CN109927650A - 一种自主驾驶汽车线控电源管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，包括MCU以及CAN总线、多路设置有功率驱动器件的线路，所述MCU通过CAN总线与外部设备连接，所述MCU通过多路设置有功率驱动器件的线路分别与多个负载设备连接。能够相较于当前线控电源具备诸多优越性，如采用大功率、低成本的MOS管作为电源控制部分，使其成本比市场上的线控电源成本降低50％左右；高效多路CAN总线通信技术，能快速反应并解决处理器下发指令。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车线控电源管理系统，特别是一种自主驾驶汽车线控电源管理系统。
背景技术
随着自主驾驶汽车数量的不断增加，对其质量要求特别是对车辆部件中线控电源系统的稳定性、安全性、实用性、成本控制要求不断提高，适用于自主驾驶汽车的线控电源管理技术已成为自主驾驶技术领域的主要研究课题和技术发展方向。由于自主驾驶汽车涉及的传感器和执行器较多，其中一些器件功耗较大，因此，需要一个综合电源管理系统，由控制器对各器件的电源进行线控管理。目前，线控电源存在输出功率较小，并且体积较大、笨拙，实用性不强，利用率不高等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自主驾驶汽车线控电源管理系统。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，包括MCU以及CAN总线、多路设置有功率驱动器件的线路，所述MCU通过CAN总线与外部设备连接，所述MCU通过多路设置有功率驱动器件的线路分别与多个负载设备连接。
其中，所述MCU与功率驱动器件之间的线路上设置有驱动芯片。
其中，所述MCU通过设置有ADC转换器的ADC输入线路与多种电压模拟量传感器连接。
其中，所述外部设备通过各自定义的接口与MCU相连。
其中，所述CAN总线的CAN接口通过连接器与外部设备连接。
其中，所述MCU连接有隔离IO输入及驱动IO输出线路。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，自主驾驶汽车线控电源系统的安全性、可靠性、可操作性、硬件成本等诸多问题一直困扰着相关产业发展，本申请相较于当前线控电源具备诸多优越性，如采用大功率、低成本的功率驱动器件作为电源控制部分，使其成本比市场上的线控电源成本降低50％左右；高效多路CAN总线通信技术，能快速反应并解决处理器下发指令；另外，多通道、高精度的ADC采集系统，实时监测线控电源各性能指标，使线控电源的安全性进一步提高；良好的人性化设计，使线控电源更加容易应用及后期维护；扩展隔离IO输入及带驱动IO输出能最大程度减少外界干扰，增强线控电源安全性，为后期线控电源功能扩展提供最大帮助。
附图说明
图1所示为本申请的结构框图；
图2所示为本申请的线控电源工作原理；
图3所示为本申请的一路线控电源输出实例示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，既包括某一部件与另一部件直接连接，也包括某一部件通过其他部件与另一部件相连接。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个部件或者模块或特征与其他部件或者模块或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了部件或者模块在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的部件或者模块被倒置，则描述为“在其他部件或者模块或构造上方”或“在其他部件或者模块或构造之上”的部件或者模块之后将被定位为“在其他部件或者模块或构造下方”或“在其他部件或者模块或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该部件或者模块也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本专利提供了一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，提高自主驾驶汽车线控电源的实用性和利用率。
如图1所示，电源输入系统为总体设备提供能源，并作为线控电源的输出设备总电源；MCU作为中央处理器(包括但不限于单片机、ARM等)，具有处理各设备数据及线控电源控制功能；通过CAN总线通信为线控电源提供安全的数据通路，完成电源管理系统信息交互；ADC输入为各种电压模拟量传感器采集提供通道；隔离IO输入及驱动IO输出为后期产品扩展提供诸多便利。所有外部设备通过各自定义的接口与中央处理器MCU相连，并通过控制系统下发相应的控制指令达到线控电源控制目的，使线控电源利用率最大化，相关的安全性、可靠性、可操作性及后期扩展具有质的提高。
本专利的线控电源控制系统工作原理简洁高效，能以最快的响应速度、最高的执行效率、最安全的工作方式运行，其整体工作原理如图2所示：
(1)系统电源的供电部分来源于汽车电池输出，之后通过线控电源设备降压、稳压后给MCU及其它外部设备供电；
(2)CAN接口通过连接器与外部设备连接，并通过CAN总线协议与MCU进行数据交互，实现线控电源输出控制，IO输入输出控制，ADC传感器数据采集控制等功能；
(3)多路功率驱动器件线控电源输出需要有MCU通过CAN总线协议控制输出，可以根据具体情况完成电源输出效率最大化；
(4)多通道的高精度ADC数据采集，随时监测线控电源的各项性能，使线控电源最大限度地工作在安全区域；
以上工作原理简单明了，并且输出功率高效，适合量产，最大程度的实现了产品最优化。
工作流程：开机启动后，系统自检，通过ADC读取设备的电压值，当系统状态正常时，按默认状态工作，控制各路功率驱动器件通断进行电源管理，当检测各器件电压异常时，控制当前设备断电，对设备进行保护，并通过CAN总线向外发送故障数据。当CAN总线接收到相关控制指令后，根据控制指令，控制相应的功率驱动器件通断，实现对设备电源管理。
应用实例
上面所述的专利技术框架和工作原理，从整体上阐述了线控电源系统的主要内容，接下来用一实例(其中的一路电源输出实例)具体说明线控电源的各个工作环节，如图3所述：
其中MCU采用ARM芯片stm32F107，CAN收发器采用TJA1050，功率驱动器件采用MOS管IRF4905，CAN总线与外部设备通信，比如规定通信协议为四字节，分别为帧头0xf0,第二字节为通道(0～15通道)，第三字节为是否打开线控电源开关(例如0x01为开启，0x00为关闭)，第四字节为前三字节的校验和；假如打开第一通道的线控电源，则下发字符串0xf00x01 0x01 0xf2；STM32收到外部设备数据后，进行解析；如果无误，则Q3三极管导通；Q3三极管导通后，控制Q2MOS管导通，这样，此线路电源输出为导通状态；线控电源关闭，其操作模式与线控电源打开方式一致，只需把第三字节数据0x01更改为0x00即可。
目前，线控电源存在输出功率较小，并且体积较大、笨拙，实用性不强，利用率不高等问题。相较于普通的线控电源，本专利具备的优势有：
1、对线控电源进行统一规格研发、生产、测试；
2、接口定义进行统一标定，并进行相关部分的审核；
3、输出功率比市面上常见的线控电源增加了30％左右；
4、研制的线控电源体积减小，增强实用性；
5、降低硬件成本，使线控电源民用化成为可能；
本专利技术方案，必将对自主驾驶汽车行业的蓬勃发展起到添柴加薪的重要作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，包括MCU以及CAN总线、多路设置有功率驱动器件的线路，所述MCU通过CAN总线与外部设备连接，所述MCU通过多路设置有功率驱动器件的线路分别与多个负载设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，所述MCU与功率驱动器件之间的线路上设置有驱动芯片。
3.根据权利要求1所述的一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，所述MCU通过设置有ADC转换器的ADC输入线路与多种电压模拟量传感器连接。
4.根据权利要求1所述的一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，所述外部设备通过各自定义的接口与MCU相连。
5.根据权利要求1所述的一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，所述CAN总线的CAN接口通过连接器与外部设备连接。
6.根据权利要求1所述的一种自主驾驶汽车线控电源管理系统，其特征在于，所述MCU连接有隔离IO输入及驱动IO输出线路。
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