基于全数字平台的汽车氙气头灯电子镇流器关键技术研究

摘要

近几年,氙气灯在汽车头灯上的应用越来越广泛。相比与传统的卤素灯,氙气灯的功耗低,光输出效率高,显色性能好,使用寿命更长,更加符合节能和环保的概念。但是氙气头灯的启动性能非常复杂,整个启动过程由6个阶段组成,每个阶段具有不同的电气特性和控制要求。另外,不同灯之间存在特性上的差异,同一灯的特性也会随着老化而变化。因此,氙气头灯电子镇流器的技术难度较大,具有重要的研究价值。
　　 论文绪论部分简要介绍了汽车照明系统的安全性要求,并对头灯系统结构进行了简单的解剖。其中就头灯光源的发展历史进行了回顾,重点阐述了氙气头灯的性能。然后就配套电子镇流器的发展现状和发展趋势进行了分析,阐述了本课题的研究意义和工作。
　　 论文第二章内容集中在控制策略的研究上。首先分析了汽车氙气头灯启动过程中的特性及控制要求,其中就点火成功率,预热电流,平滑过渡等关键技术点进行了分析研究。基于上述技术点设计了多模式自适应控制策略,并在该控制策略的基础上提出了单电流模式自适应控制策略,最后就自适应直流预热控制进行了设计。
　　 论文第三章内容集中研究数字镇流器系统的稳定性及控制器设计。首先通过对灯特性的分析建立了氙气灯及数字镇流器系统的小信号模型。然后针对每个启动阶段的控制要求,设计相对应的P工控制器,优化启动性能。
　　 论文第四章内容依据对控制策略和稳定性的分析,对35W汽车氙气头灯电子镇流器进行了设计。其中,硬件设计集中在主功率电路部分,其中就输出电容、点火变压器电感对灯启动性能的影响进行了分析。数字控制器的设计包括资源分配与要求,控制时序与控制流程。最后通过实验结果对所提出的控制策略和系统设计进行了有效验证。
　　 论文第五章是相关研究内容的衍生,就汽车氙气头灯系统的一些新研究方向进行了讨论,包括氙气头灯系统在新型电动汽车上的应用和GaN新器件的应用两部分。