CN102874190A

CN102874190A - 车用电源智能化管理系统及方法

Info

Publication number: CN102874190A
Application number: CN2012103945136A
Authority: CN
Inventors: 李建红
Original assignee: XIAMEN HANNASEN AUTOMOBILE ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: Honorsun Xiamen Data Co ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: CN102874190B

Abstract

本发明涉及属于汽车电子控制技术领域。本发明的一种车用电源智能化管理系统，包括：一微处理器MCU；一电源处理电路，其输入端连接至蓄电池及发动机电源，输出端连接至微处理器MCU；若干智能功率可控电路，其输入端连接至蓄电池及发动机电源和微处理器MCU，输出端连接至车辆外接ECU单元的供电端，该电路对蓄电池及发动机电源的电流电压进行检测，同时接受微处理器MCU的控制信号，并根据该控制信号调整功率输出，从而输出若干路可控输出以及恒压输出；一温度监控单元，置于电瓶仓和发动机仓的发热区，其输出端连接至微处理器MCU；一CAN通讯单元，其信号端连接车辆外接ECU单元和微处理器MCU。本发明适用于应用CAN总线技术的车辆。

Description

车用电源智能化管理系统及方法

技术领域

本发明涉及属于汽车电子控制技术领域，特别涉及一种车用电源智能化管理系统及方法，适用于应用CAN总线技术的车辆。

背景技术

目前随着汽车电子系统的发展，CAN总线（Controller Area Network-BUS，控制器局域网总线）技术已经在客车上广泛采用，采用CAN总线分布式模块化控制使车上的线束变得简单，同时车上的ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）单元数量越来越多，每一个ECU单元，都需要一个稳定的电源，同时还需要具有保护功能，如过流、过压及短路保护。

由于ECU单元数量增多，另外每个单元的供电条件不一样：如，有的ECU单元需要延时断电，有的需要通过增加一些逻辑控制，缓速器控制器需要增加车速控制，空调控制器需要增加转速控制等，有的单元需要常电来供电。如此多ECU单元需要采用不同的方式进行合理化管理，还要保持系统的低功耗，延长蓄电池的供电时间。因此采用传统方式几乎无法实现。

汽车上环境比较复杂，特别是电磁干扰比较严重，ECU单元对电磁干扰比较敏感。为了保证各ECU单元可靠地工作不会受到干扰，车上的电源至关重要，因此要求电源具有滤波作用及过压保护能力，保持电压相对稳定能给各ECU单元提供稳定干净的电源。

客车在车辆未启动和停车状态都由有蓄电池来供电，启动后由发电机给整车供电，同时给蓄电池充电，如果电源管理不当，都会造成蓄电池过充或放电，造成车辆无法启动，甚至造成蓄电池损坏。

由于车上的电器及ECU单元数量的不断增加，使系统功耗也大大增加，这就需要降低系统功耗和降低油耗，使系统资源达到合理分配与管理，达到节能减排的目的。因此，电源的合理分配与管理至关重要。

此外，车辆安全一直是广大用户最关心的问题，客车着火事件经常发生，甚至危及到人的生命，大部分原因是由于车辆电器线束或用电器局部短路、过流，传统保险丝无法及时熔断造成。因此，如何避免和预防车辆火灾的发生，是迫切解决的安全问题。同时，当CAN总线系统发生故障时，或控制系统瘫痪时，如何保证车辆的安全启动及行驶等，也是迫切需要解决的问题。

