CN104742825A - 一种低功耗车身控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗车身控制器及其控制方法，其中，该低功耗车身控制器的控制方法包括以下步骤：步骤(1)：车身控制系统BCM上电后，汽车自动进入并保持正常模式；步骤(2)：开关采集模块采集车身控制开关信号，并传输至车身控制器，当BCM满足休眠条件，则进入休眠模式；步骤(3)：当BCM在休眠模式下发生外部中断唤醒时，进入正常模式；若BCM发生内部定时器中断唤醒，则进入临时唤醒模式；步骤(4)：当BCM在临时唤醒模式下发生外部中断唤醒，进入正常模式；若BCM在一定的时间内接收到有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式。

Description

一种低功耗车身控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，尤其涉及一种低功耗车身控制器及其控制方法。
背景技术
在直接由汽车蓄电池进行供电的电子控制单元(ECU)的设计中，低功耗设计是一个非常重要的组成部分，首先，如果解决不了低功耗问题，便会出现因为汽车在长期停放状态下，ECU耗尽电池电量，造成无法启动发动机的情形，其次，在节能、低碳理念日益深入人心的今天，降低ECU的功耗可以节省能源，为绿色环保贡献一份力量。
可程控的供电设计、软件休眠和唤醒设计是保证ECU满足低功耗要求的有效技术，通过对部分电路的供电电源进行程控，在进入低功耗模式时关闭该部分电路的供电电源，退出低功耗模式时打开该部分电路的供电电源，便可以有效降低ECU的功耗。
软件休眠和唤醒设计需要实现的功能包括：在满足休眠条件时禁能部分电路、设置唤醒条件后进入休眠模式，满足唤醒条件时退出休眠模式继续进行正常操作。同时，当被唤醒时，需要判断出是否是有效的唤醒有效还是被毛刺唤醒，当是毛刺唤醒时，CPU再次控制ECU进入休眠。
低功耗的车身控制器(BCM)中集成了远程无钥匙进入(RKE)功能，RKE模块的射频接收芯片在工作模式下消耗的电流比较大，为了实现整体的低功耗，必须在BCM进入低功耗时，同时禁能射频接收芯片使得它也同时进入低功耗模式。由于射频接收芯片在低功耗模式下无法进行遥控接收，而用户操控钥匙的时刻是随机的，在合理的用户体验要求下，用户按下钥匙，BCM就应该进行反应，所以需要设计一种RKE低功耗方法，使得BCM既可以满足低功耗要求，又可以迅速被遥控钥匙唤醒。
发明内容
为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种低功耗车身控制器及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种低功耗车身控制器的控制方法，包括以下步骤：
步骤(1)：车身控制器BCM上电后，自动进入并保持正常模式；
步骤(2)：开关采集模块采集车身控制开关信号，并传输至车身控制器内CPU的I/O端口，当BCM满足休眠条件，则进入休眠模式；
步骤(3)：当BCM在休眠模式下发生外部中断唤醒时，进入正常模式；若BCM发生内部定时器中断唤醒，则进入临时唤醒模式；
步骤(4)：当BCM在临时唤醒模式下发生外部中断唤醒，进入正常模式；若BCM在一定的时间内接收到有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式；
在所述临时唤醒模式中采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式的具体过程为：
在临时唤醒模式的默认时间Twake内进行第一级过滤，如果连续接收到的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；否则，延长临时唤醒模式的持续时间为2*Twake，进行第二级过滤；
在2*Twake时间内再次判断连续接收到的新的有效RKE数据位数，如果接收到的新的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；如果大于预设的数据位数，则延长临时唤醒模式的时间为(2*Twake+有效的RKE帧长度)，进行第三级过滤；
当(2*Twake+有效的RKE帧长度)时间结束时进行解码判断，如果RKE数据帧来自已配对钥匙，则进入正常模式，否则，返回休眠模式。
所述步骤(3)中BCM由休眠模式进入临时唤醒模式的具体过程为：
在BCM进入休眠模式时，禁能RKE射频接收功能，同时设置可唤醒CPU的内部定时器，将定时器的超时值设置为Tslp，然后CPU进入休眠模式；经过Tslp时间后，CPU被定时器唤醒，BCM进入临时唤醒模式，临时唤醒模式的默认持续时间为Twake。
所述CPU内部定时器的超时值Tslp的表达式为：
Tslp＝4*Twake。
