一种显示电池电量的LED位置灯及其灯具控制装置技术领域
本发明涉及一般车辆照明或信号装置的布置，尤其涉及一种能够在车辆信号灯中
实现车灯信号功能和电池电量显示的灯具及其控制装置。
背景技术
目前全球汽车照明市场正在经历一场全所未有的技术革命，全球能源危机的加
剧，电动汽车技术取得了长足的进步，随着特斯拉等电动汽车巨头的崛起，电动汽车在全球
掀起了一股创新的浪潮。目前，电动汽车的电池电量显示仍然设置在汽车前仪表盘中，当驾
驶员在车外时，或汽车处于充电状态时，必须要进去汽车内部才能看到电池的电量，给驾驶
员带来了极大的不便。中国发明专利申请“一种具有电量信息显示功能的电动汽车车灯”
(发明专利申请号：201510791874.8公开号：CN105365656A)公开了一种具有电量信息显示
功能的电动汽车车灯，所述的电动汽车车灯包括车灯灯体以及车灯控制电路,所述的电动
汽车车灯还包括OLED模块以及OLED安装支架，所述的OLED安装支架与所述的车灯灯体配合
固定，所述的OLED模块固定安装在OLED安装支架上，所述OLED模块由若干个OLED发光屏幕
组成,所述的OLED模块划分为若干个电量显示区域；所述车灯控制电路的输入端连接车载
终端，车载终端获取电动汽车电池的工作状态以及电量信息，并发送给车灯控制电路，车灯
控制电路根据电池的工作状态以及电量信息，控制每个OLED发光屏幕的点亮状态，从而在
车灯中显示电动汽车的电池工作状态。该现有技术方案虽然实现了在车灯中显示电动汽车
的电池的电量，但是，该方案是在车灯中配置专门用于电量显示的OLED模块，不仅增加了成
本，而且其结构还要受到车灯空间的限制。
另一方面，现代汽车的车灯系统更倾向于把不同灯种集成化，例如，经PCT途径进
入中国的发明专利“用于机动车和机动车发光设备的驱动装置”(中国发明专利号：
ZL201280020360.7授权公告号：CN103502050B)公开了一种用于机动车的发光设备的驱动
装置，所述发光设备包含配设给方向指示器(转向信号灯)的至少一个发光二极管、配设给
其他灯种(特别是日间行车灯和/或位置灯)的至少一个发光二极管以及用于这些灯种的共
同的光学装置，其中，该驱动装置具有既用于方向指示器发光二极管又用于其他灯种发光
二极管的唯一的直流变压器以及根据控制信号来驱控直流变压器的控制单元。但是，在现
有的集成化车灯中，通常使用若干LED芯片串/并联连接构成提供某一功能(如转向信号灯
功能或者位置灯功能)的LED光源模块，然后通过控制装置的一条控制线路控制整个LED光
源模块同时点亮或熄灭，实现相应的灯光功能要求，因此现有的集成化车灯无法通过独立
控制每个LED芯片实现电量显示功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够显示电池电量的LED位置灯，解决上述电池电量
显示方案所存在的技术问题。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种显示电池电量的LED位置灯，包括LED光源模块，导光元件，灯具控制装置，以
及连接到汽车总线的汽车总线接口模块，其特征在于：
所述的LED光源模块包括若干颗可独立控制点亮模式的LED芯片，各LED芯片沿灯
具的长度方向均布在LED线路板上，所述的灯具控制装置通过插接件连接到LED光源模块，
独立控制各LED芯片的点亮状态；
所述的灯具控制装置通过汽车总线接口模块获取车辆电池电量参数和控制状态
信号，根据车辆电池电量参数和控制状态分别控制LED光源模块的每一颗LED芯片的点亮/
熄灭，实现车辆信号或电池电量显示功能：当车辆处于行驶状态时，所述LED光源模块的各
LED芯片同时点亮，提供位置灯功能；当车辆处于静止或充电状态时，所述LED光源模块的各
LED芯片按照电池电量比例顺序点亮或闪烁，提供电池电量显示功能，每一颗LED芯片代表
一个特定的电池电量百分比区间；
所述的导光元件是用于形成位置灯发光带并体现各LED芯片顺序点亮效果的光学
元件，各LED芯片发出的光线，通过导光元件的折射和反射，在导光元件前端形成满足位置
灯要求的漫射光，透过外配光镜形成车灯的位置灯发光区。
