CN105717841A - 一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法 - Google Patents
一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法，电路包括第一MOS晶体管、第一直流斩波器、电源管理单元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二MOS晶体管、逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器、第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端。本发明不仅能通过硬线信号进行系统唤醒，而且能满足远程休眠或唤醒的需求以及CAN休眠或唤醒的需求，功能更全面且电路结构简单，成本低；休眠时能通过使第一MOS晶体管和第一MOS晶体管处于截止状态且使硬线信号端处于悬空状态的方式来降低静态电流。本发明可广泛应用于电源领域。
Description
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其是一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法。
背景技术
电动汽车具有零排放、能源利用率高、结构简单、噪音小以及平抑电网峰谷差等优点，得到了越来越多人的持续关注，大力发展电动汽车已经成为我国一个意义重大、长远的战略考虑。在当前互联网+的时代，电动汽车中控系统（VehicleContrlSystem）不仅关系到传统汽车的中央控制，还涉及到用户与互联网间的互通互联，其性能的好坏，直接关系到电动汽车的整车性能。而中控系统的电源是否合理和可靠，又直接影响到电动汽车中控系统的可靠运行与否。
现有技术中，汽车中控系统的电源电路大部分采用了直流斩波器（DC/DC）加线性稳压器（LDO）的方式，并且仅通过硬线信号（ACC）进行唤醒。而对于电动汽车中控系统来说，这种方案有如下缺点：（1）无法满足远程休眠/唤醒需求（如4G休眠/唤醒）；（2）无法满足CAN休眠/唤醒需求；（3）电路复杂度大；（4）成本高；（5）低静态电流和安全的要求难以满足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种功能全面、电路简单、成本低和静态电流低的，电动汽车中控系统电源电路。
本发明的另一目的在于：提供一种功能全面、安全和可靠的，电动汽车中控系统电源电路的实现方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种电动汽车中控系统电源电路，包括第一MOS晶体管、第一直流斩波器、电源管理单元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二MOS晶体管、逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器、第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端，所述电池信号端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接，所述硬线信号端与单片机的AD采样端连接，所述开门信号端与逻辑或门的第一输入端连接，所述高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端均与CAN芯片连接；所述第一MOS晶体管的第二输入端与单片机的第一GPIO接口连接，所述第一MOS晶体管的输出端依次通过第一直流斩波器和电源管理单元进而与多媒体处理系统的输入端连接，所述多媒体处理系统与单片机连接；所述第一线性稳压器的使能端与逻辑或门的输出端连接，所述第一线性稳压器的输出端分别与CAN芯片的第二输入端和第二线性稳压器的输入端连接，所述第二线性稳压器的输出端分别与单片机的输入端以及CAN芯片的第三输入端连接，所述CAN芯片的输出端与第二MOS晶体管的第二输入端连接，第二MOS晶体管的输出端与逻辑或门的第二输入端连接；所述单片机的第二GPIO接口与4G通信模块的唤醒信号输入端连接，所述单片机的第三GPIO接口与逻辑或门的第三输入端连接，所述4G通信模块的唤醒信号输出端与逻辑或门的第四输入端连接；所述第二直流斩波器的输出端分别与4G通信模块的第一输入端以及第三线性稳压器的输入端连接，所述第三线性稳压器的输出端与4G通信模块的第二输入端连接。
进一步，还包括第一防反接单元，所述第一防反接单元的输入端与电池信号端连接，所述第一防反接单元的输出端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接。
进一步，还包括第二防反接单元和阻容滤波单元，所述硬线信号端依次通过第二防反接单元和阻容滤波单元进而与单片机的AD采样端连接。
进一步，所述第一防反接单元和第二防反接单元均采用二极管。
进一步，所述第一线性稳压器、第二线性稳压器和第三线性稳压器均采用NCV8674稳压器芯片，所述CAN芯片采用TJA1043芯片，所述4G通信模块采用SLM630B芯片。
本发明所采取的另一技术方案是：
一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，包括以下步骤：
S1.获取中控系统电源电路的控制指令；
S2.根据控制指令以及设定的安全优先级要求对中控系统的电源进行唤醒操作或休眠操作；
所述中控系统电源电路的控制指令包括但不限于正常模式控制指令、CAN总线模式控制指令和远程模式控制指令，所述设定的安全优先级要求满足：正常模式控制指令的安全优先级＞CAN总线模式控制指令的安全优先级＞远程模式控制指令的安全优先级，所述正常模式控制指令包括但不限于驾驶员开门触发的高电平信号和驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，所述CAN总线模式控制指令包括但不限于CAN芯片检测到的唤醒帧和CAN总线上发送来的休眠指令，所述远程模式控制指令包括但不限于4G通信模块接收到的网络侧信号和4G通信模块接收到的远程休眠指令。