为此，有车用电源智能化管理系统的出现，例如公开号为CN101301858A、申请日为2008.5.13的发明专利，提出了一种用于CAN总线技术汽车的车载智能电源管理系统，该发明专利采用数字信号实现汽车功率电的通断控制，并对汽车蓄电池的状态检测，防止蓄电池过度放电，减少蓄电池的静态耗电。但是该专利中，主要采用多个继电器对各路功率供电线实现电流检测，其电路复杂；且多个智能继电器的协调性难以掌控，使得整个系统的稳定性受到很大的影响；另外，该专利并未对发动机的启动控制、空挡和应急启动进行监控和保护，仍然具有很大的安全隐患。由于在大电流控制情况下继电器可靠性比较低，自恢复保险丝对温度比较敏感，很难适应汽车环境及大电流控制；特别是针对整车电源控制无法保证其安全可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决已有技术的缺陷问题，提供一种电路结构简单、稳定、安全可靠、高性价比的车用电源智能化管理系统。本发明将各ECU单元模块的供电和状态诊断、蓄电池管理与发电机启动相关的大电流负载合理地整合到一个系统中，通过微处理器进行集中管理及控制；采用智能功率开关代替传统的保险丝和继电器，达到智能化管理、安全监控及故障诊断，提高车辆安全的目的；同时，因使用微处理器集中控制，整个系统协调性好、稳定性高，从而能克服现有技术的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的思路是：采用一种车用电源智能化管理系统进行管理。通过这套管理系统可以对整车电器的供电系统进行有效的、合理的分配与降低系统的静态功耗，对整车电器系统进行安全监控与保护，提高车辆安全性。同时，对整车电源进行处理，给各ECU单元提供一个稳定、干净、安全的电源供电系统，提高系统的电磁抗干扰能力。

具体的，本发明的技术方案是：一种车用电源智能化管理系统，包括：一微处理器MCU，对车辆外接ECU单元进行合理供电分配与管理控制；

一电源处理电路，其输入端连接至蓄电池及发动机电源，输出端连接至微处理器MCU，对蓄电池及发动机电源进行稳压、滤波处理；

若干智能功率可控电路，其输入端连接至蓄电池及发动机电源和微处理器MCU，输出端连接至车辆外接ECU单元的供电端，该智能功率可控电路对蓄电池及发动机电源的电流电压进行检测，同时接受微处理器MCU的控制信号，并根据该控制信号来调整功率输出，从而输出若干路可通过编程设置最大输出电流及逻辑控制状态（延时、通过车速及转速控制等）的可控输出以及恒压输出（主要给GPS车载终端和记录仪专用的，防止由于电压不稳定造成的重要数据丢失）；

一温度监控单元，置于电瓶仓和发动机仓的发热区，其输出端连接至微处理器MCU，将检测到的温度数据输出至微处理器MCU；

一CAN通讯单元，其信号端连接车辆外接ECU单元和微处理器MCU，将车辆外接ECU单元的信号输出至微处理器MCU。

作为一个进一步的技术方案，所述智能功率可控电路包括智能功率开关及其外围电路，具体的，包括智能功率开关U114、场效应管Q111、场效应管Q112、二极管D124、二极管D126、二极管D135、瞬态抑制二极管D161、稳压二极管DW106、电阻R158、电阻R156、电阻R160、电阻R162、电容C132、电容C145，二极管D124的正极连接至微处理器MCU，二极管D124的负极连接电阻R158的一端，电阻R158的另一端连接场效应管Q112的G极、场效应管Q111的D极以及电容C132的一端，电容C132的另一端、场效应管Q111的S极和场效应管Q112的S极接地，场效应管Q112的D极经过电阻R156连接至智能功率开关U114的IN管脚，场效应管Q111的G极连接稳压二极管DW106的负极、电阻R160的一端和电容C145的一端，稳压二极管DW106的正极和电容C145的另一端接地，电阻R160的另一端连接电阻R162的一端和二极管D126的负极，电阻R162的另一端接地，二极管D126的正极连接智能功率开关U114的IS管脚，智能功率开关U114的OUT管脚连接二极管D135的负极和瞬态抑制二极管D161的一端，二极管D135的正极和瞬态抑制二极管D161的另一端接地。

作为一个更进一步的技术方案，系统还包括一报警蜂鸣器，该报警蜂鸣器连接至微处理器MCU。作为一个更进一步的技术方案，所述微处理器MCU是型号为S08DZ60的微处理器。瞬态抑制二极管161选用型号为5KP36CA的瞬态抑制二极管。场效应管Q111和/或场效应管Q112选用BSS123型号的场效应管。

