CN111095159B - 用于控制电子电路单元的低消耗模式的方法以及控制器和机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于控制电子电路单元(15)的低消耗模式(M)的方法，通过电流路径(16)给电路单元供应运行电流(I)，其中，通过电路外部的功率控制单元(17)将用于激活低消耗模式(M)的激活命令(23)发送给所述电路单元(15)。本发明规定，在电流路径(16)中使用于产生与运行电流(I)的电流强度相关的消耗信号(16)的测量装置(25)运行，在发出激活命令(23)之后通过功率控制单元(17)根据消耗信号(26)确定：电流强度是否还高于为低消耗模式(M)设置的阈值(S)，并在电流强度高于阈值的情况下采取用于强制实现低消耗模式(M)和/或用于减小电流强度的预确定的紧急措施(27)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制电子电路单元的低消耗模式(例如低功率模式)的方法。通过低消耗模式应减小电路单元的运行电流的电流强度。低消耗模式通过电路外部的功率控制单元(功率控制器)来触发。本发明也包括具有该电路单元和功率控制单元的控制器以及机动车。
背景技术
例如从专利文献DE 10 2014 008 479 A1中已知具有电子电路单元和功率控制单元的控制器。其中，描述了一种用于机动车的控制器，该控制器具有所谓的片上系统(SOC)作为电子电路单元。能量管理可通过单独的功率控制单元来进行，该功率控制单元决定，当前应该给控制器的哪个电路单元供应运行电流或不供应运行电流。但是由此仅仅可接通或切断一个电路单元。如果使一个电路单元连续运行，并且此时应借助于低消耗模式减小该电路单元的电流消耗，则从功率控制单元方不能检查：是电路单元实际上减小了其电流消耗，还是电流消耗例如由于在电路单元的控制软件中的错误而不变地保持很高。
从专利文献DE 10 2014 003 704 A1中同样已知用于电路单元的能量管理。能量管理通过功率控制单元(功率控制器)来进行。功率控制单元可将用于激活低消耗模式的激活命令发送给电路单元。随后，电路单元可激活低消耗模式，并且由此减小其运行电流的电流强度。如果由于例如电路单元的运行系统中的故障在接收到激活命令之后低消耗模式未激活，则电路单元的电流消耗不变地保持很高，而这不能被功率控制单元识别。
从专利文献US2010/0064124 A1中已知，通过将直流电压转换器接入电路单元的电流路径中，功率控制单元(功率控制器)可中断该电流路径。借助于直流电压转换器，还可获取当前与电路单元有关的运行电流的电流强度。然而，借助于功率控制单元，仅可从外部、即间接地通过借助于直流电压转换器调整电流强度来控制电路单元。未设置与通过直流电压转换器来供给的电路单元的直接协调。
因此，在电子电路单元中可设置低消耗模式，以例如在其间未使用电路单元的预确定的时间段之后使电路单元减小其电功率消耗。为此，通过功率控制器，也就是说电路外部的功率控制单元，将用于激活低消耗模式的激活命令发送给电子电路单元。随后，电路单元应做出反应激活低消耗模式。低消耗模式可以是软件控制的，如例如在挂起到内存模式中的情况那样，在其中，电子电路单元的运行被中断并且其当前运行状态保存在RAM存储器(RAM-Random Access Memory(随机存取存储器))中。随后，例如通过电子电路单元的驱动软件确保，除了电路单元的RAM存储器外使电路单元被切换成无电流的。为此，可通过驱动软件驱控电路单元的PMIC(Power Management Integrated Circuit(功率管理集成电路))。但是，如果这种驱动软件有故障，则可能不能成功切断电路单元的部件。那么，虽然电路单元的运行是中断的，但是其电流消耗不变地仍很高。
尤其是当以蓄能器、例如电池给电子电路单元供应电功率时，这是成问题的。尤其是在机动车中，当在控制器中应使这种电子电路单元在低消耗模式中运行时，情况更是如此，这是因为机动车例如被切断或关断并且由此控制器仅仅通过机动车的电池供应电功率。具有可在低消耗模式中运行的电子电路单元的这种控制器的示例是信息娱乐系统。如果开启低消耗模式失败，则电池不必要地放电。
