CN113752965B - 一种电源管理控制器及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电源管理控制器及汽车,可以在异常耗电的情况下智能的断开被监控的负载电源,并且在用户需要使用车辆时,重新将负载接入电源保证其正常工作。该电源管理控制器,包括:CAN通讯模块,其用于传输表征整车电源档位的第一CAN信号;电压检测模块,其用于检测用于表征整车电源档位的输入电压值;至少二个负载检测控制模块,各所述负载检测控制模块分别连接一个负载,各负载检测控制模块在闭合时为负载供电,断开时不为负载供电;MCU控制模块,其分别连接所述CAN通讯模块、电压检测模块和各所述负载检测控制模块。

Description

一种电源管理控制器及汽车
技术领域
本发明涉及汽车电源管理控制领域,具体为一种电源管理控制器及汽车。
背景技术
汽车作为人类生活的重要组成部分,迄今为止已经被赋予了越来越多的职能,同时伴随着人类对于汽车在舒适感和体验感上的需求升级,整车上娱乐相关的控制器也同样增长迅速,这样导致了整车将有更多的控制器需要直接接入蓄电池常电,这样将不仅增加整车架构的复杂程度,与此同时控制器出现异常唤醒或者自身故障造成整车暗电流超标的几率也大大增加。当车辆出现亏电以后,可能将影响到用户的正常使用,严重时车辆将无法启动,同时如果车辆长期处于亏电的状态,蓄电池可能将发生过放电,从而无法通过充电机修复只能更换蓄电池。目前在国内外售后市场上,亏电问题已经排在各类汽车故障的前列,属于各大主机厂亟待解决的问题。
传统的汽车大多搭载了蓄电池传感器,它可以在车辆OFF以后持续监控整车的暗电流,当出现整车电流异常超标时,通过LIN总线唤醒主节点,再通过整车上的T-BOX将亏电信息发给4S店或者主机厂,已经可以起到预测车辆是否亏电的作用,已经实现了实时监控的功能,但是该方案也只是在于发现亏电的问题,整车并不能通过主动断开控制器的供电,从而起到保护蓄电池不被异常消耗的目的。
因此有必要开发一种控制器,可以在异常耗电的情况下智能的断开被监控的负载电源,并且在用户需要使用车辆时,重新将负载接入电源保证其正常工作。
发明内容
本发明提供了一种电源管理控制器及汽车,可以在异常耗电的情况下智能的断开被监控的负载电源,并且在用户需要使用车辆时,重新将负载接入电源保证其正常工作。
本发明的技术方案为:
本发明还提供了一种电源管理控制器,包括:
CAN通讯模块,其用于传输表征整车电源档位的第一CAN信号;
电压检测模块,其用于检测用于表征整车电源档位的输入电压值;
至少二个负载检测控制模块,各所述负载检测控制模块分别连接一个负载,各负载检测控制模块在闭合时为负载供电,断开时不为负载供电;
MCU控制模块,其分别连接所述CAN通讯模块、电压检测模块和各所述负载检测控制模块;
所述MCU控制模块具有四种工作模式,所述MCU控制模块用于:
在处于第一模式时,根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位;
在整车电源档位切换为下电档位后,判断所述CAN通讯模块是否仍在进行报文活动;
若所述CAN通讯模块未进行报文活动,则在经过第一预设时长后,进入第二模式;
在进入第二模式后,再经过第二预设时长,进入第三模式;
在进入第三模式后,基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式;
所述第一模式为所述MCU控制模块向各负载检测控制模块发送导通的第一触发信号,使各触发检测控制模块为对应负载供电的待机模式;
所述第二模式为所述MCU控制模块不向各触发检测控制模块发送任何触发信号而使各触发检测控制模块保持当前开闭状态的睡眠模式;
所述第三模式为所述MCU控制模块向各触发检测控制模块发送进行电流检测的第二触发信号,并基于电流检测结果判断为或不为负载供电的检测模式;
所述第四模式为所述MCU控制模块向各触发检测控制模块发送断开的第三触发信号,使各触发检测控制模块不为对应负载供电的深度睡眠模式。
优选地,所述CAN通讯模块还用于传输表征整车车门解锁的第二CAN信号,所述MCU控制模块还用于:
在处于第四模式时,若从所述CAN通讯模块获取到所述第二CAN信号,则进入所述第一模式。
优选地,所述MCU控制模块基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式的步骤包括:
将各触发检测控制模块所检测到的输入电流分别与预设电流值进行比较;
若所述输入电流大于预设电流值,则将各触发检测控制模块在第二预设时长内所检测到的输入电流均值再与所述预设电流值进行比较;
若各触发检测控制模块的输入电流均值均大于所述预设电流值,则确定进入所述第四模式;
若各触发检测控制模块的输入电流均值未全部大于所述预设电流值,则确定退回所述第二模式。
优选地,所述MCU控制模块根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位的步骤包括:
若所述第一CAN信号中指代的整车电源档位和所述输入电压值指代的电压值均为OFF档,则确定整车电源档位切换为下电档位。
优选地,每一所述负载检测控制模块均包括:与所述MCU控制模块连接的电流检测单元和PMOS控制单元;所述PMOS控制单元的输入端用于连接保险盒的保险丝输出端,输出端用于连接负载;
所述电流检测单元用于检测从保险盒的保险丝端输入的电流的电流值;
所述PMOS控制单元用于基于所述MCU控制模块发送的第一触发信号导通,或,基于所述MCU控制模块发送的第三触发信号关闭。
优选地,所述电源管理控制器还包括:
稳压模块,其用于与保险盒的常电供电端连接,且所述稳压模块分别与所述MCU控制模块、所述CAN通讯模块和所述电压检测模块连接。
优选地,所述MCU控制模块还用于:
在判断所述CAN通讯模块仍在进行报文活动,则在经过第三预设时长后,进入第四模式。
本发明还提供了一种汽车,包括上述的电源管理控制器。
本发明的有益效果为:
在车辆电源挡位由ACC或ON档切换为OFF档以后,持续监控处于常电状态的负载的暗电流,当处于常电状态的负载出现异常耗电时,断开电源管理控制器的供电以保护车辆蓄电池的电量不被异常消耗,从而解决车辆因此原因造成无法启动的问题。
附图说明
图1为电源管理控制器和保险盒的整体连接框图;
图2为电源管理控制器逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照图1,本发明提供了一种电源管理控制器,由于电源管理控制器需要和被监控的控制器电源线交互,所以建议布置在保险盒周围,利于线束走线。该电源管理控制器具体包括:
CAN通讯模块,该CAN通讯模块的输入有CAN高(图1中的CAN_H)和CAN低(图1中的CAN_L)两路CAN信号线;CAN通讯模块用于传输表征整车电源档位的第一CAN信号。CAN通讯模块中的中CAN芯片是采用NXP生产的TJA1042,具有1M的高速CAN通讯和10μA的低待机电流,满足该电源管理控制器接入整车500K速率CAN线的要求。
电压检测模块,电压检测模块的输入接入供电的IG电,电压检测模块用于检测用于表征整车电源档位的输入电压值。
至少二个负载检测控制模块,各所述负载检测控制模块分别连接一个负载,各负载检测控制模块在闭合时为负载供电,断开时不为负载供电。各负载检测控制模块的输入端分别通过保险盒内的一个常电负载保险连接到电源的常电B+。
MCU控制模块,其分别连接所述CAN通讯模块、电压检测模块和各所述负载检测控制模块。
稳压模块,其用于与保险盒的常电供电端连接,且所述稳压模块分别与所述MCU控制模块、所述CAN通讯模块和所述电压检测模块连接。
这样,本发明实施例中的该电源管理控制器即具有: 实现CAN信号输入的CAN高和CAN低两路pin脚,实现蓄电池常电B+和ACC电接入的两路pin脚,实现每一负载检测控制模块输入和输出的两路pin脚,以及实现控制器本身接地的接地pin脚。
其中,该电压检测模块的作用是和CAN通讯模块收到的第一CAN信号相互冗余,只有MCU控制模块确定当电压检测模块检测到ACC电源没有电压信号同时第一CAN信号显示CAN档位为OFF时才执行周期唤醒轮询,其作用是防止在正常使用时误触发断开导致电源管理控制器无法工作。
MCU控制模块中的MCU采用ST公司生产的STM8AF5288,属于车规级MCU,主频达到24Mhz,工作温度可达到-40℃到105℃,满足车辆使用环境要求。
参照图1,对于本实施例中的负载检测控制模块来说,每一所述负载检测控制模块均包括:与所述MCU控制模块连接的电流检测单元和PMOS控制单元;所述PMOS控制单元的输入端用于连接保险盒的保险丝输出端,输出端用于连接负载;
所述电流检测单元用于检测从保险盒的保险丝端输入的电流的电流值;