本发明的显示电池电量的LED位置灯的一种较佳的技术方案，其特征在于所述LED
光源模块通过LED线路板固定在导光元件的后方，导光元件形成的位置灯发光带为沿外配
光镜边缘布置的连续发光带，或者沿外配光镜边缘呈直线或弧形排布的发光点阵列。
本发明的显示电池电量的LED位置灯的一种更好的技术方案，其特征在于所述的
灯具控制装置独立控制每一颗LED芯片的光通量，能够使型号和性能参数均相同的各LED芯
片展现不同的亮度。
本发明的显示电池电量的LED位置灯的一种改进的技术方案，其特征在于所述的
控制状态信号包括电量显示模式信号，所述的灯具控制装置根据电量显示模式和车辆电池
电量参数控制各LED芯片的点亮、熄灭或闪烁状态，实现至少两种电量显示模式，其中：
电量显示模式I：处于某一电量百分比区间的LED芯片和所有百分比小于该百分比
区间的LED芯片均处于正常点亮状态；所有百分比大于该百分比区间的LED芯片均为熄灭状
态；
电量显示模式II：处于某一电量百分比区间的LED芯片处于正常光通量闪烁状态；
所有百分比小于该百分比区间的LED芯片均处于正常点亮状态；所有百分比大于该百分比
区间的LED芯片均处于低光通量点亮状态，其光通量小于正常工作的光通量。
本发明的显示电池电量的LED位置灯的一种进一步改进的技术方案，其特征在于
所述的灯具控制装置还包括无线通讯模块，所述LED位置灯能够通过无线通讯模块连接到
外部移动终端，通过外部移动终端能够远程遥控切换信号灯工作模式或显示电池电量。
本发明的另一个目的在于提供一种用于上述显示电池电量的LED位置灯的灯具控
制装置，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种用于上述显示电池电量的LED位置灯的灯具控制装置，其特征在于：
所述的灯具控制装置包括电量信号译码模块，电量显示控制模块，信号灯控制模
块，频闪/PWM信号模块，以及与所述LED芯片一一对应连接的若干LED驱动开关元件；
所述的电量信号译码模块通过汽车总线接口模块获取车辆电池电量参数，译码转
换为对应于每一颗LED芯片点亮状态的电量区间信号，传送到电量显示控制模块；
所述的电量显示控制模块通过与所述LED芯片一一对应的输出端，连接到对应的
LED驱动开关元件，通过LED驱动开关元件独立控制每一颗LED芯片的点亮/熄灭状态；
所述的频闪/PWM信号模块产生符合电量指示或警示信号要求的频闪控制信号，通
过电量显示控制模块控制各LED芯片的闪烁频率；
所述的汽车总线接口模块将功能选择信号传送给电量显示控制模块和信号灯控
制模块，根据功能选择信号控制灯具的工作状态：
当车辆处于行驶状态时，所述的灯具控制装置提供位置灯功能；所述的信号灯控
制模块通过汽车总线接口模块获取信号灯模式和信号灯状态，根据信号灯模式和信号灯状
态产生信号灯控制信号，通过电量显示控制模块传送给各LED驱动开关元件，同步控制全部
LED芯片的点亮或闪烁状态，实现车辆位置指示或警示信号功能；
当车辆处于充电或静止状态时，所述的灯具控制装置提供电池电量显示功能；所
述的电量显示控制模块根据电量区间信号控制各LED驱动开关元件的开关状态，沿着灯具
长度方向从最左边或最右边依次点亮多颗LED芯片，实现电池电量显示功能。
本发明的灯具控制装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的所述的频闪/
PWM信号模块在产生频闪控制信号的同时还提供控制LED光通量的PWM信号；通过调整PWM信
号占空比调节LED芯片的光通量，实现低光通量点亮或闪烁状态，所述的低光通量控制在正
常光通量的0～100％的范围。
本发明的灯具控制装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的电量信号译码
模块，电量显示控制模块和信号灯控制模块采用逻辑门集成电路连接组成；所述的LED驱动
开关元件采用MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED车灯专用恒流驱动集成电路。
本发明的灯具控制装置的一种改进的技术方案，其特征在于采用可编程逻辑器件
编程实现电量信号译码模块，电量显示控制模块和信号灯控制模块的逻辑控制功能；所述
