CN114475476B - 一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆 - Google Patents

一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆，所述车身控制模块包括MCU和Limp Home芯片，MCU与Limp Home芯片通信连接且两者相互独立工作；其特征在于：所述MCU通信连接有驱动芯片，所述驱动芯片包括E‑Fuse芯片、高边驱动芯片和MOSFET管，MCU通过所述驱动芯片来实现对车载电源的检测、分配从而驱动用电器工作。本发明将电源分配高度集成于车身控制模块上，减少了不必要的蓄电池放电，延长蓄电池馈电的时间，且将本发明进一步运用到新能源车上，完全取消单独的车辆配电盒，避免了续航里程变短的问题，进一步增加了系统的实用性，也更加符合电子电气架构向控制器演进的趋势。

Description

一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆
技术领域
本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆。
背景技术
电控单元在汽车中的应用越来越多，各电子设备间的数据通信变得越来越多，同时这些分离模块的大量使用，在提高车辆舒适性的同时也带来了成本增加、故障率上升、布线复杂等问题。于是，需要设计功能强大的控制模块，实现这些离散的控制器功能，对众多用电器进行控制，这就是BCM（body control module）——车身控制模块。
而越来越多的车身电子设备在车身得到应用，使得BCM控制对象更多；各电子设备的功能越来越多，各种功能都需要通过BCM来实现，使得BCM功能更加强大；各电子设备之间的信息共享越来越多，一个信息可同时供许多部件使用，要求BCM的数据通信功能越来越强；单一集中式BCM很难完成越来越庞大的功能，使得总线式、网络化BCM成为发展趋势。CAN总线是一种串行多主站控制器局域网总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其通信速率高，可靠性好以及价格低廉等特点，使其特别适合汽车系统，所以利用CAN总线技术总线式控制车身电子电器装置是BCM发展的必然趋势。
现有技术CN102079279B就提供了一种电源管理系统及其车身控制器的控制方法，通过实现车辆电器负载精细化控制及对启动机和发电机的管理，用CAN/LIN总线监控发电机、蓄电池及整车用电的状态，通过调节发电机电压实现蓄电池电量的动态充放，并根据车辆的动态情况切断大电流负载。但是，随着车身电子电气架构的发展，车身上的电气负载不断增加，对于传统燃油车来说，蓄电池容量要求越来越大，对于新能源车来说，DC-DC的输出功率要求越来越大；且随着目前车身电子电气负载的增加，整车休眠的时候，暗电流也越来越大，这样会导致蓄电池馈电的时间变短，且对于新能源车来说，续航里程也会进一步变短。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种集成电源分配功能的车身控制模块、控制方法及车辆，避免因车身电子电气负载增加而导致蓄电池馈电的时间变短的问题，取得提高蓄电池使用时长、增加系统实用性的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种集成电源分配功能的车身控制模块，包括车身控制模块，所述车身控制模块包括MCU和Limp Home芯片，MCU与Limp Home芯片通信连接且两者相互独立工作；所述MCU通信连接有驱动芯片，所述驱动芯片包括E-Fuse芯片、高边驱动芯片和MOSFET管，MCU通过所述驱动芯片来实现对车载电源的检测、分配从而驱动用电器工作。
进一步完善上述技术方案，所述MOSFET管与MCU之间通信连接有控制电路和采样电路，以通过MOSFET管的关闭来实现对信号切换和电压通断。
本发明还涉及一种控制方法，采用上述的一种集成电源分配功能的车身控制模块来实现在用电器工作中的电源分配。
