CN112918409B - 一种电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种电源管理系统，包括：单片机、MCU模块、MPU模块、汽车电源A/D采集模块和ACC检测模块；汽车电源A/D采集模块与汽车电源相连接以对汽车电源进行转换后发送给单片机进行电源检测；ACC检测模块与车钥匙信号相连接以对车钥匙信号ACC进行检测；单片机、MCU模块和MPU模块分别与ACC检测模块相连接；单片机与MCU模块相连接以控制MCU模块上电或断电；MCU模块与MPU模块相连接以制MPU模块上电或断电。本发明实时检测汽车电源和所述ACC状态，既能够在断电前进行数据保护，也能够在ACC OFF情况下保持极低的休眠静态电流。

Description

一种电源管理系统
技术领域
本发明涉及汽车电源技术领域，特别是一种电源管理系统。
背景技术
随着车载终端功能越来越多，车载终端的功耗越来越大，对汽车电池的耗电也越来越多，因此车载终端的低功耗设计非常有必要。特别是在车辆钥匙关闭后，发动机不再给汽车电瓶充电，此时如果耗电电流太大，可能会导致车辆电瓶过低而无法启动。另外，输入电平过高，由于车载终端的工作电流过大，也会对设备的稳定性造成影响。
现有的车载终端有两种方案，一种是直接由车辆钥匙ACC控制，当ACC OFF时设备直接断电；一种是由MCU进行系统电源管理，当ACC OFF后其他模块都断电，只有MCU进入休眠，降低设备功耗。现有的实现方案存在两种弊端：一是当ACC ON情况下电压过低或者过高，没有做休眠保护；二是如果要用MCU实现在ACC OFF情况下进行汽车电瓶检测，则MCU无法进入真正的休眠，休眠电流较大。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种电源管理系统，不仅能够根据检测到的汽车电瓶状态，实时管理系统的工作模式，也能够在ACC OFF情况下保持极低的休眠静态电流。
本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明一种电源管理系统，包括：单片机、MCU模块、MPU模块、汽车电源A/D采集模块和ACC检测模块；所述汽车电源A/D采集模块与汽车电源相连接以对汽车电源进行转换后发送给所述单片机进行电源检测；所述ACC检测模块与车钥匙信号相连接以对车钥匙信号ACC进行检测；所述单片机、MCU模块和MPU模块分别与所述ACC检测模块相连接以接收ACC检测结果；所述单片机与所述MCU模块相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MCU模块上电或断电；所述MCU模块与所述MPU模块相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MPU模块上电或断电。
优选的，所述电源管理系统还包括第一电平转换模块；所述第一电平转换模块与所述汽车电源和所述单片机分别相连接以将所述汽车电源转换为所述单片机供电电源。
优选的，所述电源管理系统还包括第二电平转换模块；所述第二电平转换模块与所述汽车电源和所述MCU模块分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MCU模块供电电源。
优选的，所述电源管理系统还包括第三电平转换模块；所述第三电平转换模块与所述汽车电源和所述MPU模块分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MPU模块供电电源。
优选的，所述电源管理系统还包括输入电源滤波模块；所述输入电源滤波模块与所述汽车电源相连接以对汽车电源进行滤波，包括LC滤波、防反接滤波和浪涌滤波。
另一方面，本发明一种电源管理方法，应用在所述的电源管理系统，包括：
汽车电源给车载终端上电后，所述电源管理系统处于休眠状态，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果；
当所述ACC检测结果为OFF或者汽车电源不在工作电压范围内，则所述电源管理系统仍处于休眠状态；当所述ACC检测结果为ON且汽车电源在工作电压范围内，所述单片机给所述MCU模块上电，所述单片机和所述MCU模块建立连接；同时，所述MCU模块给所述MPU模块上电，所述MCU模块和所述MPU模块建立连接，所述电源管理系统进入正常工作模式。
优选的，所述电源管理方法还包括：
在正常工作模式下，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果，所述MCU模块和MPU模块实时检测所述ACC检测模块的检测结果；
当汽车电源不在工作电压范围内时，所述单片机通知所述MCU模块汽车电源不在工作电压范围内，所述MCU模块通知所述MPU模块汽车电源不在工作电压范围内；所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知式所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果；
当汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果一直处于ACC ON时，则所述电源管理系统正常运行；
汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果为ACC OFF时，所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果。
优选的，所述单片机给所述MCU模块上电后，所述单片机和所述MCU模块建立I2C通信连接。
优选的，所述MCU模块给所述MPU模块上电后，所述MCU模块和所述MPU模块建立UART通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过多处理器(单片机、MCU模块和MPU模块)共同进行电源分层管理，逻辑简单；
(2)本发明采用单片机单独进行AD电源采样和电源管理，能达到在实现输入电压实时检测的情况下保持极低的休眠电流；
(3)本发明能够在正常工作情况下，实时检测汽车电源AD电压和ACC状态，在汽车电源过低或者过高情况下及时关闭系统，实现对汽车电源和车载终端保护；此外，本发明在断电前均做了数据保存工作，防止直接断电导致数据丢失，避免影响系统重新启动和正常运行。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构图；
图2为本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
参见图1所示，一方面，本发明一种电源管理系统，包括：单片机10、MCU模块20、MPU模块30、汽车电源A/D采集模块40和ACC检测模块50；所述汽车电源A/D采集模块40与汽车电源相连接以对汽车电源进行转换后发送给所述单片机10进行电源检测；所述ACC检测模块50与车钥匙信号相连接以对车钥匙信号ACC进行检测；所述单片机10、MCU模块20和MPU模块30分别与所述ACC检测模块50相连接以接收ACC检测结果；所述单片机10与所述MCU模块20相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MCU模块20上电或断电；所述MCU模块20与所述MPU模块30相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MPU模块30上电或断电。
具体的，所述ACC检测模块50：用于实时检测车辆钥匙ACC的状态，并将状态通过GPIO的方式供单片机10、MCU模块20和MPU模块30检测。
所述单片机10，用于汽车电源(汽车电瓶)采集、ACC检测和MCU模块20的电源管理，通过I2C与MCU模块20通信，芯片功能简单，在能进行A/D采样的条件下休眠功耗极低，为uA级别，如PIC16F503。
所述MCU模块20，用于实现MPU模块30的电源管理和进行ACC检测，与单片机10通过I2C通信，与MPU模块30通过UART通信，另外还能实现CAN总线、LIN总线和UART总线等相关外设的功能业务。
所述MPU模块30，用于实现系统的复杂业务逻辑，如液晶显示屏、触摸屏、音视频编解码和上网数据交互等，通过UART与MCU模块20通信，同时也实时监测ACC状态。
进一步的，所述电源管理系统还包括第一电平转换模块60；所述第一电平转换模块60与所述汽车电源和所述单片机10分别相连接以将所述汽车电源转换为所述单片机10供电电源VCC1。
所述电源管理系统还包括第二电平转换模块70；所述第二电平转换模块70与所述汽车电源和所述MCU模块20分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MCU模块20供电电源VCC2，用于给MCU模块20及MCU模块20相关的外设模块如CAN收发器等供电用。
所述电源管理系统还包括第三电平转换模块80；所述第三电平转换模块80与所述汽车电源和所述MPU模块30分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MPU模块30供电电源VCC3，用于给MPU模块30及MPU模块30相关外设如显示屏、触摸屏、定位模块、音视频模块等供电。
所述电源管理系统还包括输入电源滤波模块90；所述输入电源滤波模块90与所述汽车电源相连接以对汽车电源进行滤波，包括LC滤波、防反接滤波和浪涌滤波，用于保护车载终端内部电路。
参见图2所示，另一方面，本发明一种电源管理方法，应用在所述的电源管理系统，包括：
汽车电源给车载终端上电后，所述电源管理系统处于休眠状态，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果；
当所述ACC检测结果为OFF或者汽车电源不在工作电压范围内，则所述电源管理系统仍处于休眠状态；当所述ACC检测结果为ON且汽车电源在工作电压范围内，所述单片机给所述MCU模块上电，所述单片机和所述MCU模块建立连接；同时，所述MCU模块给所述MPU模块上电，所述MCU模块和所述MPU模块建立连接，所述电源管理系统进入正常工作模式。
进一步的，所述电源管理方法还包括：
在正常工作模式下，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果，所述MCU模块和MPU模块实时检测所述ACC检测模块的检测结果；
