ruo)了(le)車(che)載(zai)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
　　
這(zhe)種(zhong)附(fu)加(jia)模(mo)塊(kuai)還(hai)給(gei)製(zhi)造(zao)商(shang)帶(dai)來(lai)了(le)額(e)外(wai)開(kai)支(zhi)，且(qie)占(zhan)據(ju)了(le)車(che)輛(liang)空(kong)間(jian)。而(er)研(yan)華(hua)產(chan)品(pin)采(cai)用(yong)整(zheng)合(he)化(hua)方(fang)案(an)，且(qie)具(ju)有(you)硬(ying)件(jian)電(dian)源(yuan)保(bao)護(hu)和(he)軟(ruan)件(jian)智(zhi)能(neng)監(jian)控(kong)功(gong)能(neng)
，因(yin)此(ci)可(ke)保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)啟(qi)動(dong)和(he)關(guan)閉(bi)。
　　
測試通過ISO7637認證
　　
ISO-7637-2:2004標準指定測試了客車以及安裝12V或24V電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)商(shang)用(yong)車(che)輛(liang)中(zhong)設(she)備(bei)的(de)電(dian)瞬(shun)態(tai)傳(chuan)導(dao)的(de)兼(jian)容(rong)性(xing)。抗(kang)瞬(shun)態(tai)失(shi)效(xiao)程(cheng)度(du)的(de)等(deng)級(ji)也(ye)有(you)定(ding)義(yi)。該(gai)標(biao)準(zhun)適(shi)用(yong)於(yu)所(suo)有(you)安(an)裝(zhuang)電(dian)氣(qi)係(xi)統(tong)的(de)道(dao)路(lu)車(che)輛(liang)，不(bu)受(shou)推(tui)進(jin)模(mo)式(shi)的(de)約(yue)束(shu)。
　　
ISO-7637標準附件2zhongshuominglecheliangdianzishebeigongnengzhuangtaidequfenfangfa。butongdeceshitiaojianshuominglekenengcunzaidexitonggongzuohuanjing。gongnengzhuangtaifenweijilei
，xiangyingdeshixiaojizhiyeyousuobutong。xuanzedeceshidengjiheceshishijiankegenjuyanhuagongsihecheliangzhizaoshangdeyuedingdingyi。
　　
ARK-1388嵌入式工控機已測試適用於12V和24V電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)。一(yi)種(zhong)測(ce)試(shi)是(shi)電(dian)源(yuan)斷(duan)開(kai)電(dian)感(gan)負(fu)載(zai)時(shi)的(de)瞬(shun)態(tai)模(mo)擬(ni)。一(yi)種(zhong)測(ce)試(shi)是(shi)模(mo)擬(ni)由(you)於(yu)連(lian)接(jie)電(dian)汽(qi)配(pei)線(xian)電(dian)感(gan)在(zai)測(ce)試(shi)裝(zhuang)置(zhi)並(bing)聯(lian)設(she)備(bei)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)流(liu)突(tu)然(ran)中(zhong)斷(duan)。還(hai)有(you)一(yi)種(zhong)測(ce)試(shi)是(shi)點(dian)火(huo)裝(zhuang)置(zhi)關(guan)閉(bi)後(hou)DC發動機充當動力時的瞬態模擬。模擬轉換過程的結果表明
，瞬態可能發生，並受分布電容和連接電汽配線電感的影響。
　　
若沒有定義具體值
，建議使用I~IV欄的等級。ARK-1388通過適用於12V和24V係統的測試等級III
；各個測試脈衝的詳細規格請參考ISO-7637-2認證。
                     

                     
                                  圖2：ISO-7637-2中用於12V/24V係統的測試等級
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研華硬件電源設計
　　
車載電源保護機製可檢查和監控多種係統狀態
，並發出故障警報。
　　
電源保護機製可防止設備可能遭受反極性造成的損壞。即使電池裝反了，或者DC電源接反，該機製也可使DC供電設備正常工作。
　　
設備還配有電湧保護器