的LED驱动开关元件采用MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED车灯专用恒流驱动集成电
路。
本发明的灯具控制装置的一种进一步改进的技术方案，其特征在于所述的灯具控
制装置采用单片机编程实现控制功能，所述的电量信号译码模块、电量显示控制模块、信号
灯控制模块和频闪/PWM信号模块是单片机存储器中存储的软件功能模块；所述的LED驱动
开关元件是连接在单片机IO端口的MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED恒流驱动集成
电路。
本发明的有益效果是：
1、本发明的显示电池电量的LED位置灯及其灯具控制装置，利用现有的LED位置灯
实现电动汽车电池电量的显示，驾驶人员无须进入车内就能够了解电池电量和充电状态，
极大地方便了车辆电池的日常维护和充电管理。
2、本发明的显示电池电量的LED位置灯及其灯具控制装置，可以通过软件编程实
现信号灯功能和电量显示功能的切换与控制，无须添加特殊的结构和额外的装置，能够在
几乎不增加成本和不改变车灯结构设计的条件下，实现向外界传递车辆的电池信息，便于
实现对现有车辆信号灯的改进升级。
附图说明
图1是本发明的显示电池电量的LED位置灯的示意图；
图2是本发明的显示电池电量的LED位置灯的LED光源的点亮顺序示意图；
图3是本发明的显示电池电量的LED位置灯的导光元件的结构图；
图4是本发明的显示电池电量的LED位置灯的导光元件的剖视图；
图5是本发明的显示电池电量的LED位置灯的灯具控制模块之控制原理图；
图6是本发明的灯具控制装置处于位置灯功能时的控制状态图；
图7是本发明的灯具控制装置处于电量显示模式I时的控制状态图；
图8是本发明的灯具控制装置处于电量显示模式II时的控制状态图；
图9是LED芯片处于不同点亮或闪烁状态时的电流波形示意图。
以上各图中的各部件的附图标记：1为LED光源模块，1-x为组成LED光源模块的一
组LED芯片，2为LED线路板，3为导光元件，4为安装支架，5为外配光镜，100为灯具控制装置，
110为电量信号译码模块，120为电量显示控制模块，130为信号灯控制模块，140为频闪/PWM
信号模块，15-x为LED驱动开关元件，其中，附图标记尾号x＝1～10。
具体实施方式
为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地
详细描述。
本发明的显示电池电量的LED位置灯的一个实施例如图1至图4所示，包括LED光源
模块1，导光元件3，灯具控制装置100，以及连接到汽车总线的汽车总线接口模块200，所述
的汽车总线是连接到车辆控制计算机的CAN总线或其它类型的汽车中央总线；
所述的LED光源模块1包括若干颗可独立控制点亮模式的LED芯片1-x，各LED芯片
沿灯具的长度方向均布在LED线路板2上，通过安装支架4装配在灯体上；所述的灯具控制装
置100通过插接件连接到LED光源模块1，独立控制各LED芯片1-x的点亮状态；所述的在LED
线路板2可以是整体或分体印刷电路板，图2和图3中，LED光源模块1包括10颗LED芯片，x＝1
～10分别对应于LED 1-1至LED 1-10；
所述的灯具控制装置100通过汽车总线接口模块200获取车辆电池电量参数和控
制状态信号，根据车辆电池电量参数和控制状态分别控制LED光源模块1的每一颗LED芯片
的点亮/熄灭，实现车辆信号或电池电量显示功能：当车辆处于行驶状态时，所述的LED光源
模块1的各LED芯片同时点亮，提供位置灯功能；当车辆处于静止或充电状态时，所述LED光
源模块1的各LED芯片按照电池电量比例顺序点亮或闪烁，提供电池电量显示功能，每一颗
LED芯片代表一个特定的电池电量百分比区间；
所述的导光元件3是用于形成位置灯发光带并体现各LED芯片顺序点亮效果的光
学元件，各LED芯片发出的光线，通过导光元件3的折射和反射，在导光元件3前端形成满足
位置灯要求的漫射光，透过外配光镜5形成车灯的位置灯发光区。
在图5所示的实施例中，车辆电池电量参数以二进制或BCD码的形式通过数据信号