从专利文献DE 103 12 553B3中已知的是，多个控制器在其切断之后可被共同监控，以确定控制器中的至少一个是否仍还具有超过阈值的电流消耗。根据测得的总电流强度，可推断出具有故障的待机状态的控制器，其继续消耗其正常运行电流。为此，在表格中为每个控制器储存：其消耗怎样的运行电流。
从专利文献DE 198 30 581A1中已知，冗余地切换机动车功能、例如雨刷。电路的微处理器可具有不同的待机模式，例如睡眠模式和运输模式。
从专利文献DE 10 2014 019 435 A1中已知，作为可能的待机模式，信息娱乐系统可具有挂起到内存状态和深度睡眠状态。视待机模式而定，得到用于待机电流的不同电流强度。
发明内容
本发明的目的是，在电子电路单元中可靠地激活低消耗模式。
该目的通过独立权利要求的主题实现。通过从属的权利要求、下面的描述以及对附图的描述得到本发明的有利的改进方案。
通过本发明，提供一种用于控制或调节电子电路单元的低消耗模式的方法。电子电路单元例如可为控制器中的片上系统、即SOC。该方法的出发点在于，通过电流路径为该电路单元供应运行电流。在该方法中，通过电路外部的功率控制单元或电路外部的功率控制器将用于激活低消耗模式的激活命令发送给电路单元。“电路外部”指的是，功率控制单元和电子电路单元是两个不同的单元，也就是说彼此不同/独立。现在，如果电子电路单元接收到激活命令，则正常情况下电路单元应激活低消耗模式，也就是说，应减小或减弱其运行电流的电流强度。然而，如果在电子电路单元中出现故障，则电子电路单元可能不能正确地或完全地对激活命令做出响应，并且由此不能以计划的或规定的方式减小运行电流。
因此，根据本发明规定，在电子电路单元藉以接收其运行电流的电流路径中运行测量装置，测量装置被设计用于产生与运行电流的电流强度相关的消耗信号。这种测量装置能以现有技术中已知的方式来设计。例如，可设置所谓的分流电阻，引导运行电流或运行电流的一部分可经过分流电阻。
通过功率控制单元，在发出激活命令之后根据消耗信号确定：运行电流的电流强度是否还高于为低消耗模式设置的阈值。即，功率控制单元根据该消耗信号检查：运行电流的电流强度实际上是否下降或低于阈值，当成功激活了低消耗模式时，电流强度必然低于该阈值。如果电流强度还高于该阈值，则在这种情况中通过功率控制单元采取预确定的紧急措施，以用于强制实现低消耗模式和/或用于减小电流强度。即，电流强度的减小要么可设置为强制实现低消耗模式，要么可设置为与低消耗模式不同的备选的切换措施。
通过本发明得到的优点是，与在电子电路单元中的故障无关地，在发送激活命令之后可保证，电子电路单元减小其电功率的消耗，即，降低运行电流的电流强度。
本发明规定，根据当前运行策略从多个预设的低消耗模式中选择所述低消耗模式。换句话说，可实现运行电流的电流强度的减小的多个不同的级。可通过当前的用于电路单元的运行策略来确定，当前应借助于激活命令触发或调节出哪个低消耗模式、也就是说哪个减小级。例如，这种运行策略可规定，随着期间不需要电路单元的时间的长短逐级地减小运行电流。因此，相应地，也仅仅逐级地延长对重新使用的响应时间。即，如果仅仅短时间不需要或未操作电路单元，则在重新操作时的响应时间也相应较小。第一预设的低消耗模式可为节能模式。第二预设的低消耗模式可为挂起到内存模式。可通过功率控制单元的能量管理功能选择低消耗模式，能量管理功能例如可实现成功率控制单元的程序模块。现在，在本发明中规定，为预设的低消耗模式中的每一个提供特定于模式的/与模式有关的用于电流强度的阈值。由此得到的优点是，将功率控制单元的测量灵敏度或敏感性与低消耗模式相匹配。对于挂起到内存模式可规定在8mA至20mA的范围中的阈值。对于节能模式可设置在120mA至200mA的范围中的阈值。
本发明也包括得到附加的优点的实施方式。