，使其免受電壓峰值造成的損壞。若電壓超過安全值

，該機製會通過地麵抑製或短接電壓調節電氣設備的電壓。
　　
lengqidongshijidongchehuanjingyingyongzhongdetuchuwenti。cheliangyinqingyulenghuodongjieyiduanshijianhou，jiyouhuibiandehennian，xuyaofadongjizengdashuchuniuli，jinerzengdadianchidianliu。zhegegaodianliufuzaikejiangdianhuoshidedianchidianyajiangdao6V，然後再返回額定電壓13.8V（典型）。但是某些子係統要求整個冷啟動過程中的電壓恒定為5V，這時問題就會產生。這包括ECU、環境和應急係統微處理器等與車輛安全和性能息息相關的應用。
　　
yanhuadelixiangdianyuanfanganhaizhichifuzaitujiang。dianchidianlanduankaishi，ruojiaohuanjizaichongdian，erdianlushanghaiyouqitadianliufuzai，jiuhuichanshengfuzaitujiang。yinqingyunxingshikenengyouyudianlanfushi，lianjiebuwendinghuoguyiduankaierqieduandianchi。jiaohuanjichongdianshiruodianchituranduankai，shunshidianyafengzhikegaoda80V。這zhe種zhong情qing況kuang下xia多duo數shu計ji算suan機ji係xi統tong可ke能neng會hui崩beng潰kui。負fu載zai突tu降jiang幅fu值zhi取qu決jue於yu電dian池chi斷duan開kai時shi交jiao換huan機ji的de速su率lv和he當dang前qian集ji電dian量liang。而er負fu載zai突tu降jiang脈mai衝chong持chi續xu時shi間jian主zhu要yao取qu決jue於yu當dang前qian集ji電dian電dian路lu的de持chi續xu時shi間jian和he脈mai衝chong幅fu值zhi。多duo數shu新xin交jiao換huan機ji的de負fu載zai突tu降jiang幅fu值zhi受shou附fu加jia限xian製zhi二er極ji管guan的de限xian製zhi。

研華軟件電源設計
　　
除(chu)了(le)硬(ying)件(jian)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)功(gong)能(neng)

，研(yan)華(hua)產(chan)品(pin)還(hai)具(ju)有(you)軟(ruan)件(jian)智(zhi)能(neng)監(jian)控(kong)特(te)性(xing)。安(an)裝(zhuang)的(de)微(wei)控(kong)器(qi)可(ke)穩(wen)定(ding)車(che)載(zai)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)。用(yong)戶(hu)友(you)好(hao)的(de)實(shi)用(yong)程(cheng)序(xu)接(jie)口(kou)可(ke)允(yun)許(xu)用(yong)戶(hu)自(zi)行(xing)設(she)置(zhi)時(shi)序(xu)和(he)電(dian)壓(ya)。例(li)如(ru)，延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)的(de)多(duo)組(zu)電(dian)源(yuan)可(ke)通(tong)過(guo)實(shi)用(yong)程(cheng)序(xu)和(he)硬(ying)件(jian)跳(tiao)線(xian)進(jin)行(xing)設(she)置(zhi)。覆(fu)蓋(gai)設(she)置(zhi)時(shi)將(jiang)發(fa)出(chu)報(bao)警(jing)提(ti)示(shi)。
　　
用戶可通過跳線將電源設置為“車輛模式”或“ATX模式”。設置為“車輛模式”時，基於微控器的PIC軟件會檢查車輛的點火和電池狀態。係統啟動前，軟件會自動判斷電池類型，並檢查閥值電壓為12V還是24V。若電池電壓足夠啟動係統，軟件會檢查點火狀態。實用程序中設置的點火電壓很高
，如8V以yi上shang。軟ruan件jian會hui確que保bao計ji算suan係xi統tong在zai點dian火huo打da開kai前qian不bu自zi動dong啟qi動dong。進jin行xing點dian火huo打da開kai和he關guan閉bi切qie換huan時shi，係xi統tong電dian源yuan會hui順shun利li啟qi動dong。穩wen定ding電dian壓ya的de時shi序xu狀zhuang態tai可ke按an默mo認ren值zhi設she置zhi，如ru10s以後。若電壓在設定值後沒有穩定下來，係統會自動關閉。
　　
係統運行時，PIC軟件會持續監控電池電壓狀態。若電量不足，驅動會接到通知，然後係統會在設定時間內自動關閉。
　　
PIC軟件也會檢查點火狀態。車輛點火裝置關閉後，操作係統會延遲關閉
，待數據保存好後徹底關閉。延遲時間為30s（斷電延遲）~180s（硬斷電延遲）
，qujueyuruanjianshezhi。ruoxitongyouyumouzhongyuanyinbunengshunliguanbi，yingduandianyanchishedingjiangquebaoshujuzidongqiangzhijinrudaijimoshi，bimiancheshangdianchidianlibeihaojin，zaochengcheziwufakaidong。
　　
研華嵌入式工控機管理器提供XP/XPe環境下的用戶友好接口；根據需要顯示電源電壓準位
、點火和電池狀態；根據電池狀態調節最小電壓
；根據應用目的延遲啟動/關閉時序