所述CPU临时唤醒模式的默认时间Twake根据远程无钥匙进入功能RKE数据位宽时间Tbit决定：
Twake＝8*Tbit。
一种低功耗的车身控制器，包括CPU和电源管理模块，所述电源管理模块为所述低功耗车身控制器提供电能；
开关采集模块，其与CPU相连，用于检测用于具有休眠唤醒功能的开关的信号和车身普通开关信号；
负载控制模块，其与CPU相连，用于实现对车身负载的驱动控制；
RKE接收模块，其与CPU相连，用于实现远程无钥匙进入功能，若所述车身控制器BCM根据在临时唤醒模式下接收到的有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式。
所述电源管理模块，包括若干个可控子电源模块块和稳压子电源模块；每个所述可控子电源模块块，包括三极管，所述三极管的集电极连接二极管的阳极，二极管的阴极为所述可控子电源模块的输出端，三极管的集电极连接一个接地电容；所述三极管的发射极连接稳压子电源模块的输出端，发射极和基极之间并联一个电阻和电容，三极管的基极串接一个电阻，所述电阻的另一端连接一N沟道MOSFET的漏极；所述MOSFET的源极接地，栅极通过一个电阻连接至CPU的IO控制端。
所述开关采集模块包括唤醒源开关采集子模块和普通开关采集子模块；所述唤醒源开关采集子模块采集具有休眠唤醒功能的开关的信号，并输出至车身控制器的CPU，用于判断是否符合把BCM从休眠模式和临时唤醒模式唤醒的条件；所述普通开关采集子模块采集车身普通开关的信号，输出至车身控制器的CPU，用于检测不具备唤醒功能的开关的状态。
所述唤醒源开关采集子模块的输入端采集唤醒源开关的信号，并通过一个上拉电阻连接至一稳压子电源模块的输出端；所述唤醒源开关采集子模块的输入端还连接一个接地电容，该接地电容两端并联有一支路，该支路由两个分压电阻串联构成；两个分压电阻的连接点为唤醒源开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的CPU的I/O端口。
所述普通开关采集子模块的输入端采集普通开关的信号，并通过一个上拉电阻连接至一可控子电源模块的输出端；所述普通开关采集子模块的输入端还连接一个接地电容，该接地电容两端并联有一支路，该支路由两个分压电阻串联构成；两个分压电阻的连接点为普通开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的CPU的I/O端口。
所述车身负载，包括车灯、雨刮和车窗。
本发明的有益效果为：
(1)进行可程控电源设计，使得可以独立关断部分电路的供电；BCM满足低功耗条件时，CPU进入低功耗模式的同时，还可以关断部分外围电路的供电，节省了电流消耗。
(2)设计临时唤醒模式，可以判断低功耗模式期间是否存在有效的遥控钥匙操作，保证了遥控操作的灵敏性；
(3)通过临时唤醒模式中的三级过滤方法，BCM可以过滤掉RF空间干扰和非配对的遥控钥匙操作，保证了BCM不会被误唤醒，从而进一步降低了低功耗模式下的电流消耗。
附图说明
图1为本发明的低功耗车身控制器的结构框图；
图2为本发明的低功耗车身控制器的控制方法工作模式跳转图；
图3为本发明的可控12V电路图；
图4a)为本发明的以点火开关为例的唤醒源开关采集子模块电路图；
图4b)为本发明的以左转向开关为例的普通开关采集子模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种低功耗的车身控制器，包括CPU和电源管理模块，所述电源管理模块为所述低功耗车身控制器提供电能；开关采集模块，其与CPU相连，用于检测用于具有休眠唤醒功能的开关的信号和车身普通开关信号；负载控制模块，其与CPU相连，用于实现对车身负载的驱动控制；RKE接收模块，其与CPU相连，用于实现远程无钥匙进入功能，所述车身控制器BCM根据在临时唤醒模式下接收到的有效的RKE数据流，采用三级过滤来避免BCM被误唤醒，从而降低低功耗模式下的电流消耗。所述车身负载，包括车灯、雨刮和车窗。
如图2所示，本发明的低功耗车身控制器的控制方法，包括以下步骤：
步骤(1)：车身控制器BCM上电后，自动进入并保持正常模式；
步骤(2)：开关采集模块采集车身控制开关信号，并传输至车身控制器内CPU的I/O端口，当BCM满足休眠条件，则进入休眠模式；
步骤(3)：当BCM在休眠模式下发生外部中断唤醒时，进入正常模式；若BCM发生内部定时器中断唤醒，则进入临时唤醒模式；
步骤(4)：当BCM在临时唤醒模式下发生外部中断唤醒，进入正常模式；若BCM在一定的时间内接收到有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式；
在所述临时唤醒模式中采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式的具体过程为：
