CN109263574B - 整车电源模式冗余控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整车电源模式冗余控制系统及方法，该系统包括点火开关（1）及电源模式控制装置（2），电源模式控制装置包括第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）；点火开关的输出端与第一电源控制器及第二电源控制器的输入端连接，第一电源控制器及第二电源控制器的输出端分别与辅助电源继电器（3）、上电/起动继电器（4）及整车唤醒装置（5）连接；第一电源控制器及第二电源控制器通过车载总线与控制器相连。本发明利用双控制器进行电源模式控制，通过网络信号同时进行控制实现电源模式的冗余控制，从而防止电源分配功能的失效，保证了电源分配的有效控制与可靠输出，能兼顾安全的要求，并且能以低成本进行开发。

Description

整车电源模式冗余控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种车辆电源分配系统及方法，尤其涉及一种整车电源模式冗余控制系统及方法。
背景技术
目前，多数的主机厂采用传统的电源方式，通过点火开关机械钥匙形式来识别并输出四种电源模式：熄火、辅助电源、上电电源、起动电源模式，通常点火开关自带负载。但这种电源模式切换比较单一，只根据钥匙状态切换，无法进行电源模式管理和控制，会导致一些整车远程控制功能无法实现。
随着无钥匙进入与启动车辆的普及，多数主机厂通过无钥匙启动按键，和继电器控制输出四种电源模式。由于单一控制器进行电源控制，容易出现电源分配失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整车电源模式冗余控制系统及方法，能防止电源分配功能的失效，保证了电源分配的有效控制与可靠输出。
本发明是这样实现的：
一种整车电源模式冗余控制系统，包括点火开关及电源模式控制装置，电源模式控制装置包括第一电源控制器及第二电源控制器；点火开关的输出端与第一电源控制器及第二电源控制器的输入端连接，第一电源控制器及第二电源控制器的输出端分别与辅助电源继电器、上电/起动继电器及整车唤醒装置连接；第一电源控制器及第二电源控制器通过车载总线与整车的其他控制器相连。
所述的第一电源控制器和第二电源控制器均包括接收硬线信号的钥匙信号电路、辅助电源信号电路、上电/起动信号电路、高频驱动器和旁通电路，辅助电源信号电路通过第一三级管与辅助电源继电器连接，上电/起动信号电路通过第二三极管与上电/起动继电器连接；第一电源控制器和第二电源控制器通过高频驱动器与整车唤醒装置连接；钥匙信号电路、辅助电源信号电路、上电/起动信号电路分别经旁通电路输出离散信号。
所述的旁通电路包括滤波电容和分压电阻，滤波电容和分压电阻的一端接地。
一种整车电源模式冗余控制方法，包括如下步骤：
步骤1：由点火开关接收钥匙信号后分别向第一电源控制器及第二电源控制器输出电源模式的硬线信号，整车唤醒装置通过高频驱动器唤醒电源模式控制装置。
步骤2：判断第二电源控制器是否收到网络信号，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤4；
步骤3：采用备份电源模式控制，第二电源控制器根据硬线信号控制辅助电源继电器或上电/起动继电器，并执行步骤8；
步骤4：判断第一电源控制器是否收到网络信号，若是，则执行步骤5，若否，则执行步骤6；
步骤5：采用主电源模式控制，第一电源控制器根据硬线信号控制辅助电源继电器或上电/起动继电器，并执行步骤8；
步骤6：判断第一电源控制器和第二电源控制器的网络信号是否均丢失，若是，则执行步骤7，若否，则使用上次的电源模式控制，并执行步骤8；
步骤7：判断第一电源控制器是否为上电档，若是，则主电源模式为上电档，若否，主电源模式为熄火档；
步骤8：结束控制。
第一电源控制器作为主节点控制器，第二电源控制器作为备份节点控制器，且以主节点控制器发出的硬线信号为主，备用节点控制器发出的硬线信号为辅。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明将电源分配功能集成于第一电源控制器及第二电源控制器，第一电源控制器作为主节点控制器，第二电源控制器作为备份节点控制器，且以主节点控制器发出的硬线信号为主，备用节点控制器发出的硬线信号为辅，主、备份节点控制器分别输出电源继电器控制，只要有一个节点控制器工作就能安全输出电源模式。
2、本发明通过两个电源控制器组合输出电源模式的四种状态，电源模式主节点和备份节点控制器各自发布主电源模式和备份电源模式的网络信号到车载总线供整车其他各控制器使用，加强整车电源管理，保证ISO 26262对电源分配和管理安全等级要求。
3、本发明的主、备份节点控制器均设有旁通电路，以保证控制器出问题时，点火开关能够旁通控制继电器。
本发明利用双控制器进行电源模式控制，通过网络信号同时进行控制实现电源模式的冗余控制，从而防止电源分配功能的失效，保证了电源分配的有效控制与可靠输出，能兼顾安全的要求，并且能以低成本进行开发。
