CN108349449B - 用于在机动车辆的起动阶段期间管理电子控制单元的功率供应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在机动车辆的发动机起动阶段期间管理电子控制单元(1)的功率供应的方法，所述电子控制单元包括微控制器(2)，其特征在于：检测指示所述起动阶段的开始的发动机起动控制(7)；降低所述微控制器(2)的使用频率；只要所述发动机的有效起动尚未被执行，便维持所述微控制器(2)的所述降低的使用频率；以及当所述发动机的所述有效起动已经被执行时，重新建立所述微控制器(2)的使用频率。

Description

用于在机动车辆的起动阶段期间管理电子控制单元的功率供 应的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车辆的起动阶段期间管理电子控制单元的功率供应的方法。
背景技术
传统上，机动车辆包括用于控制车辆中的一定数量的设备项目的电子控制单元（也被称为BCM或车身控制模块）。在此设备之中，可以（例如）提及用于车辆的车窗的电气控制系统、用于后视镜的电气控制系统、空气调节系统、车辆固定系统、中央锁定系统等。此电子控制单元通常包括微控制器、电压调节器、时钟、输入端、输出端、存储器等。此电子控制单元由车辆电池供电。电子控制单元的操作频率越高，功率消耗就越高。
电子控制单元具有两种配置模式：
• 低功率模式，在此期间，电子控制单元处于待机状态并且具有检查用于将所述电子控制单元从睡眠模式唤醒的周期性地供电的源的主要功能；
• 高功率模式，其紧跟在对从睡眠模式唤醒的源（诸如例如，用于起动车辆发动机的命令）的检测之后被触发，并且在此期间，电子控制单元的所有输入端都被持续供电，所述电子控制单元因此经由锁相环路切换成高频操作模式。
此电压变化具有以下分布曲线（在图1中用实线示出）：
• 对应于车辆发动机起动器的接通的被称为“初始化起动阶段”的第一阶段t1。由于起动器汲取大量电流，因此在此阶段期间记录到电池电压的显著下降，此电压从约为13.5伏的标称值UB下降到约为4.5伏的值US；
• 被称为“起动器作用阶段（on-starter phase）”的中间阶段t2 ，在此期间，电池电压再次增加并且在值UD附近波动，这些波动对应于起动器的动作；
• 当发动机正运转时的被称为“退出起动阶段”的最后阶段t3。在此阶段期间记录到电压上升，直到电压回到标称电池电压值UB。
当电池老化或者替代性地处于极低温的寒冷天气中时，在第一阶段t1的电压降期间存在电池电压将下降到电子控制单元复位阈值USR以下并且尤其可能导致所述电子控制单元的操作损失的风险。此复位阈值USR根据电子产品的特性在3.5伏与4.5伏之间变化。
为了克服使电子控制单元复位的此问题，已知做法是使用一个或多个电容器（也称为“槽路电容器”），其并联安装在电压调节器的上游，并且使得可以减慢第一阶段t1的电压的下降，从而防止电子控制单元的入口处的所述电压UC下降到复位阈值USR（如图1中用虚线示出）以下，并且因此确保所述电子控制单元维持其功能。因此，这些永久充电的槽路电容器充当缓冲器，以防电池发生故障。这些槽路电容器的电容变化，以便确保电压调节器的输出端处的电压高于复位阈值USR，并且因此取决于电子控制单元的消耗。因此，电子控制单元的消耗越高，槽路电容器的电容就越高。然而，槽路电容器的电容越高，其尺寸就越大，这意味着其在电子控制单元的印刷电路上占据更多空间，从而增加其整体尺寸。另外，这些电子组件具有应适当降低的不可避免的成本。
同样已知且推荐的做法是停用对起动阶段不重要的某些功能，诸如例如，射频接收功能、负责验证提供进入车辆的钥匙的功能、负责使照明装置、刮水器等停止的功能，并且在起动发动机的阶段期间仅维持基本功能，例如当车辆配备有CAN（控制器区域网络）总线时此数据总线上的通信。
然而，当前趋势是提供包括不断增加数量的车载功能的车辆，并且这不可避免地导致功率消耗从车辆发动机的起动阶段就立即增加。