上述单元中，电源处理电路对蓄电池及发动机电源进行稳压、滤波处理，从而为微处理器MCU提供稳定可靠的电源。温度监控单元是由若干传感器实现，主要连接发动机仓温及电瓶仓温传感器，监控电瓶仓及发动机仓的温度，提供安全报警。CAN通讯单元的通讯信号输出端与CAN总线连接，CAN总线与车身系统及仪表连接。

一种使用上述车用电源智能化管理系统的管理方法，包括：一通过智能功率可控电路进行功率输出限定的保护步骤，一通过微处理器MCU对启动机进行启动控制和应急启动的控制及保护步骤，一通过微处理器MCU对车辆CAN总线故障进行检测的保护步骤，一通过电源处理电路对电池电压进行控制的保护步骤，一通过温度监控单元对发动机及电瓶仓温度进行检测的保护步骤，以及一通过CAN通讯单元和GPS车载终端将步骤中的数据转发到后台管理系统以进行远程诊断的步骤。

具体的，通过智能功率可控电路进行功率输出限定的保护步骤，具体是，通过智能功率可控电路采集系统总电流大小、各路负载输出电流大小，并设置系统允许的总电流阈值、各路负载输出电流阈值，如果超出总电流阈值或各路负载输出电流阈值，则通过智能功率开关对其进行限制管理。

通过微处理器MCU对启动机进行启动控制和应急启动的控制及保护步骤，具体是：当所述的微处理器MCU检测到车辆启动时，同时判断后启动开关、后熄火开关、后仓门开关和空挡开关是否均处于闭合状态，以及发动机转速是否为0，上述任一条件不满足则所述的智能功率可控电路均不能输出，从而保证启动系统的安全。

通过微处理器MCU对车辆CAN总线故障进行检测的保护步骤，具体是：当所述的微处理器MCU检测到车辆CAN总线由于发生故障不能通讯的故障状态，则采用应急启动方式使车辆行驶；其中应急启动原理如下：当车辆CAN总线发生故障时，此时所述的电源管理模块检测不到CAN总线数据，则自动切换到应急启动模式，此时强制打开发动机ECU供电，通过后起动开关启动车辆，通过后熄火开关熄火，启动保护照常有效。另外，在应急状态下电源管理模块内部报警蜂鸣器将报警，当CAN总线通讯正常时将自动恢复。

通过电源处理电路对电池电压进行控制的保护步骤，具体是：所述的电源处理电路内部设有由TVS管组成的大功率钳位电路，将蓄电池及发电机电源的电压钳位在一预设的电压值以下，以防止过压损坏整个系统，完全满足ISO7637标准。另外，电源管理模块的电源采用3级滤波处理，给MCU提供了一个稳定的电源，保证系统的稳定性及高抗干扰能力。

通过温度监控单元对发动机及电瓶仓温度进行检测的保护步骤，具体是：通过所述的温度监控单元采集发动机及电瓶仓温度状态，将采集到的状态数据发送至所述的微处理器MCU，微处理器MCU通过运算处理后将其直接转换成温度值，然后通过所述的CAN通讯单元发送给仪表，仪表将温度值通过显示设备（例如LCD显示器）进行显示，当温度异常时仪表直接发出报警信息提醒驾驶员，提高车辆安全。

本发明通过采用上述方案，将各ECU单元模块的供电、蓄电池管理与发电机启动相关的大电流负载合理地整合到一个系统中，通过微处理器MCU的集中管理及控制，实现智能化安全管理的目的。同时，因使用微处理器MCU集中控制，整个系统协调性好、稳定性高。系统采用智能功率开关代替传统继电器和保险丝，使可靠性和寿命大大提高，同时可大大减小系统体积；对电源进行处理大大提高系统电磁抗干扰能力。

另外在软件方面，本发明还对启动机进行启动控制和应急启动的控制及保护，对发动机的启动控制、空挡保护和应急启动进行远程监控及安全状态提醒，解决了一定的安全隐患，提高车辆安全性。