进一步，所述步骤S2具体为：
若正常模式控制指令为驾驶员开门触发的高电平信号，则对中控系统的电源进行正常唤醒操作，使中控系统电源电路进入正常上电流程，所述正常上电流程的具体过程为：先通过逻辑或门使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束正常上电流程；
若正常模式控制指令为驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，则对中控系统的电源进行正常休眠操作，使中控系统电源电路进入正常下电流程，所述下电流程的具体过程为：单片机检测到驾驶员钥匙关闭时硬线信号由高变为悬空的变化后，通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
进一步，所述步骤S2具体为：
当CAN总线模式控制指令为CAN芯片检测到的唤醒帧时，判断唤醒帧是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN唤醒操作，使中控系统电源电路进入CAN唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN唤醒流程的具体过程为：让CAN芯片的INH脚输出高电平，该高电平经过第二MOS晶体管和逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束CAN唤醒流程；
当CAN总线模式控制指令为CAN总线上发送来的CAN休眠指令时，判断CAN休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN休眠操作，使中控系统电源电路进入CAN休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
进一步，所述步骤S2具体为：
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的网络侧信号时，判断网络侧信号是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程唤醒操作，使中控系统电源电路进入远程唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程唤醒流程的具体过程为：4G通信模块主动拉高唤醒信号输出端的信号，该信号经过逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束远程唤醒流程；
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的远程休眠指令时，判断远程休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程休眠操作，使中控系统电源电路进入远程休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
本发明的电源电路的有益效果是：包括第一MOS晶体管、第一直流斩波器、电源管理单元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二MOS晶体管、逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器和第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端，不仅能通过硬线信号进行系统唤醒，而且能通过单片机、逻辑或门、第一MOS晶体管、第二MOS晶体管与CAN芯片以及4G通信模块的配合满足远程休眠或唤醒的需求以及CAN休眠或唤醒的需求，功能更全面且电路结构简单，成本低；休眠时能通过使第一MOS晶体管和第一MOS晶体管处于截止状态且使硬线信号端处于悬空状态的方式来降低静态电流。
本发明的方法的有益效果是：根据控制指令以及设定的安全优先级要求对中控系统的电源进行唤醒操作或休眠操作，控制指令包括但不限于正常模式控制指令、CAN总线模式控制指令和远程模式控制指令，能通过正常模式、远程模式和CAN总线模式这三种方式来实现中控系统电源的唤醒与休眠，功能更全面；设定的安全优先级要求满足：正常模式控制指令的安全优先级＞CAN总线模式控制指令的安全优先级＞远程模式控制指令的安全优先级，为正常模式、远程模式和CAN总线模式增设了安全优先度，保证了电动汽车中控系统的安全和可靠运行。进一步，正常模式、远程模式和CAN总线模式这三种模式在对中控系统的电源进行休眠操作时，第一MOS晶体管和第一MOS晶体均管处于截止状态且硬线信号端处于悬空状态，中控系统的静态电流较小，大大减小了对电池的容量要求。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车中控系统电源电路的整体结构框图；
图2为本发明一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法的步骤流程图。
附图标记：Battery、电池信号端；ACC、硬线信号端；Dooraction、开门信号端；CANH、高电平CAN总线端；CANL、低电平CAN总线端；D1、第一防反接单元的二极管；D2、第二防反接单元的二极管；UART、UART总线接口；AD、单片机的AD采样端；GPIO_1、第一GPIO接口；GPIO_2、第二GPIO接口；GPIO_3、第三GPIO接口；EN、使能端；Wake_in、4G通信模块的唤醒信号输入端；Wake_out、4G通信模块的唤醒信号输出端。
具体实施方式