根据一种实施方式，紧急措施包括电路单元的切断。由此，与电子电路单元的当前运行状态无关地、尤其是与当前故障状态无关地保证，将运行电流减小或降低到阈值之下。另选地，紧急措施可包括触发电路单元的重新起动(重置)。由此得到的优点是，随后可重新借助于激活命令将电子电路单元控制到低消耗模式中，并且由此使电路单元达到限定的运行状态。紧急措施也可规定，首先触发重新起动，并且在再次不成功(电流强度继续保持高于阈值)时切断。
一种实施方式规定，作为低消耗模式，借助于激活命令激活电路单元的节能模式(低功率模式)。在节能模式中，使电路单元在电路单元的处理器装置的与正常运行模式相比减小的处理器节拍下继续运行。由此得到的优点是，还将电路单元的至少一个功能保持可用。该至少一个功能仅仅缓慢地实施。另选地，作为低消耗模式可激活挂起到内存模式，在挂起到内存模式中，中断电路单元的运行，但将电路单元的运行状态保存在RAM存储器中。由此得到的优点是，仅仅还须给RAM存储器供应运行电流，而可切断电路单元的处理器装置、例如CPU(中央计算单元，Central Processing Unit)。由此，比在节能模式中更多地减小运行电流的电流强度。
一种实施方式规定，根据功率控制单元的能量管理功能的状态达到信号开始对运行电流的电流强度的检查，其中，状态达到信号表明，电路单元预计应已到达低消耗模式。由此，防止了由于过早地测量电流强度而错误地发出警报。根据例如电路单元的类型，能量管理功能可规定在检查运行电流的电流强度之前、在发送激活命令与产生状态达到信号之间必须经历的预确定的等待时间。
一种实施方式规定，根据消耗信号多次地或周期性地检查电流强度。由此，可补偿在达到低消耗模式时在电路单元中可能出现的变化或公差。例如，当在激活命令到达时在电路单元中激活的应用的数量不同时，对于在电路单元中调节出低消耗模式可能经历不同的时间长度。
一种实施方式规定，测量装置以在大于1mA、尤其是大于3mA的范围中的测量精度检测电流强度。换句话说，测量精度不必非常高。能判断出是否低于阈值就足够了。由此，可提供或使用成本适宜的测量装置。不注重运行电流的准确的消耗值。于是，阈值可设有相应的公差。
一种实施方式规定，对于电流强度低于阈值的情况，功率控制单元本身被去激活、即切断，或至少减小系统节拍。由此得到的优点是，进一步减小电功率需求。
如已经阐述的那样，电子电路单元和功率控制单元尤其是控制器的组成部分。相应地，本发明也设有具有电子电路单元和与电子电路单元不同的功率控制单元(功率控制器)的控制器。例如，电路单元可以是电子电路或集成电路(IC-Integrated Circuit)或片上系统(SOC)。在控制器中提供有电流路径，以便给电路单元供以运行电流。例如，可基于电路板的至少一个导体路径和/或至少一个缆线来形成供应路径。供应路径也可完全地或者部分地在SOC中延伸。在根据本发明的控制器中，在电流路径中提供有测量装置以用于产生与运行电流的电流强度相关的消耗信号。以所描述的方式，可设计根据现有技术的测量装置。例如，可将所述的分流电阻接入电流路径中。控制器被设计用于执行根据本发明的方法的实施方式。为此，功率单元例如可具有处理器装置、例如至少一个微控制器或至少一个微处理器。可提供有程序码，程序码被设计用于在通过处理器装置执行程序码时实施根据本发明的方法的与功率单元相关的步骤。程序码可储存在处理器装置的数据存储器中。
如已经阐述的那样，根据本发明的方法对于以下情况尤其有利，即，以来自蓄能器、例如电池的运行电流供给电路单元。在这方面，本发明也提出一种机动车，机动车具有至少一个控制器，控制器是根据本发明的控制器的实施方式。由此，在机动车的电池运行的状态中，例如在关断点火装置时，可保证，控制器能可靠地减小其对电功率的需求。根据本发明的机动车可设计成汽车，尤其是乘用车或载重汽车。
附图说明
下文描述本发明的实施例。为此，图1示出根据本发明的机动车的实施方式的示意图。
具体实施方式
以下阐释的实施例为本发明的优选的实施方式。在这些实施例中，实施方式的所描述的部件分别示出本发明的单个的、可彼此独立看待的特征，这些特征也可分别彼此独立地改进本发明，并且由此也单独地或者以与所示组合不同的组合被视为本发明的组成部分。此外，也可通过已经描述的本发明特征中的其它特征补充所描述的实施方式。