当汽车电源不在工作电压范围内时，所述单片机通知所述MCU模块汽车电源不在工作电压范围内，所述MCU模块通知所述MPU模块汽车电源不在工作电压范围内(汽车电源的工作电压最低电压为VLOW，最高电压为VHIGH，VLOW<VBAT<VHIGH表示汽车电源在工作电压范围内)；所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知式所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果；
当汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果一直处于ACC ON时，则所述电源管理系统正常运行；
汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果为ACC OFF时，所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果。
所述单片机给所述MCU模块上电后，所述单片机和所述MCU模块建立I2C通信连接。
所述MCU模块给所述MPU模块上电后，所述MCU模块和所述MPU模块建立UART通信连接。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种电源管理系统，其特征在于，包括：单片机、MCU模块、MPU模块、汽车电源A/D采集模块和ACC检测模块；所述汽车电源A/D采集模块与汽车电源相连接以对汽车电源进行转换后发送给所述单片机进行电源检测；所述ACC检测模块与车钥匙信号相连接以对车钥匙信号ACC进行检测；所述单片机、MCU模块和MPU模块分别与所述ACC检测模块相连接以接收ACC检测结果；所述单片机与所述MCU模块相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MCU模块上电或断电；所述MCU模块与所述MPU模块相连接以根据电源检测结果和/或ACC检测结果控制所述MPU模块上电或断电；
具体的，汽车电源给车载终端上电后，所述电源管理系统处于休眠状态，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果；
当所述ACC检测结果为OFF或者汽车电源不在工作电压范围内，则所述电源管理系统仍处于休眠状态；当所述ACC检测结果为ON且汽车电源在工作电压范围内，所述单片机给所述MCU模块上电，所述单片机和所述MCU模块建立连接；同时，所述MCU模块给所述MPU模块上电，所述MCU模块和所述MPU模块建立连接，所述电源管理系统进入正常工作模式；
在正常工作模式下，所述单片机实时检测汽车电源AD电压和所述ACC检测模块的检测结果，所述MCU模块和MPU模块实时检测所述ACC检测模块的检测结果；
当汽车电源不在工作电压范围内时，所述单片机通知所述MCU模块汽车电源不在工作电压范围内，所述MCU模块通知所述MPU模块汽车电源不在工作电压范围内；所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知式所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果；
当汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果一直处于ACCON时，则所述电源管理系统正常运行；
汽车电源处于正常工作电压范围内，且所述ACC检测模块的检测结果为ACC OFF时，所述MPU模块进行数据保存后通知所述MCU模块进入断电模式，所述MCU模块给所述MPU模块断电，所述MCU模块保存数据后通知所述单片机进入断电模式，所述单片机给所述MCU模块断电，所述单片机进入休眠并实时检测汽车电源和ACC检测结果。
2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括第一电平转换模块；所述第一电平转换模块与所述汽车电源和所述单片机分别相连接以将所述汽车电源转换为所述单片机供电电源。
3.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括第二电平转换模块；所述第二电平转换模块与所述汽车电源和所述MCU模块分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MCU模块供电电源。
4.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括第三电平转换模块；所述第三电平转换模块与所述汽车电源和所述MPU模块分别相连接以将所述汽车电源转换为所述MPU模块供电电源。
5.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电源管理系统还包括输入电源滤波模块；所述输入电源滤波模块与所述汽车电源相连接以对汽车电源进行滤波，包括LC滤波、防反接滤波和浪涌滤波。
6.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述单片机给所述MCU模块上电后，所述单片机和所述MCU模块建立I2C通信连接。
7.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述MCU模块给所述MPU模块上电后，所述MCU模块和所述MPU模块建立UART通信连接。
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