附图说明
图1是本发明整车电源模式冗余控制系统的原理图；
图2是本发明整车电源模式冗余控制系统的电源控制器的电路图；
图3是本发明整车电源模式冗余控制方法的流程图。
图中，1点火开关，2电源模式控制装置，21第一电源控制器，22第二电源控制器，23钥匙信号电路，24辅助电源信号电路，25上电/起动信号电路，26高频驱动器，27第一三极管，28第二三极管，3辅助电源继电器，4上电/起动继电器，5整车唤醒装置，C滤波电容，R分压电阻。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1，一种整车电源模式冗余控制系统，包括点火开关1及电源模式控制装置2，电源模式控制装置2包括第一电源控制器21及第二电源控制器22；点火开关1的输出端与第一电源控制器21及第二电源控制器22的输入端连接，点火开关1将钥匙信号、辅助电源信号或上电/起动电源信号输出到第一电源控制器21及第二电源控制器22，第一电源控制器21及第二电源控制器22的输出端分别与辅助电源继电器3、上电/起动继电器4及整车唤醒装置5连接，第一电源控制器21及第二电源控制器22分别输出硬线信号到辅助电源继电器3、上电/起动继电器4及整车唤醒装置5；第一电源控制器21及第二电源控制器22通过车载总线与整车的其他控制器相连。
请参见附图2，所述的第一电源控制器21和第二电源控制器22均包括接收硬线信号的钥匙信号电路23、辅助电源信号电路24、上电/起动信号电路25、高频驱动器26和旁通电路，辅助电源信号电路24通过第一三级管27与辅助电源继电器3连接，上电/起动信号电路25通过第二三极管28与上电/起动继电器4连接；第一电源控制器21和第二电源控制器22通过高频驱动器26与整车唤醒装置5连接；钥匙信号电路23、辅助电源信号电路24、上电/起动信号电路25分别经旁通电路输出离散信号，离散信号是指根据电容C、分压电阻R采集的持续信号来识别当前钥匙的信号、辅助电源信号、上电/起动信号。钥匙信号是提供钥匙是否插进点火开关1的信号并输入钥匙信号电路23，辅助电源信号是点火开关1转到辅助电源档时的信号并输入辅助电源信号电路24，上电是点火开关1转到上电档时的信号并输入上电/起动信号电路25，起动信号是点火开关1转到起动档时的信号并输入上电/起动信号电路25。
所述的旁通电路包括滤波电容C和分压电阻R，滤波电容C和分压电阻R的一端接地。
请参见附图3，一种整车电源模式冗余控制方法，包括如下步骤：
步骤1：由点火开关1接收钥匙信号后分别向第一电源控制器21及第二电源控制器22输出电源模式的硬线信号，整车唤醒装置5通过高频驱动器26唤醒电源模式控制装置2和整车其他控制器。
步骤2：判断第二电源控制器22是否收到网络信号，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤4。
步骤3：采用备份电源模式控制，第二电源控制器22根据硬线信号控制辅助电源继电器3或上电/起动继电器4，并执行步骤8。
步骤4：判断第一电源控制器21是否收到网络信号，若是，则执行步骤5，若否，则执行步骤6。
步骤5：采用主电源模式控制，第一电源控制器21根据硬线信号控制辅助电源继电器3或上电/起动继电器4，并执行步骤8。
步骤6：判断第一电源控制器21和第二电源控制器22的网络信号是否均丢失，若是，则执行步骤7，若否，则使用上次的电源模式控制。
步骤7：判断电源控制器是否为上电档，若是，则主电源模式为12V上电档，若否，主电源模式为熄火档，并执行步骤8。
步骤8：结束控制。
第一电源控制器21作为主节点控制器，第二电源控制器22作为备份节点控制器，且以主节点控制器发出的硬线信号为主，备用节点控制器发出的硬线信号为辅。只有在主节点控制器有故障、网络节点丢失或信号无效的情况下，才接收备份节点控制器发出的电源模式，只要有一个控制器工作就不会影响电源的正常输出。电源控制器采集电压信号，并通过电压信号确认当前的电源模式，相应的电源模式如下表所示：
表1：主、备份节点控制器输入硬线信号的电源模式状态表
Figure GDA0003085692640000051
第一电源控制器21根据硬线信号控制辅助电源继电器3或上电/起动继电器4，当第一电源控制器21内部发生故障或网络通讯故障发不出网络信号，其他各控制器节点就判断为节点丢失，第二电源控制器22根据硬线信号控制辅助电源继电器3或上电/起动继电器4，辅助电源继电器3和上电/起动继电器4受电源控制器控制，无法判断异常，只要有输入给辅助电源继电器3和上电/起动继电器4的控制端，辅助电源继电器3和上电/起动继电器4就会工作。
使用时，采用小电流点火开关1作为电源模式的输入，本发明的主、备份节点控制器接收点火开关1的硬线输入，通过滤波电容C与分压电阻R使电源模式控制装置2识别钥匙、辅助电源和上电/起动电源模式，电源模式控制由主节点控制器和备份节点控制共同控制电源模式，电源模式的输出包括硬线控制，继电器控制和网络信号，其中，电源模式的硬线控制输出包括熄火、辅助电源、上电电源、起动电源模式四种电源模式。