；並可通過UI信息或郵件給服務器發出警報。
　　
嵌入式工控機的係統功能
　　
研華電源管理方案基於功能強大、靈活的嵌入式工控機產品線，特別適合多樣化、苛刻的車載環境應用。嵌入式嵌入式工控機的主要優勢在於結構緊湊、可靠性高、被動冷卻和散熱有效。IMS調查報告顯示，嵌入式工控機在以後幾年內形勢最好的市場在於交通和基礎建設領域。嵌入式堅固型嵌入式工控機憑借其實用性、抗振性以及惡劣環境應用的適用性,使這種趨勢更加明朗。數字看板和客戶信息係統是目前嵌入式工控機的流行應用。
　　
研華嵌入式工控機是運行嵌入式操作係統的緊湊、堅固型計算機，如Windows?CE、Windows?XPe或LinuxEmbedded。
　　
嵌入式工控機大大改善了惡劣環境應用的性能。工業電腦沒有整合硬盤或旋轉組件
，因此抗衝擊和抗振性比較高。無風扇IPC設計
、鋁lv質zhi外wai殼ke以yi及ji有you限xian的de內nei部bu接jie線xian，保bao證zheng了le多duo應ying用yong的de高gao可ke靠kao性xing。由you於yu散san熱re性xing能neng良liang好hao，工gong業ye電dian腦nao專zhuan用yong於yu戶hu外wai和he機ji動dong車che應ying用yong。研yan華hua提ti供gong具ju有you可ke擴kuo展zhan計ji算suan和heI/O性能
、功能完善的ARK嵌入式工控機。
　　
新型ARK-1388嵌入式工控機屬於超緊湊型ARK-1300係列
，特別適用於空間有限的應用。低功耗計算機方案整合了Intel?CeleronMULV423或Intel?CoreTM2DuoU7500處理器（帶1.06GHZ時鍾頻率）
，Intel?82945GM芯片組
，以及板載2GBDDR2內存。
　　
嵌入式工控機電腦提供了靈活的GSM/GPRS/EDGE或UMTS/HSDPA模塊安裝空間
，並具有50通道GPS功能

，便於整合特別的導航模塊。該產品符合802.11b/gWLAN規格，可以進行無線LAN通信。前麵板還帶有VGA和18/36-bitLVDS接口
，便於連接顯示屏或觸摸屏。ARK-1388支持雙獨立顯示，分別適用於駕駛員和乘客。此外，設備還帶有4個USB2.0接口、4個串行端口、4個帶隔離的數字輸入接口和2個帶繼電器的數字輸出接口。為了娛樂和客戶信息起見，ARK-1388音頻輸出接口通過一個6W立體聲左右通道擴音器

，有助於克服噪音問題。數據存儲通過CF卡可高達8GB。
　　
研華嵌入式工控機ARK-1388可在-20°C~60°C寬溫條件下正常工作（Intel?CeleronM處理器）
，或者高達55°C（Intel?Core2DuoCPU）
，並支持9V~32V寬泛電源輸入。
　　
針對車載應用，ARK-1388可控製媒介和信息係統，通過UMTS/HSDPA或GSM/GPRS/EDGE下載數據。工業電腦還整合了能夠監視車輛引擎和電池狀態的電源控製機製。啟動/關閉延遲時序可通過實用程序快速設置。

         
                                    圖3：ARK-1388車載嵌入式工控機
　　
研華整合化方案取代了外部電源管理模塊
，並保證了車載應用的穩定性。緊湊型ARK-1388嵌入式工控機係統不僅節省空間，還避免了額外開支。其工業電腦規格支持寬溫工作
，並抗衝擊和抗振動，是車載應用的理想選擇。