进一步地，用电器工作包括上电初始化阶段，所述上电初始化阶段包括上电自检、检测供电电压和分级启动；对用电器进行上电自检，通过所述MCU对通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度进行检测来判断用电器是否存在故障，如果存在故障，MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配，同时将对应的故障通过CAN/LIN/以太网总线上报给用电器对应的控制器以使所述控制器无法调度对应的用电器，记录并存储故障对应的故障码；检测车载电源的供电电压，如果供电电压不在用电器的正常工作电压范围之内，所述MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配；MCU中预设有上电管理逻辑，所述上电管理逻辑基于用电器的负载电流以及设定的对用电器的启动先后顺序，所述MCU根据所述上电管理逻辑对用电器进行分级启动。
进一步地，用电器工作包括正常工作阶段，基于各个用电器所属系统的需求，通过所述MCU发送信号给所述驱动芯片来实现电源分配，以及时给对应的用电器供电；同时，所述MCU实时监测通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度以判断用电器是否存在故障，如果存在故障，所述MCU则发送信号给所述驱动芯片停止配电，记录并存储对应的故障码。
进一步地，用电器工作包括跛行回家工作阶段，当所述MCU失效以致无法与LimpHome芯片保持通信连接时，所述Limp Home芯片进入跛行回家模式，向所通信连接的驱动电路输出控制信号，以实现车载电源的分配；同时MCU通信连接有一锁存电路，所述锁存电路与所述驱动电路通信连接，当MCU失效时，所述锁存电路对MCU的输出进行锁存，在未收到任何来自MCU的控制信号之前，一直保持最后一次的输出状态。
进一步地，用电器工作包括高负荷工况工作阶段，基于整车的不同工况，将整车的用电器根据功能划分为不同的单元，通过所述MCU驱动所述驱动芯片来实现动态调配不同单元中的用电器的通断。
进一步地，用电器工作包括休眠工作阶段，基于用户实际工作场景，划分不同的睡眠等级，并根据不同的睡眠等级，通过所述MCU来驱动所述驱动芯片对不同睡眠等级下的用电器作对应的配电处理。
本发明还涉及一种车辆，所述车辆搭载有上述一种集成电源分配功能的车身控制模块。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的一种集成电源分配功能的车身控制模块，提出了一种新的电源分配逻辑及驱动方式，减少原本的车辆配电盒功能，通过使用E-Fuse芯片、高边驱动芯片和MOSFET管来进行电源的分配，这样，将电源分配高度集成于车身控制模块上，减少了不必要的蓄电池放电，延长蓄电池馈电的时间，且将本发明进一步运用到新能源车上，完全取消单独的车辆配电盒，避免了续航里程变短的问题，进一步增加了系统的实用性，也更加符合电子电气架构向控制器演进的趋势。
2、本发明的一种集成电源分配功能的车身控制模块的控制方法，根据用电器的工作可分为五个阶段，所提供的一种集成电源分配功能的车身控制模块均能保证整车负载在这五个工作阶段中实现系统、实用的电源分配，不需继电器或断路器对车载用电器控制，而是根据用户自己的体验来制定上电管理逻辑和划分用电器功能单元、睡眠等级，动态及静态负载管理分开实施，实现自行、精准控制。
附图说明
图1为实施例的一种集成电源分配功能的车身控制模块的结构框图；
图2为本发明中MCU与MOSFET管工作的结构框图；
图3为实施例中跛行回家工作阶段的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
请参见图1-图3，具体实施例的一种集成电源分配功能的车身控制模块，包括车身控制模块（BCM），所述车身控制模块包括MCU（微控制单元）和Limp Home（跛行回家）芯片，MCU与Limp Home芯片通信连接且两者相互独立工作；所述MCU通信连接有驱动芯片，所述驱动芯片包括E-Fuse（电子保险丝）芯片、高边驱动芯片和MOSFET管(金属-氧化物半导体场效应晶体管)，MCU通过所述驱动芯片来实现对车载电源的检测、分配从而驱动用电器工作。所述MOSFET管与MCU之间通信连接有控制电路和采样电路，以通过MOSFET管的关闭来实现对信号切换和电压通断。