本发明不再采用继电器控制而采用智能功率开关，使得智能功率可控电路简洁易实现，从而使得整个系统体积小、响应速度快。

总的来说，本发明的系统保护功能齐全，如过压、过流、过温保护、短路保护、反接保护等可通过状态反馈，进行电流检测（内部自带不需要外部电流传感器）、电流限制及负载状态诊断(短路、开路及过载)，可靠性比较高。本发明采用CAN总线通讯，可方便和系统互连，达到资源共享，可进行灵活的控制。另外，本发明采用智能功率开关和各种保护措施都是为了提高整车的安全可靠性，降低事故发生的概率，如负载短路保护、电流限制启动保护、应急启动、总电流限制、远程诊断等。

附图说明

图1是本发明的实施例的系统原理方框图。

图2是本发明的实施例的电源管理模块组成框图。

图3是本发明的实施例的智能功率开关芯片内部原理图。

图4是本发明的实施例的智能功率可控电路的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

作为一个具体实施例，本发明的电源智能化管理系统，如图1和图2所示，包括一微处理器MCU、一电源处理电路、若干智能功率可控电路（通过智能功率开关实现，本实施例中使用了三种型号的智能功率开关：BTS50085、BTS740和BTS5210）、一温度监控单元（通过传感器采集电路实现）以及一CAN通讯单元。

本发明主要是给车辆外接各ECU单元进行供电与管理，电源输入端（即电源处理电路的电源端）连接车辆的蓄电池及发电机电源，功率输出端（即各智能功率开关）连接至车辆外接的各ECU单元供电端，输出若干路可通过编程设置最大输出电流及逻辑控制状态（延时、通过车速及转速控制等）的可控输出以及恒压输出（主要给GPS车载终端和记录仪专用的，防止由于电压不稳定造成的重要数据丢失）。开关输入（即开关采集电路）主要为了车辆启动提供启动条件、启动保护和反馈车辆的启动状态；传感器输入（即传感器采集电路）主要连接发动机仓温及电瓶仓温传感器，监控电瓶仓及发动机仓的温度，提供安全报警；CAN通讯单元与车身系统及仪表连接。电源管理模块中所需的各种控制逻辑均可通过CAN总线直接读取，电源管理模块的各种状态均可通过CAN总线直接传送给仪表显示，如系统总电流大小、各路负载输出电流大小、工作状态及故障诊断信息、电池电压，发动机及电瓶仓温度状态等，也可通过仪表参数设置界面对电源管理模块总电流大小及各路功率输出电流大小进行设置。电源管理模块的状态信息可通过CAN总线转发到GPS车载终端，再通过GPS车载终端的无线通讯（3G/GPRS）转发到后台管理系统，进行远程诊断。

该系统的电源输入端连接车辆的蓄电池及发电机电源，功率输出端连接至车辆的各ECU单元，输出若干路可通过编程设置最大输出电流以及恒压输出至车辆的各ECU单元。本实施例中，该系统设有7路大功率输出如图1：P1-P7，其中P1-P6主要给车身控制模块各ECU单元供电(前驱动模块、顶驱动模块、后驱动模块和配电模块)，P7直接控制起动机。每路输出电流最大70A，具有短路保护及过流限制，每路电流大小可通过CAN总线到仪表LCD显示屏实时显示及编程设置电流大小，即可根据实际应用需要来设置每一路输出过流保护的电流阀值来限制每路的最大输出电流。6路中功率输出U1-U6每路输出电流最大5.5A，具有短路保护及过流限制主要给发动机ECU、ECAS装置、欧四传感器、SCR后处理装置、缓速器控制器等ECU单元供电。其中U5输出接SCR后处理电源，U6接缓速器控制器。2路2.5A输出E1和E2控制总电源电磁阀和启动保护电磁阀，每路电流大小可通过CAN总线到仪表控制器实时显示，一路专用的24V恒压3A输出U0为GPS终端记录仪提供稳定的电源保证数据的可靠记录与传输。以上电源分配已通过大量的实际装车应用实验，可满足大部分车辆应用的要求。