附图示出了机动车10，机动车可为汽车、尤其是乘用车或载重汽车。机动车10可具有控制器11，控制器例如可以是用于信息娱乐系统的控制器。可通过蓄能器12、例如电池给控制器11供应电功率。例如当机动车10纯电驱动时或者当机动车10的内燃机被关断时，情况即为如此。为了进行供应，控制器11可通过车载电网13与蓄能器12连接，在此，车载电网仅仅以符号表示。电流回路可通过机动车10的地电势14闭合。
控制器11可具有电子电路单元15，该电路单元例如可以是SOC(片上系统)。在控制器11中，电路单元15可通过电流路径16接收用于运行的运行电流I，该电流路径例如可基于电路板的至少一个导体道路和/或基于缆线来形成。供应路径也可完全地或部分地在SOC中延伸。
此外，控制器11可具有功率控制单元17。功率控制单元17是功率控制器。
为了减小功率消耗，电路单元15可具有低能量模式M，在低能量模式中，例如使电路单元15的处理器装置18以与正常运行模式相比减小的系统节拍来运行，或者在低能量模式中，在RAM存储器19中储存描述电路单元15的运行状态的状态数据20，并且然后将处理器装置18切换成无电流的。处理器装置18例如可包括电路单元15的CPU。
可通过功率控制单元17决定和/或控制：何时激活电路单元15的低消耗模式M。为此，在步骤S10中，功率控制单元17的能量管理功能21检查激活标准22，该激活标准例如可说明：如果控制器11在预确定的最小持续时间上未操作或未使用，则激活低消耗模式M。在步骤S11中，在满足激活标准22时，功率控制单元17可将激活命令23发送给电路单元15。激活命令15例如可通过UART接口(Universal Asynchronous Receiver Transmitter(通用异步收发器))和/或通过SPI(Serial Peripheral Interface(串行外设接口))和/或通过GPIO端口(GPIO-General Purpose Input Output(通用输入输出))和/或通过I2C总线(I2C-IC to IC；IC-Integrated Circuit(集成电路))来传输。
通过能量管理功能21，在步骤S12中可通过状态达到信号24示出，电路单元15据估计应何时达到低消耗模式M。
然后，功率控制单元17可检查，电路单元15实际上是否达到低消耗模式M。为此，在电流路径16中可接入测量装置25，测量装置被设置用于产生与运行电流I的电流强度相关的消耗信号26。在步骤S13中可检查，运行电流I的电流强度是否大于为低消耗模式M设置的阈值S(I＞S)。如果电流强度小于阈值S(在图中通过“-”号表示)，则在步骤S14中也可激活用于功率控制单元17自身的电流节省模式或者切断功率控制单元17。相反，如果运行电流I的电流强度大于阈值S(在图中通过“+”号表示)，则在步骤S15中可激活预确定的紧急措施27。紧急措施27可规定，切断电路单元15，即，中断运行电流I，或者重新起动电路单元15。
如果通过外部信号或者(在功率控制单元17继续运行时)通过能量管理功能21识别出应再次使电路单元15变换到正常运行模式中，则可执行现有技术中已知的用于激活电路单元的正常运行模式的措施。
因此也即为功率控制单元17提供电流监控，该电流监控对具有RAM存储器19的电路单元15的电流消耗或者另选地对整个控制器10(在图中通过位置25’示出)的电流消耗进行监控。在此，测量的精度是第二位的并且仅须处于1mA至10mA测量范围的范围中，并且可成本适宜地实施。
如果电路单元15处于低消耗模式M(例如挂起到内存模式)中，则功率控制单元17自身可处于睡眠状态或节能状态中。但是，事先借助于测量装置25的消耗信号26周期性地测量电流消耗。附加地，可利用来自能量管理功能21的信息、例如状态达到信号24。于是，尽管能量管理功能21报告说应可达到低消耗模式M，但仍能根据阈值S检查：电路单元15的运行电流I的电流强度是否超过限值。在这种情况下，可采取紧急措施27。通过例如相应地驱控整个控制器16，这例如可导致电路单元15的关断或重新起动。