参照图1，一种电动汽车中控系统电源电路，包括第一MOS晶体管、第一直流斩波器、电源管理单元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二MOS晶体管、逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器、第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端，所述电池信号端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接，所述硬线信号端与单片机的AD采样端连接，所述开门信号端与逻辑或门的第一输入端连接，所述高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端均与CAN芯片连接；所述第一MOS晶体管的第二输入端与单片机的第一GPIO接口连接，所述第一MOS晶体管的输出端依次通过第一直流斩波器和电源管理单元进而与多媒体处理系统的输入端连接，所述多媒体处理系统与单片机连接；所述第一线性稳压器的使能端与逻辑或门的输出端连接，所述第一线性稳压器的输出端分别与CAN芯片的第二输入端和第二线性稳压器的输入端连接，所述第二线性稳压器的输出端分别与单片机的输入端以及CAN芯片的第三输入端连接，所述CAN芯片的输出端与第二MOS晶体管的第二输入端连接，第二MOS晶体管的输出端与逻辑或门的第二输入端连接；所述单片机的第二GPIO接口与4G通信模块的唤醒信号输入端连接，所述单片机的第三GPIO接口与逻辑或门的第三输入端连接，所述4G通信模块的唤醒信号输出端与逻辑或门的第四输入端连接；所述第二直流斩波器的输出端分别与4G通信模块的第一输入端以及第三线性稳压器的输入端连接，所述第三线性稳压器的输出端与4G通信模块的第二输入端连接。
其中，第一直流斩波器，用于将经过第一MOS晶体管后的电池信号转换为5V电压。
电源管理单元，用于将第一直流斩波器输出的5V电压转换为3.3V、1.8V和1.5V这三种电压，以为多媒体处理系统供电。
第一线性稳压器，用于将电池信号转换为5V电压，以分别为CAN芯片和第二线性稳压器供电。
第二线性稳压器，用于将第一线性稳压器输出的5V电压转换为3.3V，以分别为单片机和CAN芯片供电。
第三直流斩波器，用于将电池信号转换为3.3V电压，以分别为4G通信模块和第三线性稳压器供电。
第三线性稳压器，用于将第二线性稳压器输出的3.3V电压转换为1.8V，以为4G通信模块供电。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括第一防反接单元，所述第一防反接单元的输入端与电池信号端连接，所述第一防反接单元的输出端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接。
参照图1，进一步作为优选的实施方式，还包括第二防反接单元和阻容滤波单元，所述硬线信号端依次通过第二防反接单元和阻容滤波单元进而与单片机的AD采样端连接。
进一步作为优选的实施方式，所述第一防反接单元和第二防反接单元均采用二极管。
进一步作为优选的实施方式，所述第一线性稳压器、第二线性稳压器和第三线性稳压器均采用NCV8674稳压器芯片，所述CAN芯片采用TJA1043芯片，所述4G通信模块采用SLM630B芯片。
参照图2，一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，包括以下步骤：
S1.获取中控系统电源电路的控制指令；
S2.根据控制指令以及设定的安全优先级要求对中控系统的电源进行唤醒操作或休眠操作；
所述中控系统电源电路的控制指令包括但不限于正常模式控制指令、CAN总线模式控制指令和远程模式控制指令，所述设定的安全优先级要求满足：正常模式控制指令的安全优先级＞CAN总线模式控制指令的安全优先级＞远程模式控制指令的安全优先级，所述正常模式控制指令包括但不限于驾驶员开门触发的高电平信号和驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，所述CAN总线模式控制指令包括但不限于CAN芯片检测到的唤醒帧和CAN总线上发送来的休眠指令，所述远程模式控制指令包括但不限于4G通信模块接收到的网络侧信号和4G通信模块接收到的远程休眠指令。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2具体为：
若正常模式控制指令为驾驶员开门触发的高电平信号，则对中控系统的电源进行正常唤醒操作，使中控系统电源电路进入正常上电流程，所述正常上电流程的具体过程为：先通过逻辑或门使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束正常上电流程；
若正常模式控制指令为驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，则对中控系统的电源进行正常休眠操作，使中控系统电源电路进入正常下电流程，所述下电流程的具体过程为：单片机检测到驾驶员钥匙关闭时硬线信号由高变为悬空的变化后，通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2具体为：
当CAN总线模式控制指令为CAN芯片检测到的唤醒帧时，判断唤醒帧是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN唤醒操作，使中控系统电源电路进入CAN唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN唤醒流程的具体过程为：让CAN芯片的INH脚输出高电平，该高电平经过第二MOS晶体管和逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束CAN唤醒流程；
当CAN总线模式控制指令为CAN总线上发送来的CAN休眠指令时，判断CAN休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN休眠操作，使中控系统电源电路进入CAN休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2具体为：