需要远程车联网控制时，电源模式控制装置2被整车唤醒装置5唤醒后通过内部芯片直接控制辅助电源继电器3和上电/起动继电器4的输出，实现在无钥匙的情况下实现整车上电，极大提高了电源模式的管理和安全级别，保证电源使用与分配的安全性。
实施例：
当钥匙解锁后，第一电源控制器21及第二电源控制器22唤醒，整车唤醒装置5发出信号给整车其他控制器。由点火开关1接收钥匙插入信号，第一电源控制器21及第二电源控制器22识别到熄火档电压为12V，电源模式的网络信号为熄火模式。当钥匙从辅助电源档转到上电档，点火开关1接收到钥匙转入信号，并输出到第一电源控制器21及第二电源控制器22的上电电源电压为12V，第一电源控制器21及第二电源控制器22输出控制上电电源继电器，上电电源继电器工作，输出上电电源，供整车设备供电，电源模式的网络信号为上电电源模式。
当钥匙从上电电源档转到起动电源档，点火开关1接收到钥匙转入信号，并输出到第一电源控制器21及第二电源控制器22的辅助电源电压为0V，上电电源电压为12V，第一电源控制器21及第二电源控制器22输出保持上电电源继电器工作，输出上电电源，供整车其他设备供电，同时第一电源控制器21及第二电源控制器22切断辅助电源继电器工作，确保起动时电压下降，电源模式的网络信号为起动电源模式。
当第一电源控制器21发生故障，整车其他控制器接收不到第一电源控制器21的网络信号，第二电源控制器22根据点火开关1的硬线输入来充当备份电源工作，整车其他控制器接收第二电源控制器22的电源模式网络信号。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种整车电源模式冗余控制系统，其特征是：包括点火开关（1）及电源模式控制装置（2），电源模式控制装置（2）包括第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）；点火开关（1）的输出端与第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）的输入端连接，第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）的输出端分别与辅助电源继电器（3）、上电/起动继电器（4）及整车唤醒装置（5）连接；第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）通过车载总线与整车的其他控制器相连；
所述的第一电源控制器（21）和第二电源控制器（22）均包括接收硬线信号的钥匙信号电路（23）、辅助电源信号电路（24）、上电/起动信号电路（25）、高频驱动器（26）和旁通电路，辅助电源信号电路（24）通过第一三级管（27）与辅助电源继电器（3）连接，上电/起动信号电路（25）通过第二三极管（28）与上电/起动继电器（4）连接；第一电源控制器（21）和第二电源控制器（22）通过高频驱动器（26）与整车唤醒装置（5）连接；钥匙信号电路（23）、辅助电源信号电路（24）、上电/起动信号电路（25）分别经旁通电路输出离散信号。
2.根据权利要求1所述的整车电源模式冗余控制系统，其特征是：所述的旁通电路包括滤波电容C和分压电阻R，滤波电容C和分压电阻R的一端接地。
3.一种权利要求1所述的整车电源模式冗余控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：由点火开关（1）接收钥匙信号后分别向第一电源控制器（21）及第二电源控制器（22）输出电源模式的硬线信号，整车唤醒装置（5）通过高频驱动器（26）唤醒电源模式控制装置（2）；
步骤2：判断第二电源控制器（22）是否收到网络信号，若是，则执行步骤3，若否，则执行步骤4；
步骤3：采用备份电源模式控制，第二电源控制器（22）根据硬线信号控制辅助电源继电器（3）或上电/起动继电器（4），并执行步骤8；
步骤4：判断第一电源控制器（21）是否收到网络信号，若是，则执行步骤5，若否，则执行步骤6；
步骤5：采用主电源模式控制，第一电源控制器（21）根据硬线信号控制辅助电源继电器（3）或上电/起动继电器（4），并执行步骤8；
步骤6：判断第一电源控制器（21）和第二电源控制器（22）的网络信号是否均丢失，若是，则执行步骤7，若否，则继续使用上次的电源模式控制，并执行步骤8；
步骤7：判断第一电源控制器（21）是否为上电档，若是，则主电源模式为上电档，若否，主电源模式为熄火档；
步骤8：结束控制。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征是：第一电源控制器（21）作为主节点控制器，第二电源控制器（22）作为备份节点控制器，且以主节点控制器发出的硬线信号为主，备用节点控制器发出的硬线信号为辅。
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