线S1～S4传送到灯具控制装置100；控制状态信号通过数据信号线S5～S8传送到灯具控制装
置100，其中，电量显示模式信号S5用于控制电量显示模式，功能选择信号S6用于功能选择信
号灯或电量显示功能，信号灯模式S7用于控制信号灯的工作模式(点亮或闪烁)，信号灯状
态S8用于控制信号灯的开关状态。
根据图3和图4所示的本发明的显示电池电量的LED位置灯的实施例，所述LED光源
模块1通过LED线路板2固定在导光元件3的后方，导光元件3形成的位置灯发光带为沿车灯
外配光镜5边缘布置的连续发光带，或者沿外配光镜边缘呈直线或弧形排布的发光点阵列，
图3和图4仅为本发明的显示电池电量的LED位置灯的示意性展示，其具体造型可以根据车
灯的外形和装饰要求设计。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的一个实施例，所述的灯具控制装置100
独立控制每一颗LED芯片的光通量，能够使型号和性能参数均相同的各LED芯片展现不同的
亮度。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的一个实施例，所述的控制状态信号包
括电量显示模式信号，所述的灯具控制装置100根据电量显示模式和车辆电池电量参数控
制各LED芯片的点亮、熄灭或闪烁状态，实现至少两种电量显示模式，其中：
电量显示模式I：处于某一电量百分比区间的LED芯片1-x和所有百分比小于该百
分比区间的LED芯片(附图标记尾号小于x的LED芯片)均处于正常点亮状态；所有百分比大
于该百分比区间的LED芯片(附图标记尾号大于x的LED芯片)均为熄灭状态，参见图7所示的
本发明的灯具控制装置处于电量显示模式I时的控制状态图，其中，状态“0”表示LED熄灭，
状态“1”表示LED点亮；
电量显示模式II：处于某一电量百分比区间的LED芯片1-x处于正常光通量闪烁状
态，即LED芯片1-x按照频闪/PWM信号模块140产生的频闪控制信号的频率闪烁；所有百分比
小于该百分比区间的LED芯片(附图标记尾号小于x的LED芯片)均处于正常点亮状态；所有
百分比大于该百分比区间的LED芯片(附图标记尾号大于x的LED芯片)均处于低光通量点亮
状态，其光通量小于正常工作的光通量。在本实施例中，低光通量为正常光通量的50％光通
量，参见图8所示的本发明的灯具控制装置处于电量显示模式II时的控制状态图，其中，状
态“100％”表示LED处于全光通量闪烁状态，状态“1”表示LED全光通量点亮，状态“50％”表
示LED处于50％光通量点亮状态或者50％光通量闪烁状态。
作为本实施例的另一种可选电量显示模式，是将电量显示模式II中的低光通量点
亮状态替换为低光通量闪烁状态，即LED芯片以小于正常工作的光通量呈现闪烁状态。
作为上述实施例的一个具体应用，所述的电量显示模式I用于显示静止状态的电
池电量，电量显示模式II用于显示充电状态的电池电量，正常点亮状态的区间表示车辆电
池剩余的电量或已充入的电量，低光通量点亮状态(或者低光通量闪烁状态)的区间表示车
辆电池需要充电的电量。
LED芯片处于不同点亮或闪烁状态时的电流波形示意图如图9所示，其中闪烁状态
的闪烁频率为1Hz，为了避免闪烁低光通量状态的PWM信号频率通常≥1000Hz。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的一个优选的实施例，所述的灯具控制
装置100还包括无线通讯模块，所述位置灯能够通过无线通讯模块连接到外部移动终端，例
如通过4G信号或者WIFI等网络连接到手机或IPAD，车主可以通过外部移动终端远程遥控切
换信号灯工作模式或显示电池电量。
在图5所示的本发明的显示电池电量的LED位置灯的灯具控制装置100的实施例
中，所述的灯具控制装置100包括电量信号译码模块110，电量显示控制模块120，信号灯控
制模块130，频闪/PWM信号模块140，以及与所述LED芯片1-x一一对应连接的若干LED驱动开
关元件15-x；
所述的电量信号译码模块110通过汽车总线接口模块200获取车辆电池电量参数，
译码转换为对应于每一颗LED芯片1-x点亮状态的电量区间信号Dx，传送到电量显示控制模