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的网络侧信号时，判断网络侧信号是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程唤醒操作，使中控系统电源电路进入远程唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程唤醒流程的具体过程为：4G通信模块主动拉高唤醒信号输出端的信号，该信号经过逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束远程唤醒流程；
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的远程休眠指令时，判断远程休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程休眠操作，使中控系统电源电路进入远程休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参照图1和图2，本发明的第一实施例：
针对现有技术中控系统唤醒或休眠方式单一、电路复杂、成本高和静态电路高的问题，本发明提出了一种全新的电动汽车中控系统电源电路。本发明的电动汽车中控系统电源电路，能通过正常模式、远程模式和CAN总线模式这三种方式实现电动汽车中控系统的休眠/唤醒，同时充分考虑了电动汽车中控系统各种功能和安全需要，为提高电动汽车中控系统的可靠性和稳定性提供了有力保障。
本发明电动汽车中控系统电源电路的主要工作过程包括：
1.正常上电/下电流程：
（1）正常上电：驾驶员开门触发Dooraction动作输出高电平信号，通过逻辑或门使能第一线性稳压器后将电池电压Battery（其通过二极管D1进行防反接）转换成5V，再经过第二线性稳压器转成3.3V后供单片机上电工作；单片机初始化完成后，GPIO_3输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；GPIO_1输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时GPIO_2输出高电平唤醒4G通信模块正常工作，上电流程结束。
（2）正常下电：驾驶员钥匙关闭时，ACC信号（其通过二极管D2进行防反接）由高变为悬空，单片机检测到该变化后，UART总线下发“关机”命令给多媒体处理系统的CPU，而该CPU在保存相关数据后通过UART总线反馈“Ready”信息给单片机；接着，GPIO_1输出低电平关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电；同时GPIO_2输出低电平使4G通信模块进入低功耗睡眠模式(进入睡眠模式后Wake_out输出低电平)；最后GPIO_3输出低电平关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN下电，下电流程结束。
2.CAN休眠/唤醒模式：
（1）CAN唤醒：CAN芯片检测到唤醒帧时候，INH脚输出高电平，经过第二MOS晶体管和逻辑或门后使能第一线性稳压器，使单片机正常上电；单片机初始化完成后，GPIO_3输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；GPIO_1输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，GPIO_2输出高电平唤醒4G通信模块正常工作，唤醒流程结束。
（2）CAN休眠：CAN总线上的其他部件（如诊断仪、PEPS车身基站等）发出“休眠”指令时，单片机通过UART总线下发“关机”命令给多媒体处理系统的CPU，而该CPU在保存相关数据后通过UART总线反馈“Ready”信息给单片机；接着，GPIO_1输出低电平关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电；同时，GPIO_2输出低电平使得4G通信模块进入低功耗睡眠模式(进入睡眠模式后Wake_out输出低电平)；最后GPIO_3输出低电平关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN下电，休眠流程结束。
3.远程休眠/唤醒模式：
（1）远程唤醒：4G通信模块接收到网络侧信号（如手机寻找到车机）时，主动拉高Wake_out信号，Wake_out信号通过逻辑或门后使能第一线性稳压器，使单片机正常上电；单片机初始化完成后，GPIO_2输出高电平完全唤醒4G通信模块，同时GPIO_3输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；GPIO_1输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作，唤醒流程结束。
（2）远程休眠：4G通信模块接收到远程“休眠”指令后，单片机通过UART总线下发“关机”命令给多媒体处理系统的CPU，而该CPU在保存相关数据后通过UART总线反馈“Ready”信息给单片机；接着，GPIO_1输出低电平关闭对应直流斩波器模块，实现多媒体处理系统的下电；同时GPIO_2输出低电平使得4G通信模块进入低功耗睡眠模式(进入睡眠模式后Wake_out输出低电平)；最后GPIO_3输出低电平关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN下电，休眠流程结束。
4.低静态电流实现
中控系统休眠的时候（无论是正常模式、CAN总线模式还是远程模式），ACC处于OFF状态（即悬空），第一MOS晶体管和第二MOS晶体管都处于截止状态，此时静态电流主要消耗集中在：CAN芯片、第一线性稳压器（Battery转5V）和4G通信模块静态电流这几个方面，具体统计结果如下表1所示。
表1