发明内容
本发明的目的是提出一种没有上述缺点的起动模式。
根据本发明，此目的凭借一种用于在机动车辆的发动机起动阶段期间管理电子控制单元的功率供应的方法实现，所述电子控制单元包括微控制器，值得注意的是：
• 检测指示发动机起动阶段的开始的用于起动发动机的命令；
• 降低微控制器的操作频率；
• 只要发动机的有效起动尚未被确认，便维持微控制器的此降低的操作频率；
• 一旦发动机的有效起动已经被确认，便重新建立微控制器的操作频率。
根据本发明的方法提供数个有益优点。特定来说：
• 功率消耗在车辆发动机起动阶段期间的减少；
• 用于缓和电池电压的下降的槽路电容器的电容在车辆发动机的起动时的减小；
• 并且因此，电子控制单元的总体尺寸的减小。
根据一个优选示例性实施例：
•在检测用于起动发动机命令和降低电子控制单元的微控制器的操作频率时，仅所述车辆发动机起动阶段中涉及的输入端被供电，其他输入端不被供电或被禁止；
• 当发动机的有效起动已经被确认并且电子控制单元的微控制器的操作频率已经恢复到其标称值时，微控制器的所有输入端都被持续供电。
以此方式，在可以免除对起动阶段不重要的某些功能的同时，功率节省被进一步改善。
根据一个优选示例性实施例，在检测起动阶段和降低电子控制单元的微控制器的操作频率时，所述车辆发动机起动阶段中涉及的输入端被周期性地供电。
根据一个优选示例性实施例，当电子控制单元配备有CAN总线时，电子控制单元的微控制器在起动阶段期间的操作频率等于所述CAN总线的时钟频率。
根据一个优选示例性实施例，电子控制单元的微控制器在起动阶段期间的操作频率约为8 MHz。
根据一个有利示例性实施例，微控制器的操作频率的降低借助于锁相环路实现。
根据一个有利实施例，对用于起动的命令的检测通过检测车辆点火的操作或者通过检测起动车辆发动机的“起动”按钮的致动或者通过软件起动控制来实施。
根据一个实施例，当微控制器配备有CAN总线时，对确认发动机的有效起动的信息项的获取通过所述CAN总线上的通信实施。
根据另一示例性实施例，对确认发动机的有效起动的信息项的获取通过监测电池充电电压、通过检测所述电压的变化的正梯度和对预定阈值的超过来实施。
根据另一示例性实施例，对确认发动机的有效起动的信息项的获取通过监测槽路电容器的充电电压、通过检测所述电压的变化的正梯度和对预定阈值的超过来实施。
附图说明
根据参照附图通过非限制性实例提供的以下描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
- 图1如先前所论述是示出根据现有技术的电池电压在车辆发动机起动阶段期间的变化分布曲线（用实线）和到电子控制单元的输入端处的电压的变化分布曲线（用虚线）的视图。
- 图2是示出通过应用根据本发明的方法获得的电池电压在车辆发动机起动阶段期间的变化分布曲线（用实线）和到电子控制单元的输入端处的电压的变化分布曲线（用虚线）的视图。
- 图3是示出根据本发明的管理方法的第一示例性实施例的电子图的示意图。
- 图4是示出根据本发明的管理方法的另一示例性实施例的电子图的示意图。
具体实施方式
如图3中示出，电子控制单元1大体包括：
• 微控制器2，
• 电压调节器3，
• 时钟4，
• 输入端，
• 输出端，
• 存储器等。
此电子控制单元由车辆的电池5供电。
此电子控制单元1在电压调节器3的上游还包括一个或多个槽路电容器6。
根据本发明，用于在机动车辆起动阶段期间管理电子控制单元1的功率供应的方法包括以下步骤：
• 检测用于起动发动机的命令7，其指示初始化起动阶段的开始；
• 降低电子控制单元1的微控制器2的操作频率；
• 只要发动机的有效起动尚未被确认，便维持电子控制单元1的微控制器2的此降低的操作频率；
• 一旦发动机的有效起动已经被确认，便重新建立电子控制单元1的微控制器2的正常操作频率。