所述PMOS控制单元用于基于所述MCU控制模块发送的第一触发信号导通,或,基于所述MCU控制模块发送的第三触发信号关闭。
结合图2来看,为了实现该电源管理控制器的控制,本实施例中,所述MCU控制模块具有四种工作模式,所述MCU控制模块用于:
在处于第一模式时,根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位;
在整车电源档位切换为下电档位后,判断所述CAN通讯模块是否仍在进行报文活动;
若所述CAN通讯模块仍在进行报文活动,则在经过第一预设时长后,进入第二模式;
在进入第二模式后,再经过第二预设时长,进入第三模式;
在进入第三模式后,基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式;
所述第一模式为所述MCU控制模块向各负载检测控制模块发送导通的第一触发信号,使各触发检测控制模块为对应负载供电的待机模式;
所述第二模式为所述MCU控制模块不向各触发检测控制模块发送任何触发信号而使各触发检测控制模块保持当前开闭状态的睡眠模式;
所述第三模式为所述MCU控制模块向各触发检测控制模块发送进行电流检测的第二触发信号,并基于电流检测结果判断为或不为负载供电的检测模式;
所述第四模式为所述MCU控制模块向各触发检测控制模块发送断开的第三触发信号,使各触发检测控制模块不为对应负载供电的深度睡眠模式。
本实施例中,所述CAN通讯模块还用于传输表征整车车门解锁的第二CAN信号,所述MCU控制模块还用于:
在处于第四模式时,若从所述CAN通讯模块获取到所述第二CAN信号,则进入所述第一模式。
所述MCU控制模块基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式的步骤包括:
将各触发检测控制模块所检测到的输入电流分别与预设电流值进行比较;
若所述输入电流大于预设电流值,则将各触发检测控制模块在第二预设时长内所检测到的输入电流均值再与所述预设电流值进行比较;
若各触发检测控制模块的输入电流均值均大于所述预设电流值,则确定进入所述第四模式;
若各触发检测控制模块的输入电流均值未全部大于所述预设电流值,则确定退回所述第二模式。
所述MCU控制模块根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位的步骤包括:
若所述第一CAN信号中指代的整车电源档位和所述输入电压值指代的电压值均为OFF档,则确定整车电源档位切换为下电档位。
参照图2,本发明实施例中,电源管理控制器的工作逻辑具体包括:
MCU控制模块判断电压检测模块检测到的输入电压值是否大于6V,同时判断CAN通讯模块传输的第一CAN信号是否为ACC档或者ON档。
当仅有一个条件满足时,即判定为当前整车电源档位为非OFF档。
在整车电源档位为非OFF档时,MCU控制模块向各负载检测控制模块发送导通的第一触发信号,使各触发检测控制模块进入为对应负载供电的待机模式。此时,各负载检测控制模块内部形成通路,为各负载进行整车供电。
当CAN通讯模块采集到的第一CAN信号和电压检测模块检测到的输入电压值均表示整车电源档位切换为OFF时,MCU控制模块开始判断当前电源管理控制器所在的网段(CAN总线)是否有总线活动。
如果没有总线活动,则MCU控制模块开始15分钟(第一预设时长)计时,当15分钟计时满时,进入不向各触发检测控制模块发送任何触发信号而使各触发检测控制模块保持当前开闭状态的睡眠模式。
在进入该睡眠模式后,MCU控制模块打开5分钟的轮询计时,当5分钟计时满时,进入向各触发检测控制模块发送进行电流检测的第二触发信号,并基于电流检测结果判断为或不为负载供电的检测模式。
MCU控制模块触发负载检测控制模块中的电流检测单元开始工作,各电流检测单元分别测量一分钟的输入电流,若MCU控制模块确定输入电流小于300mA(预设电流值),则退回该睡眠模式。
若出现电流超过300mA时,则采集1分钟的电流值然后计时平均值,如输入电流均值大于或等于300mA(预设电流值),则发出第三触发信号,使对应的触发检测控制模块中的PMOS控制单元断开,使触发检测控制模块进入不对负载供电的深度睡眠模式,不再进行5分钟轮询唤醒。反之,若输入电流均值小于300mA,则返回睡眠模式。如果只有一路负载检测控制模块中的电流检测单元检测到的电流超标,则只断开一路,另外一路继续进行5分钟的轮询。