从上表1可以看出，中控系统的总静态电流不超过1.5mA，大大减小了对电动汽车蓄电池的容量要求，优化了整车系统的设计。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）正常模式下能选择开门信号（Dooraction）来唤醒中控系统，使得中控系统在开门时候就开始启动系统而不是等到驾驶员钥匙打到ACC才启动系统，减少了驾驶员的等待时间，大大提高了客户体验。
（2）设有远程休眠/唤醒模式，能通过4G通信的方式实现远程休眠或唤醒，使得手机远程遥控电动汽车成为可能，能满足夏天提前启动空调、远程升级电控部件软件等网络化需求。
（3）设有CAN总线休眠/唤醒模式，能在整车维修时候自动获取用户数据而不用在整车上拆机后才获取数据。
（4）3种休眠/唤醒模式存在安全优先级，即正常模式>CAN模式>远程模式，能提升了系统的安全度（能避免汽车在正常行驶时出现远程遥控休眠等不安全的情况）。
（5）优化了传统中控系统的电源电路，结构简单并且成本低。
（6）静态电流较低，大大减小了对蓄电池的容量要求，优化了整车系统的设计。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种电动汽车中控系统电源电路，其特征在于：包括第一MOS晶体管、第一直流斩波器、电源管理单元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二MOS晶体管、逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器、第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端，所述电池信号端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接，所述硬线信号端与单片机的AD采样端连接，所述开门信号端与逻辑或门的第一输入端连接，所述高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端均与CAN芯片连接；所述第一MOS晶体管的第二输入端与单片机的第一GPIO接口连接，所述第一MOS晶体管的输出端依次通过第一直流斩波器和电源管理单元进而与多媒体处理系统的输入端连接，所述多媒体处理系统与单片机连接；所述第一线性稳压器的使能端与逻辑或门的输出端连接，所述第一线性稳压器的输出端分别与CAN芯片的第二输入端和第二线性稳压器的输入端连接，所述第二线性稳压器的输出端分别与单片机的输入端以及CAN芯片的第三输入端连接，所述CAN芯片的输出端与第二MOS晶体管的第二输入端连接，第二MOS晶体管的输出端与逻辑或门的第二输入端连接；所述单片机的第二GPIO接口与4G通信模块的唤醒信号输入端连接，所述单片机的第三GPIO接口与逻辑或门的第三输入端连接，所述4G通信模块的唤醒信号输出端与逻辑或门的第四输入端连接；所述第二直流斩波器的输出端分别与4G通信模块的第一输入端以及第三线性稳压器的输入端连接，所述第三线性稳压器的输出端与4G通信模块的第二输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车中控系统电源电路，其特征在于：还包括第一防反接单元，所述第一防反接单元的输入端与电池信号端连接，所述第一防反接单元的输出端分别与第一MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车中控系统电源电路，其特征在于：还包括第二防反接单元和阻容滤波单元，所述硬线信号端依次通过第二防反接单元和阻容滤波单元进而与单片机的AD采样端连接。
4.根据权利要求3所述的一种电动汽车中控系统电源电路，其特征在于：所述第一防反接单元和第二防反接单元均采用二极管。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种电动汽车中控系统电源电路，其特征在于：所述第一线性稳压器、第二线性稳压器和第三线性稳压器均采用NCV8674稳压器芯片，所述CAN芯片采用TJA1043芯片，所述4G通信模块采用SLM630B芯片。
6.一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.获取中控系统电源电路的控制指令；
S2.根据控制指令以及设定的安全优先级要求对中控系统的电源进行唤醒操作或休眠操作；
所述中控系统电源电路的控制指令包括但不限于正常模式控制指令、CAN总线模式控制指令和远程模式控制指令，所述设定的安全优先级要求满足：正常模式控制指令的安全优先级＞CAN总线模式控制指令的安全优先级＞远程模式控制指令的安全优先级，所述正常模式控制指令包括但不限于驾驶员开门触发的高电平信号和驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，所述CAN总线模式控制指令包括但不限于CAN芯片检测到的唤醒帧和CAN总线上发送来的休眠指令，所述远程模式控制指令包括但不限于4G通信模块接收到的网络侧信号和4G通信模块接收到的远程休眠指令。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
若正常模式控制指令为驾驶员开门触发的高电平信号，则对中控系统的电源进行正常唤醒操作，使中控系统电源电路进入正常上电流程，所述正常上电流程的具体过程为：先通过逻辑或门使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束正常上电流程；
若正常模式控制指令为驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，则对中控系统的电源进行正常休眠操作，使中控系统电源电路进入正常下电流程，所述下电流程的具体过程为：单片机检测到驾驶员钥匙关闭时硬线信号由高变为悬空的变化后，通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
8.根据权利要求6所述的一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