通过电流监控，功率控制单元可检查：是否可靠地达到了低消耗模式M(例如挂起到内存)。由于检查、也就是说方法步骤S10至S15可在软件中作为程序码进行，所以通过为运行电流I的电流强度定义相应的阈值S，能以低的代价为不同的电路单元和/或为一个电路单元的各个硬件变型匹配功率控制单元17。逻辑保持相同并且与被监控的电路单元15无关。
为了调节出低消耗模式M，电路单元15可具有PMIC(功率管理集成电路)。
低消耗模式M可以是节能模式或挂起到内存模式。对于节能模式，例如可设置150mA作为阈值。对于挂起到内存模式，例如可设置10mA作为阈值。
能量管理功能21可从多个预设的低消耗模式中选择待调节的或待激活的低消耗模式M。
总地来说示例表明，可如何通过本发明提供挂起到内存监控。
Claims (8)
1.一种用于控制电子电路单元(15)的低消耗模式(M)的方法，通过电流路径(16)给所述电子电路单元供应运行电流(I)，其中，通过电路外部的功率控制单元(17)将用于激活低消耗模式(M)的激活命令(23)发送给所述电子电路单元(15)，其中，所述低消耗模式(M)根据当前运行策略从多个预设的低消耗模式中选出，由此实现运行电流的电流强度的减小的多个不同的级，其中，为所述预设的低消耗模式中的每一个提供特定于模式的、用于电流强度的阈值(S)，
其中，在所述电流路径(16)中运行测量装置(25)，该测量装置用于产生与运行电流(I)的电流强度相关的消耗信号(26)，通过功率控制单元(17)在发送出激活命令(23)之后根据消耗信号(26)确定：所述电流强度是否还高于为低消耗模式(M)设置的阈值(S)，
其中，根据所述功率控制单元(17)的能量管理功能(21)的状态达到信号(24)开始对所述电流强度的检查，其中，所述状态达到信号(24)表明：所述电子电路单元(15)据估计应已达到所述低消耗模式(M)，
对于所述电流强度仍高于阈值(S)的情况，通过功率控制单元(17)采取用于强制实现低消耗模式(M)和/或用于减小电流强度的预确定的紧急措施(27)，而对于所述电流强度低于阈值(S)的情况，使所述功率控制单元(17)本身去激活(S14)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述紧急措施(27)包括切断所述电子电路单元(15)和/或触发所述电子电路单元的重新起动。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，设置节能模式作为低消耗模式(M)，在所述节能模式中，使电子电路单元(15)在与正常运行模式相比减小的处理器节拍下继续运行，或者设置挂起到内存模式作为低消耗模式，在所述挂起到内存模式中，中断所述电子电路单元(15)的运行并将所述电子电路单元(15)的运行状态保存在RAM存储器(19)中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，根据所述消耗信号(26)多次地或周期性地检查所述电流强度。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述测量装置(25)以如下测量精度检测所述电流强度，即：该测量精度足以判断是否低于阈值(S)且该测量精度在大于1mA的范围中。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，该测量精度在大于3mA的范围中。
7.一种控制器(11)，该控制器具有电子电路单元(15)和独立于该电子电路单元的功率控制单元(17)，其中，设有用于给电子电路单元(15)供应运行电流(I)的电流路径(16)，
其特征在于，在所述电流路径(16)中设有测量装置(25)，该测量装置用于产生与所述运行电流(I)的电流强度相关的消耗信号(26)；所述控制器(11)被设置用于执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种机动车(10)，所述机动车具有至少一个根据权利要求7所述的控制器(11)。
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