针对以上输出的电源分配管理原理如下：正常情况下P3-P6及U0常输出，当点火开关打到ACC档时，电源管理模块通过CAN总线接收到ACC档的开关打开信号，通过内部逻辑处理，使E2输出打开总电源电磁开关，P1，P2输出，当接收到ACC档的开关关闭信号时将关闭P1，P2输出，E2将延时10S关闭，当点火开关打到ON档时, 电源管理模块通过CAN总线接收到ON档的开关打开信号，U1-U5输出，当接收到ON档的开关关闭信号时将关闭U1-U4，U5将延时20S关闭,U6输出条件，当车辆启动后，开始行驶，电源管理模块通过CAN总线检测到车速大于3公里时自动输出，小于3公里时自动关闭输出。车辆停车后，即钥匙开关及其他开关全部关闭后30S，系统将进行休眠状态，此时由仪表发送休眠指令发送到CAN总线，电源管理模块接收到休眠指令后将进入休眠状态，同时关闭P3、P5、P6只保留P4输出（提供前驱动模块唤醒条件），此时系统进入低功耗休眠状态。另外一种情况。当车辆在停车及非休眠状态，即处于电池供电时，电源管理模块将根据内部检测的电压状态进行判断，当电压小于22V时将强制关闭输出P1-P3、P5、P6，只保留P4输出，防止电池过放电，使车辆无法启动及延长电池的使用寿命。

电源管理模块作为核心模块，主要由电源处理电路，一包括微处理器MCU、一电源处理电路、一CAN总线通讯以及若干智能功率开关；电源处理电路、CAN总线通讯以及若干智能功率开关均连接至微处理器MCU。其中，微处理器MCU采用FREESCALE的微处理器S08DZ60。采用微处理器S08DZ60来进行逻辑运算处理及整个系统的控制。CAN总线通讯中的CAN总线收发器选用NXP的TJA1040，其具有较强的数据通信和抗干扰能力。电源管理模块还具有启动控制、启动保护和应急启动及蜂鸣报警、温度监控和远程故障诊断等功能。下面将分别介绍各单元的组成原理。

电源管理模块采用了智能功率开关来代替传统的保险丝和继电器，本实施例中，智能功率开关采用英飞凌的功率开关，具体采用了3种类型的智能功率开关，一种为BTS50085，单通道，最大电流为70A；一种为BTS740双通道单路最大电流为5.5A；另一种BTS5210 双通道单路最大电流2.5A。智能功率开关可进行短路保护，故障诊断及电流检测，可靠性性高，寿命长，体积小及多种保护功能，目前在汽车电子控制领域大量采用，完全取代保险丝和继电器，以上三种器件的功能原理一样，内部原理（BTS50085）见图3：恒压输出采用NCV3064，DC-DC稳压集成电路，保证在任何状态输出稳压到24V。

由图3分析可知：智能功率开关实际就是一个集成电路，内部包括门级驱动，MOSFET,电流传感器，温度传感器，过压检测、过压保护等电路，电荷泵等，原理如下：当IN脚有电流通过时，内部通过电荷等打开MOSFET,使MOSFET导通输出驱动负载，同时内部电流传感器根据负载状态在内部处理后反馈到IS端，IS外接一个电阻到地，负载电流大小就按照一定的反映到此电阻上，再通过AD运算就可以计算出电流大小。当IN脚有无电流通过时，MOSFET截止无输，下面将通过具体的电路来描述智能功率开关的控制、保护及电流检测原理。

如图4所示，智能功率可控电路包括智能功率开关及其外围电路，具体的，包括智能功率开关U114（BTS50085）、场效应管Q111、场效应管Q112、二极管D124、二极管D126、二极管D135、瞬态抑制二极管D161、稳压二极管DW106、电阻R158、电阻R156、电阻R160、电阻R162、电容C132、电容C145，二极管D124的正极连接至微处理器MCU，二极管D124的负极连接电阻R158的一端，电阻R158的另一端连接场效应管Q112的G极、场效应管Q111的D极以及电容C132的一端，电容C132的另一端、场效应管Q111的S极和场效应管Q112的S极接地，场效应管Q112的D极经过电阻R156连接至智能功率开关U114的IN管脚，场效应管Q111的G极连接稳压二极管DW106的负极、电阻R160的一端和电容C145的一端，稳压二极管DW106的正极和电容C145的另一端接地，电阻R160的另一端连接电阻R162的一端和二极管D126的负极，电阻R162的另一端接地，二极管D126的正极连接智能功率开关U114的IS管脚，智能功率开关U114的OUT管脚连接二极管D135的负极和瞬态抑制二极管D161的一端，二极管D135的正极和瞬态抑制二极管D161的另一端接地。其中，瞬态抑制二极管D161选用型号为5KP36CA的瞬态抑制二极管。场效应管Q111和场效应管Q112选用BSS123型号的场效应管。