当CAN总线模式控制指令为CAN芯片检测到的唤醒帧时，判断唤醒帧是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN唤醒操作，使中控系统电源电路进入CAN唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN唤醒流程的具体过程为：让CAN芯片的INH脚输出高电平，该高电平经过第二MOS晶体管和逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束CAN唤醒流程；
当CAN总线模式控制指令为CAN总线上发送来的CAN休眠指令时，判断CAN休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN休眠操作，使中控系统电源电路进入CAN休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
9.根据权利要求6所述的一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的网络侧信号时，判断网络侧信号是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程唤醒操作，使中控系统电源电路进入远程唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程唤醒流程的具体过程为：4G通信模块主动拉高唤醒信号输出端的信号，该信号经过逻辑或门后使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPIO接口输出高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作；第一GPIO接口输出高电平使能第一MOS晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPIO接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束远程唤醒流程；
当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的远程休眠指令时，判断远程休眠指令是否满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程休眠操作，使中控系统电源电路进入远程休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程休眠流程的具体过程为：单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机；接着，第一GPIO接口输出低电平给第一MOS晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二GPIO接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模式；最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
10.根据权利要求6所述的一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，其特征在于：所述中控系统电源电路为权利要求1-4任一项所述的电动汽车中控系统电源电路。
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Effective date of registration: 20240716 Address after: 171, room 406, 1 Yichuang street, Zhongxin knowledge city, Huangpu District, Guangzhou, Guangdong 510000 Patentee after: GUANGZHOU CHENGXING ZHIDONG AUTOMOBILE SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: GUANGZHOU XIAOPENG MOTORS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 510006 room 429431, Guangdong University of Technology, science and Technology Museum, 100 West Valley Road, Panyu District, Guangzhou, Guangdong Patentee before: GUANGZHOU CHENGXING ZHIDONG AUTOMOBILE SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
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Application publication date: 20160629 Assignee: Mobility ASIA SMART Technology Co.,Ltd. Assignor: GUANGZHOU XIAOPENG MOTORS TECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2025990000207 Denomination of invention: A power circuit and implementation method for the central control system of an electric vehicle Granted publication date: 20181012 License type: Common License Record date: 20250527 |