在临时唤醒模式的默认时间Twake内进行第一级过滤，如果连续接收到的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；否则，延长临时唤醒模式的持续时间为2*Twake，进行第二级过滤；
在2*Twake时间内再次判断连续接收到的新的有效RKE数据位数，如果接收到的新的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；如果大于预设的数据位数，则延长临时唤醒模式的时间为(2*Twake+有效的RKE帧长度)，进行第三级过滤；
当(2*Twake+有效的RKE帧长度)时间结束时进行解码判断，如果RKE数据帧来自已配对钥匙，则进入正常模式，否则，返回休眠模式。
所述步骤(3)中BCM由休眠模式进入临时唤醒模式的具体过程为：
在BCM进入休眠模式时，禁能RKE射频接收功能，同时设置可唤醒CPU的内部定时器，将定时器的超时值设置为Tslp，然后CPU进入休眠模式；经过Tslp时间后，CPU被定时器唤醒，BCM进入临时唤醒模式，临时唤醒模式的默认持续时间为Twake。
所述CPU内部定时器的超时值Tslp：Tslp＝4*Twake，其中，CPU内部定时器的临时唤醒模式的默认时间Twake根据远程无钥匙进入功能RKE数据位宽时间Tbit决定：Twake＝8*Tbit。
如图3所示，本实施例针对12V电动汽车，其电源管理模块，包括两个可控子电源模块块和两个稳压子电源模块；其中，两个稳压子电源模块均为DC/DC电源模块，其输出电压分别为12V电压和5V电压；两个可控子电源模块的结构相同，其输出电压分别为可控12V电压和可控5V电压。
本实施例设计两个可控子电源模块，以实现BCM进入休眠模式时禁能部分电路的供电和进入正常模式时恢复供电。两个可控子电源模块包括可控12V和可控5V两种电压水平，其中，可控12V为普通开关采集电路提供电压基准，可控5V为其它在休眠期间可以关闭的5V逻辑电路提供电源。可控12V和可控5V的电路设计原理相同，通过CPU的IO管脚控制MOS管的通断，实现电源的程控。
可控12V电源模块，包括三极管Q1，所述三极管Q1的集电极连接二极管D的阳极，二极管D的阴极连接至可控12V电压端，三极管Q1的集电极连接电容C1接地；所述三极管Q1的发射极连接12V蓄电池，发射极和基极之间并联一电阻R2和电容C2，所述三极管Q1的基极串接电阻R1，所述电阻R1的另一端连接MOS管Q2的漏极；所述MOS管Q2的栅极通过电阻R3连接至CPU的IO管脚控制端；当IO管脚为高电平时，可控12V有电压输出，打开可控12V；当IO管脚为低电平时，可控12V电源模块没有电压输出，关闭可控12V。
可控5V电源模块与可控12V电源模块的结构相同，不再累述。
开关采集模块包括唤醒源开关采集子模块和普通开关采集子模块；所述唤醒源开关采集子模块采集具有休眠唤醒功能的开关的信号，并输出至车身控制器的CPU，用于判断是否符合把BCM从休眠模式和临时唤醒模式唤醒的条件；所述普通开关采集子模块采集车身普通开关的信号，输出至车身控制器的CPU，用于检测车身负载的开关状态。
实际需要采集的开关较多，以图4a)和图4b)分别所示的点火开关和左转向开关为例。如图4a)所示，本实施例中唤醒源开关采集子模块采集具有休眠唤醒功能的点火开关信号。
唤醒源开关采集子模块的输入端采集唤醒源开关的信号，并通过电阻R4连接至12V蓄电池；所述唤醒源开关采集子模块的输入端还连接电容C3接地，电容C3两端并联有一支路，该支路由电阻R5和电阻R6串联构成；电阻R5和电阻R6的连接点为唤醒源开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的I/O端口。
如图4b)所示，本实施例中普通开关采集子模块采集以左转向开关为例的普通开关的信号。
普通开关采集子模块的输入端采集普通开关的信号，并通过电阻R7连接至可控12V电压端；所述普通开关采集子模块的输入端还连接电容C4接地，电容C4两端并联有一支路，该支路由电阻R8和电阻R9串联构成；电阻R8和电阻R9的连接点为普通开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的I/O端口。
为了实现整体的低功耗，本发明针对部分电路设计了可程控供电电源，针对遥控钥匙唤醒功能设计了RKE低功耗方案，针对低功耗模式下可能被毛刺唤醒设计了临时唤醒模式以消除毛刺唤醒，最终大幅度降低了BCM的整体休眠电流，同时可以很灵敏地从休眠模式唤醒。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种低功耗车身控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：车身控制器BCM上电后，自动进入并保持正常模式；
步骤(2)：开关采集模块采集车身控制开关信号，并传输至车身控制器内CPU的I/O端口，当BCM满足休眠条件，则进入休眠模式；