上述电路中，IN5由微处理器MCU输出，当IN5管脚输入高电平时，场效应管Q112导通，把智能功率开关U114的IN管脚拉低，电流通过IN脚，智能功率开关U114的OUT管脚输出工作，工作所接负载电流通过IS脚反馈回来，IS脚通过所接电阻R162和电阻R160分压得到一个电压值，这个电压值随负载电流的变化而变化，并且成一定的线性关系，把智能功率开关U114的IS脚接到微处理器MCU的AD口，微处理器MCU通过判断智能功率开关U114的IS管脚的值来推算所接负载的电流值，然后通过CAN总线发到相关模块，执行相应操作，同时也可以利用采集智能功率开关U114的IS管脚的电压来限制最大输出电流，当微处理器MCU采集到所设定的输出电压值时，把IN5脚置低电平，则智能功率开关U114不输出，达到限制最大输出电流的目的，这里的场效应管Q111也是起一个硬件限制作用，可防止负载的瞬间电流冲击，如果负载瞬间电流冲击发生，则智能功率开关U114的IS电压升高，达到场效应管Q111的导通值，场效应管Q111导通，使场效应管Q112截止，达到控制输出的目的。当负载短路时，IS管脚反馈电流超过设定，关闭输出。

诊断原理：通过以上电流检测可以检测到负载的三种状态即开路、短路及正常输出，将每个负载的实时状态通过CAN总线发送给仪表，仪表通过LCD屏显示出来当前状态及各路输出电流大小。

电流可编程设置及总电流限制原理：当要设置某路电流输出大小，通过仪表电流设置界面设置参数，设置完成后仪表将通过CAN总线发送到电源管理模块，电源管理模块接收到新的参数值，然后直接覆盖原参数。达到参数设置的目的。各路输出电流的总和就是总电流，在参数设置中做了总电流限制，一般总电流限制在120A。（此参数设置权限只开放给车厂，而不开放给用户）

启动控制及保护系统：K1-K4，P7，E1构成安全启动部分，E1为启动保护电源，给启动机供电，当车辆正常启动后，将关闭启动电源，防止误启动造成动力系统损坏。启动时电源管理模块根据接收到CAN总线的数据和各开关状态来判断车辆是否启动，如车辆在启动时，需要判断ON挡，ST启动开关，后仓门开关和空挡开关，以上开关均闭合，在没有发动机转速情况下方可启动，任何一条件不满足时均不能输出，保证启动系统的安全。当车辆CAN总线由于发生故障不能通讯时，此时可采用应急启动方式，使车辆行驶。应急启动原理如下：当CAN总线发生故障时，此时电源管理模块检测不到CAN总线数据将自动切换到应急启动模式，此时将强制打开发动机ECU供电，可通过后起动开关启动车辆，通过后熄火开关熄火，启动保护照常有效。在应急状态下电源管理模块内部报警蜂鸣器将报警，当CAN总线通讯正常时将自动恢复。

温度监控系统：S1-S4为传感器输入主要为了监控发动机仓和电瓶仓温度，S1-S4经电源管理模块内部传感器电路处理后，送到MCU，MCU通过运算处理后直接转换成温度值，然后通过CAN总线发送给仪表，仪表将温度值直接通过LCD进行显示，当温度异常时仪表直接发出报警信息提醒驾驶员，提高车辆安全。