因此，本发明的方法使得可以降低机动车辆发动机起动阶段期间的功率消耗，并且因此，使得可以针对当前使用的一个或多个槽路电容器6的相同电容在车辆发动机起动时减少跨越一个或多个槽路电容器6的端子的电压降。换句话说，根据本发明的方法使得可以在车辆发动机起动阶段期间并且特定来说在初始化起动阶段t1期间对到电子控制单元1的输入端处的电压的变化进行过滤（如图2中示出），使得此电压保持在电子控制单元1的复位阈值USR以上。
因此，关于为使电子控制单元1的输入端电压保持在复位阈值USR以上所需的一个或多个槽路电容器的电容的余地得到改善。以此方式，可以使用一个或多个槽路电容器6的较低电容在车辆发动机起动时获得跨越一个或多个槽路电容器6的端子的电压的分布曲线，其中电压降在复位阈值USR的极限处（与图1中示出的现有技术的分布曲线相同的分布曲线）。
对用于起动发动机的命令7的检测按各种方式实现。例如，在以下情况下检测到起动阶段：
• 当点火被致动时（也被称为“接通”命令）；
• 通过按下起动/停止装置的“起动”按钮（通常被称为“起动/停止”按钮），以便向发动机管理计算机传输用于起动或停止此发动机的命令；
• 在车辆并入“停车和行驶”（停止/重新起动）功能（即当车辆静止时停止发动机并且车辆一旦再次开始移动（在例如油门踏板或离合器踏板上的压力之后）便自动重新起动的功能）的情况下，通过软件控制起动。
在检测用于起动的命令7时，电子控制单元的微控制器的操作频率被切换到低于其“正常”或“标称”操作频率的频率，该“正常”或“标称”操作频率通常包括在40 MHz与80MHz之间。此降低的频率约为8 MHz。
此频率降低按本身已知的方式借助于锁相环路8（也称为“PLL”）实现。
当电子控制单元1配备有CAN总线9时，电子控制单元1的微控制器2在起动阶段期间的操作频率降低到等于所述CAN总线9的时钟频率的值。具体来说，在其中电子控制单元1配备有CAN总线9的情况下，所述CAN总线9上的通信在所述起动阶段期间是实质性的且必不可少的。一般来说，CAN总线9的频率约为500 kHz，从而需要约为8 MHz的微控制器时钟频率。因此，根据本发明的方法，只要发动机的有效起动尚未被确认，电子控制单元1的微控制器2的操作频率便被降低并维持在为8 MHz的值。
为了增加车辆发动机起动阶段期间的功率节省，仅那些在所述车辆发动机起动阶段期间必不可少的阶段（诸如例如，当电子控制单元配备有CAN总线9时此CAN总线9上的通信，或对关于起动程序的停止的信息的监视）被供电。
另一方面，那些在起动阶段期间不是必需的功能按本身已知的方式被关闭或禁止（这意味着虽然功率施加到其，但是这些输入端不由微控制器2读取）。
优选且有利地，如图4中示出，为了进一步改善车辆发动机起动阶段期间的功率节省，那些在此起动阶段期间被供电的输入端如此周期性地完成。输入端在车辆发动机起动阶段期间的此周期性供电按本身已知的方式使用特定开关电源11实施。
在车辆发动机起动阶段的整个持续时间内维持此操作模式，在该操作模式期间电子控制单元1的微控制器2的操作频率被降低、并且可能地微控制器2的某些输入端不被供电或被周期性地供电。换句话说，只要车辆的有效起动尚未被确认，便维持此操作模式。
确认车辆发动机的有效起动的信息项10按多种方式获得。
例如，当电子控制单元1的微控制器2配备有CAN总线9时，对确认发动机的有效起动的信息项10的获取通过所述CAN总线9上的通信实施，该CAN总线9自身按本身已知的方式直接从车辆配备的发动机管理计算机获得此信息。
有利地，特别是在车辆未配备有CAN总线9时，对确认发动机的有效起动的信息项10的获取通过监测电池5充电电压来实施。因此，所述电池充电电压的变化的正梯度结合对预定阈值UE的超过是车辆发动机正运转或者换句话说确认车辆发动机的有效起动的特性标志。
根据另一实例，对确认发动机的有效起动的信息项10的获取通过监测槽路电容器的6充电电压来实施。如前所述，所述电压的变化的正梯度和对预定阈值UE的超过是车辆发动机正运转或者换句话说确认车辆发动机的有效起动的特性标志。