块120；
所述的电量显示控制模块120通过与所述LED芯片1-x一一对应的输出端Gx，连接
到对应的LED驱动开关元件15-x，通过LED驱动开关元件15-x独立控制每一颗LED芯片1-x的
点亮/熄灭状态；在本实施例中，x＝1～10，分别对应于LED 1-1至LED 1-10；
所述的频闪/PWM信号模块140产生符合电量指示或警示信号要求的频闪控制信
号，通过电量显示控制模块120控制各LED芯片的闪烁频率；
所述的汽车总线接口模块200将功能选择信号S6传送给电量显示控制模块120和
信号灯控制模块130，根据功能选择信号S6控制灯具的工作状态：
当车辆处于行驶状态时，所述的灯具控制装置100提供位置灯功能；所述的信号灯
控制模块130通过汽车总线接口模块200获取信号灯模式S7和信号灯状态S8，根据信号灯模
式S7和信号灯状态S8产生信号灯控制信号，通过电量显示控制模块120传送给各LED驱动开
关元件15-x，控制全部LED芯片1-x同步点亮实现车辆位置指示功能，或者同步闪烁提供异
常停车状态的警示信号功能。参见图6所示的本发明的灯具控制装置处于位置灯功能时的
控制状态图，在该实施例中，位置灯的工作模式为闪烁模式，状态“0”表示LED熄灭，状态“1”
表示LED处于全光通量点亮状态(即正常点亮状态)。
当车辆处于充电或静止状态时，所述的灯具控制装置100提供电池电量显示功能；
所述的电量显示控制模块120根据电量区间信号Dx控制各LED驱动开关元件15-x的开关状
态，沿着灯具长度方向从最左边或最右边依次点亮多颗LED芯片1-x，实现电池电量显示功
能；在本实施例中，电池电量划分为10个等分的百分比区间，LED芯片1-1，1-2，1-3，1-4，1-
5，1-6，1-7，1-8，1-9，1-10分别代表10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，
100％的电池电量。
根据图5所示的本发明的显示电池电量的LED位置灯的实施例，所述的频闪/PWM信
号模块140在产生频闪控制信号的同时还提供控制LED光通量的PWM信号；通过调整PWM信号
占空比调节LED芯片的光通量，实现低光通量点亮或闪烁状态，可以将所述的低光通量控制
在正常光通量的0～100％的范围。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的一个实施例，所述的电量信号译码模
块110，电量显示控制模块120和信号灯控制模块130采用逻辑门集成电路的连接组成；所述
的LED驱动开关元件15-x采用MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED车灯专用恒流驱动集
成电路。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的另一个实施例，所述的灯具控制装置
100采用可编程逻辑器件(PLD，即Programmable Logic Device)编程实现电量信号译码模
块110，电量显示控制模块120和信号灯控制模块130的逻辑控制功能；所述的LED驱动开关
元件15-x采用MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED车灯专用恒流驱动集成电路。
根据本发明的显示电池电量的LED位置灯的另一个实施例，所述的灯具控制装置
100采用单片机编程实现控制功能，所述的电量信号译码模块110、电量显示控制模块120、
信号灯控制模块130和频闪/PWM信号模块140是单片机存储器中存储的软件功能模块；所述
的LED驱动开关元件15-x是连接在单片机IO端口的MOS功率器件组成的恒流开关电路或LED
恒流驱动集成电路。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的
技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例
所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。