当负载检测控制模块在深度睡眠模式下,电源管理控制器被CAN总线网络唤醒,如果收到总线上的解锁信号(第二CAN信号),则MCU控制模块向负载检测控制模块发送第一触发信号,使各负载检测控制模块进入待机模式。如果网络唤醒以后没有解锁信号(第二CAN信号),则MCU控制模块不动作。
如果在电源档位为OFF档,同时CAN总线持续有活动,MCU控制模块开始计时,当计时满30分钟(第三预设时长)时,发出第三触发信号,使各负载检测控制模块断开,不再为负载供电。

Claims (6)

1.一种电源管理控制器,其特征在于,包括:
CAN通讯模块,其用于传输表征整车电源档位的第一CAN信号;
电压检测模块,其用于检测用于表征整车电源档位的输入电压值;
至少二个负载检测控制模块,各所述负载检测控制模块分别连接一个负载,各负载检测控制模块在闭合时为负载供电,断开时不为负载供电;
MCU控制模块,其分别连接所述CAN通讯模块、电压检测模块和各所述负载检测控制模块;
所述MCU控制模块具有四种工作模式,所述MCU控制模块用于:
在处于第一模式时,根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位;
在整车电源档位切换为下电档位后,判断所述CAN通讯模块是否仍在进行报文活动;
若所述CAN通讯模块未进行报文活动,则在经过第一预设时长后,进入第二模式;
在进入第二模式后,再经过第二预设时长,进入第三模式;
在进入第三模式后,基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式;
所述第一模式为所述MCU控制模块向各负载检测控制模块发送导通的第一触发信号,使各负载检测控制模块为对应负载供电的待机模式;
所述第二模式为所述MCU控制模块不向各负载检测控制模块发送任何触发信号而使各负载检测控制模块保持当前开闭状态的睡眠模式;
所述第三模式为所述MCU控制模块向各负载检测控制模块发送进行电流检测的第二触发信号,并基于电流检测结果判断为或不为负载供电的检测模式;
所述第四模式为所述MCU控制模块向各负载检测控制模块发送断开的第三触发信号,使各负载检测控制模块不为对应负载供电的深度睡眠模式;
每一所述负载检测控制模块均包括:与所述MCU控制模块连接的电流检测单元和PMOS控制单元;所述PMOS控制单元的输入端用于连接保险盒的保险丝输出端,输出端用于连接负载;
所述电流检测单元用于检测从保险盒的保险丝端输入的电流的电流值;
所述PMOS控制单元用于基于所述MCU控制模块发送的第一触发信号导通,或,基于所述MCU控制模块发送的第三触发信号关闭;
所述MCU控制模块基于在处于第三模式过程中的判断结果选择进入第四模式或退回第二模式的步骤包括:
将各负载检测控制模块所检测到的输入电流分别与预设电流值进行比较;
若所述输入电流大于预设电流值,则将各负载检测控制模块在第二预设时长内所检测到的输入电流均值再与所述预设电流值进行比较;
若各负载检测控制模块的输入电流均值均大于所述预设电流值,则确定进入所述第四模式;
若各负载检测控制模块的输入电流均值未全部大于所述预设电流值,则确定退回所述第二模式。
2.根据权利要求1所述的电源管理控制器,其特征在于,所述CAN通讯模块还用于传输表征整车车门解锁的第二CAN信号,所述MCU控制模块还用于:
在处于第四模式时,若从所述CAN通讯模块获取到所述第二CAN信号,则进入所述第一模式。
3.根据权利要求1所述的电源管理控制器,其特征在于,所述MCU控制模块根据所述第一CAN信号和所述输入电压值判断整车电源档位是否切换为下电档位的步骤包括:
若所述第一CAN信号中指代的整车电源档位和所述输入电压值指代的电压值均为OFF档,则确定整车电源档位切换为下电档位。
4.根据权利要求1所述的电源管理控制器,其特征在于,所述电源管理控制器还包括:
稳压模块,其用于与保险盒的常电供电端连接,且所述稳压模块分别与所述MCU控制模块、所述CAN通讯模块和所述电压检测模块连接。
5.根据权利要求1所述的电源管理控制器,其特征在于,所述MCU控制模块还用于:
在判断所述CAN通讯模块仍在进行报文活动,则在经过第三预设时长后,进入第四模式。
6.一种汽车,其特征在于,包括权利要求1至5任一项所述的电源管理控制器。
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