例如，阈值UE（其使得可以定义对确认发动机的有效起动的信息项10的获取）高于被称为“起动器作用阶段”的中间起动阶段t2期间的电压波动的最大值。
最后，当车辆的有效起动已经被确认时，电子控制单元的微控制器的操作频率按本身已知的方式经由锁相环路8切换到其“正常”操作频率，即例如约为40 MHz的频率。
另外，那些不再被供电或被周期性地供电的输入端被再次持续供电。

Claims (10)

1.一种用于在机动车辆的发动机起动阶段期间管理对电子控制单元(1)的功率供应的管理方法，所述电子控制单元包括微控制器(2)，其特征在于：
• 检测到指示所述起动阶段的开始的用于起动发动机的命令(7)；
• 当所述发动机开始起动时，降低所述微控制器(2)的操作频率至降低时钟频率；
• 只要正在执行所述发动机的起动过程以及所述发动机的有效起动尚未被确认，便维持所述微控制器(2)的所述降低时钟频率；
• 一旦所述发动机的起动过程完成以及所述发动机的有效起动已经被确认则增加所述微控制器(2)的操作频率至正常操作频率。
2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于：
• 在检测到用于起动所述发动机的所述命令(7)和降低所述电子控制单元(1)的所述微控制器(2)的操作频率时，仅所述车辆发动机起动阶段中涉及的输入端被供电，其他输入端不被供电或被禁止；
• 当所述发动机的有效起动已经被确认并且所述电子控制单元(1)的所述微控制器(2)的操作频率已经恢复到其标称操作频率时，所述微控制器(2)的所有输入端都被持续供电。
3.根据权利要求2所述的管理方法，其特征在于，在检测到所述起动阶段和降低所述电子控制单元(1)的所述微控制器(2)的操作频率时，所述车辆发动机起动阶段中涉及的所述输入端被周期性地供电。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，当所述电子控制单元(1)配备有CAN总线(9)时，所述电子控制单元(1)的所述微控制器(2)在所述起动阶段期间的操作频率等于所述CAN总线(9)的时钟频率。
5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于，所述电子控制单元(1)的所述微控制器(2)在所述起动阶段期间的操作频率为8 MHz。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，所述微控制器(2)的所述操作频率在所述起动阶段期间的降低借助于锁相环路(8)实现。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，对用于起动的所述命令(7)的检测通过检测车辆点火的操作或者通过检测起动所述车辆发动机的“起动”按钮的致动或者通过软件起动控制来实施。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，当所述微控制器(2)配备有CAN总线(9)时，对确认所述发动机的有效起动的信息项(10)的获取通过所述CAN总线(9)上的通信实施。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，对确认所述发动机的有效起动的信息项(10)的获取通过监测电池(5)充电电压、通过检测所述电压的变化的正梯度和对预定阈值(UE)的超过来实施。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，对确认所述发动机的有效起动的信息项(10)的获取通过监测槽路电容器的充电电压、通过检测所述电压的变化的正梯度和对预定阈值(UE)的超过来实施。
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