步骤(3)：当BCM在休眠模式下发生外部中断唤醒时，进入正常模式；若BCM发生内部定时器中断唤醒，则进入临时唤醒模式；
步骤(4)：当BCM在临时唤醒模式下发生外部中断唤醒，进入正常模式；若BCM在一定的时间内接收到有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式；
在所述临时唤醒模式中采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式的具体过程为：
在临时唤醒模式的默认时间Twake内进行第一级过滤，如果连续接收到的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；否则，延长临时唤醒模式的持续时间为2*Twake，进行第二级过滤；
在2*Twake时间内再次判断连续接收到的新的有效RKE数据位数，如果接收到的新的有效RKE数据位数小于预设的数据位数，返回休眠模式；如果大于预设的数据位数，则延长临时唤醒模式的时间为(2*Twake+有效的RKE帧长度)，进行第三级过滤；
当(2*Twake+有效的RKE帧长度)时间结束时进行解码判断，如果RKE数据帧来自已配对钥匙，则进入正常模式，否则，返回休眠模式。
2.如权利要求1所述的低功耗的车身控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中BCM由休眠模式进入临时唤醒模式的具体过程为：
在BCM进入休眠模式时，禁能RKE射频接收功能，同时设置可唤醒CPU的内部定时器，将定时器的超时值设置为Tslp，然后CPU进入休眠模式；经过Tslp时间后，CPU被定时器唤醒，BCM进入临时唤醒模式，临时唤醒模式的默认持续时间为Twake。
3.如权利要求2所述的低功耗的车身控制系统的控制方法，其特征在于，所述CPU内部定时器的超时值Tslp的表达式为：
Tslp＝4*Twake。
4.如权利要求3所述的低功耗的车身控制系统的控制方法，其特征在于，所述CPU临时唤醒模式的默认时间Twake根据远程无钥匙进入功能RKE数据位宽时间Tbit决定：
Twake＝8*Tbit。
5.一种基于如权利要求1所述的控制方法的低功耗的车身控制器，其特征在于，包括CPU和电源管理模块，所述电源管理模块为所述低功耗车身控制器提供电能；
开关采集模块，其与CPU相连，用于检测用于具有休眠唤醒功能的开关的信号和车身普通开关信号；
负载控制模块，其与CPU相连，用于实现对车身负载的驱动控制；
RKE接收模块，其与CPU相连，用于实现远程无钥匙进入功能，若所述车身控制器BCM根据在临时唤醒模式下接收到的有效的RKE数据流，采用三级过滤方法来判断是否进入正常模式。
6.如权利要求5所述的一种低功耗的车身控制器，其特征在于，所述电源管理模块，包括若干个可控子电源模块块和稳压子电源模块；每个所述可控子电源模块块，包括三极管，所述三极管的集电极连接二极管的阳极，二极管的阴极为所述可控子电源模块的输出端，三极管的集电极连接一个接地电容；所述三极管的发射极连接稳压子电源模块的输出端，发射极和基极之间并联一个电阻和电容，三极管的基极串接一个电阻，所述电阻的另一端连接一N沟道MOSFET的漏极；所述MOSFET的源极接地，栅极通过一个电阻连接至CPU的IO控制端。
7.如权利要求6所述的一种低功耗的车身控制器，其特征在于，所述开关采集模块包括唤醒源开关采集子模块和普通开关采集子模块；
所述唤醒源开关采集子模块采集具有休眠唤醒功能的开关的信号，并输出至车身控制器的CPU，用于判断是否符合把BCM从休眠模式和临时唤醒模式唤醒的条件；
所述普通开关采集子模块采集车身普通开关的信号，输出至车身控制器的CPU，用于检测不具备唤醒功能的开关的状态。
8.如权利要求7所述的一种低功耗的车身控制器，其特征在于，所述唤醒源开关采集子模块的输入端采集唤醒源开关的信号，并通过一个上拉电阻连接至一稳压子电源模块的输出端；所述唤醒源开关采集子模块的输入端还连接一个接地电容，该接地电容两端并联有一支路，该支路由两个分压电阻串联构成；两个分压电阻的连接点为唤醒源开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的CPU的I/O端口。
9.如权利要求7所述的一种低功耗的车身控制器，其特征在于，所述普通开关采集子模块的输入端采集普通开关的信号，并通过一个上拉电阻连接至一可控子电源模块的输出端；所述普通开关采集子模块的输入端还连接一个接地电容，该接地电容两端并联有一支路，该支路由两个分压电阻串联构成；两个分压电阻的连接点为普通开关采集子模块的输出端，并连接至车身控制器的CPU的I/O端口。
10.如权利要求5所述的一种低功耗车身控制器，其特征在于，所述车身负载，包括车灯、雨刮和车窗。
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