远程电源监控模块和电源管理模块通过CAN总线监控各单元模块的电流及工作状态，并进行运算处理后发送给仪表控制器，仪表控制器在将此数据通过动力CAN总线转发给GPS车载终端，GPS车载终端再通过自身的无线通讯发送到后台管理系统。如果车辆电源系统发生异常将有后台服务人员在通过GPS车载终端通知驾驶员进行安全检查，采取应急措施和通知维护人员现场处理，达到车辆安全管理的目的。

电源滤波及过压保护原理：在电源管理模块中电池及发电机电源进入模块先经过内部处理，内部设TVS管组成的大功率钳位电路，为了防止瞬间高压，可将电压钳位在36V以下，可防止过压损坏模块，可完全满足ISO7637标准。电源采用3级滤波处理，给MCU提供了一个稳定的电源，保证系统的稳定性及高抗干扰能力。

通过由上述智能功率器件控制，替代了传统的普通保险丝和继电器控制，采用先进的计算机控制技术和CAN总线的结合，达到电源的合理分配与管理，大大降低系统功耗、保护蓄电池、延长蓄电池的使用寿命、延长系统待机时间、减少了电源管理模块体积。另外，系统的输出不但可以带诊断功能、短路保护、最大输出电流限制，而且可以在仪表控制器上显示负载故障状态和每路输出工作的电流值和总电流，实现系统的高度智能化；把启动相关的负载都集中在这一个模块，提高功能模块的集中度，并带有应急启动功能，即可在整个CAN总线系统崩溃条件下，可以通过应急启动来启动车辆；另外，各种安全报警及安全防护措施也都大大提高了系统的可靠性及整车的安全性能。

通过微处理器MCU对启动机进行控制及保护的启动控制和应急启动的保护步骤，具体是：当检测到车辆启动时，同时判断后启动开关、后熄火开关、后仓门开关和空挡开关是否均处于闭合状态，以及发动机转速是否为0，上述任一条件不满足则均不能输出，从而保证启动系统的安全。

通过微处理器MCU对车辆CAN总线故障进行检测的保护步骤，具体是当检测到车辆CAN总线由于发生故障不能通讯的故障状态，则采用应急启动方式使车辆行驶；其中应急启动原理如下：当车辆CAN总线发生故障时，此时电源管理模块检测不到CAN总线数据，则自动切换到应急启动模式，此时强制打开发动机ECU供电，通过后起动开关启动车辆，通过后熄火开关熄火，启动保护照常有效。另外，在应急状态下电源管理模块内部报警蜂鸣器将报警，当CAN总线通讯正常时将自动恢复。

通过电源处理电路对电池电压进行控制的保护步骤，具体是电源处理电路内部设有由TVS管组成的大功率钳位电路，将蓄电池及发电机电源的电压钳位在一预设的电压值以下，以防止过压损坏电源管理模块，完全满足ISO7637标准。另外，电源管理模块的电源采用3级滤波处理，给MCU提供了一个稳定的电源，保证系统的稳定性及高抗干扰能力。

通过温度监控单元对发动机及电瓶仓温度进行检测的保护步骤，具体是通过温度监控单元采集发动机及电瓶仓温度状态，将采集到的状态数据发送至微处理器MCU，微处理器MCU通过运算处理后将其直接转换成温度值，然后通过CAN通讯单元发送给仪表，仪表将温度值直接通过显示模块（例如LCD显示器）进行显示，当温度异常时仪表直接发出报警信息提醒驾驶员，提高车辆安全。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种车用电源智能化管理系统，其特征在于：包括

一微处理器MCU，对车辆外接ECU单元进行合理供电分配与管理控制；

若干智能功率可控电路，其输入端连接至蓄电池及发动机电源和微处理器MCU，输出端连接至车辆外接ECU单元的供电端，该智能功率可控电路对蓄电池及发动机电源的电流电压进行检测，同时接受微处理器MCU的控制信号，并根据该控制信号来调整功率输出，从而输出若干路可通过编程设置最大输出电流及逻辑控制状态的可控输出以及恒压输出；

2.根据权利要求1所述的一种车用电源智能化管理系统，其特征在于：所述智能功率可控电路包括智能功率开关及其外围电路，具体的，包括智能功率开关U114、场效应管Q111、场效应管Q112、二极管D124、二极管D126、二极管D135、瞬态抑制二极管D161、稳压二极管DW106、电阻R158、电阻R156、电阻R160、电阻R162、电容C132、电容C145，二极管D124的正极连接至微处理器MCU，二极管D124的负极连接电阻R158的一端，电阻R158的另一端连接场效应管Q112的G极、场效应管Q111的D极以及电容C132的一端，电容C132的另一端、场效应管Q111的S极和场效应管Q112的S极接地，场效应管Q112的D极经过电阻R156连接至智能功率开关U114的IN管脚，场效应管Q111的G极连接稳压二极管DW106的负极、电阻R160的一端和电容C145的一端，稳压二极管DW106的正极和电容C145的另一端接地，电阻R160的另一端连接电阻R162的一端和二极管D126的负极，电阻R162的另一端接地，二极管D126的正极连接智能功率开关U114的IS管脚，智能功率开关U114的OUT管脚连接二极管D135的负极和瞬态抑制二极管D161的一端，二极管D135的正极和瞬态抑制二极管D161的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的一种车用电源智能化管理系统，其特征在于：系统还包括一报警蜂鸣器，该报警蜂鸣器连接至微处理器MCU。

4.根据权利要求1所述的一种车用电源智能化管理系统，其特征在于：所述微处理器MCU是型号为S08DZ60的微处理器。

5.一种车用电源智能化管理系统的管理方法，其特征在于：包括：一通过权利要求1-4任一所述的智能功率可控电路进行功率输出限定的保护步骤，一通过权利要求1-4任一所述的微处理器MCU对启动机进行控制及保护的启动控制和应急启动的保护步骤，一通过权利要求1-4任一所述的微处理器MCU对车辆CAN总线故障进行检测的保护步骤，一通过权利要求1-4任一所述的电源处理电路对电池电压进行控制的保护步骤，一通过权利要求1-4任一所述的温度监控单元对发动机及电瓶仓温度进行检测的保护步骤，以及一通过权利要求1-4任一所述的CAN通讯单元和GPS车载终端将步骤中的数据转发到后台管理系统以进行远程诊断的步骤。

6.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于：通过智能功率可控电路进行功率输出限定的保护步骤，具体是，通过智能功率可控电路采集系统总电流大小、各路负载输出电流大小，并设置系统允许的总电流阈值、各路负载输出电流阈值，如果超出总电流阈值或各路负载输出电流阈值，则通过智能功率开关对其进行限制管理。

7.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于：通过微处理器MCU对启动机进行启动控制和应急启动的控制及保护步骤，具体是：当所述的微处理器MCU检测到车辆启动时，同时判断后启动开关、后熄火开关、后仓门开关和空挡开关是否均处于闭合状态，以及发动机转速是否为0，上述任一条件不满足则所述的智能功率可控电路均不能输出，从而保证启动系统的安全。

8.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于：通过微处理器MCU对车辆CAN总线故障进行检测的保护步骤，具体是：当所述的微处理器MCU检测到车辆CAN总线由于发生故障不能通讯的故障状态，则采用应急启动方式使车辆行驶；其中应急启动原理如下：当车辆CAN总线发生故障时，此时所述的电源管理模块检测不到CAN总线数据，则自动切换到应急启动模式，此时强制打开发动机ECU供电，通过后起动开关启动车辆，通过后熄火开关熄火，启动保护照常有效。

9.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于：通过电源处理电路对电池电压进行控制的保护步骤，具体是：所述的电源处理电路内部设有由TVS管组成的大功率钳位电路，将蓄电池及发电机电源的电压钳位在一预设的电压值以下，以防止过压。

10.根据权利要求5所述的管理方法，其特征在于：通过温度监控单元对发动机及电瓶仓温度进行检测的保护步骤，具体是：通过所述的温度监控单元采集发动机及电瓶仓温度状态，将采集到的状态数据发送至所述的微处理器MCU，微处理器MCU通过运算处理后将其直接转换成温度值，然后通过所述的CAN通讯单元发送给仪表，仪表将温度值进行显示。