本发明提出了一种新的电源分配逻辑及驱动方式，减少原本的车辆配电盒功能，通过使用E-Fuse芯片、高边驱动芯片和MOSFET管来进行电源的分配，这样，将电源分配高度集成于车身控制模块上，减少了不必要的蓄电池放电，延长蓄电池馈电的时间，且将本发明进一步运用到新能源车上，完全取消单独的车辆配电盒，避免了续航里程变短的问题，进一步增加了系统的实用性，也更加符合电子电气架构向控制器演进的趋势。
本发明还提供一种控制方法，采用上述的一种集成电源分配功能的车身控制模块来实现在用电器工作中的电源分配。
请继续参见图1-图3，具体地，可以将用电器的工作阶段分为以下五个工作阶段：
上电初始化阶段，所述上电初始化阶段包括上电自检、检测供电电压和分级启动。1）对用电器进行上电自检，通过所述MCU对通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度进行检测来判断用电器是否存在故障，用电器存在的故障包括用电器开路、短路以及驱动芯片所控制的电路出现过温等，如果存在上述故障，MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配，同时将对应的故障通过CAN/LIN/以太网总线上报给用电器对应的控制器，并提示用户需要处理这些故障，并且让所述控制器无法调度对应的用电器，记录并存储故障对应的故障码。这样，避免造成用电器损坏。前述所出现的故障码，一般储存在RAM（临时存储器）里。
2）检测车载电源的供电电压，如果供电电压不在用电器的正常工作电压范围之内，所述MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配。这样，避免电机类用电器过速或者低速损坏。
3）分级启动，MCU中预设有上电管理逻辑，所述上电管理逻辑基于用电器的负载电流以及设定的对用电器的启动先后顺序，所述MCU根据所述上电管理逻辑对用电器进行分级启动。具体实施时，可以是优先给仪表上电，让仪表开始点亮，再给车机上电，再给座椅模块上电，再给空调模块上电，这个上电管理逻辑应考虑用户体验，所以对于不同的用户，对应的上电管理逻辑自然也是不一样的。这样，实现分级启动，可以避免同时启动的大电流超过DC-DC模块的输出能力，也能避免大功率负载启动导致电源电压拉低并产生震荡，对其他用电器的电源部分造成冲击。
正常工作阶段，基于各个用电器所属系统的需求，通过所述MCU发送信号给所述驱动芯片来实现电源分配，以及时给对应的用电器供电；同时，所述MCU实时监测通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度以判断用电器是否存在故障，如果存在故障，所述MCU则发送信号给所述驱动芯片停止配电，记录对应的故障码并存储在RAM里。
跛行回家工作阶段，当车辆处于极端情况时，所述MCU失效以致无法与Limp Home芯片保持通信连接，所述Limp Home芯片进入跛行回家模式，向所通信连接的驱动电路输出控制信号，以实现车载电源的分配；同时MCU通信连接有一锁存电路，所述锁存电路与所述驱动电路通信连接，当MCU失效时，所述锁存电路对MCU的输出进行锁存，在未收到任何来自MCU的控制信号之前，一直保持最后一次的输出状态。这样，即使MCU失效，也能保证一部分用电器的供电电路仍能正常工作。
高负荷工况工作阶段，基于整车的不同工况，将整车的用电器根据功能划分为不同的单元，通过所述MCU驱动所述驱动芯片来实现动态调配不同单元中的用电器的通断。这里，一般划分为以下几个单元：影音娱乐单元、动力驱动单元、舒适性单元和安全单元。当整车处于高负荷工况时，先将影音娱乐单元关闭，其次是舒适性单元，这样，更加智能地响应驾驶需求。
休眠工作阶段，基于用户实际工作场景，划分不同的睡眠等级，并根据不同的睡眠等级，通过所述MCU来驱动所述驱动芯片对不同睡眠等级下的用电器作对应的配电处理。这里，可以划分为轻度睡眠阶段、中度睡眠阶段和深度睡眠阶段。当整车处于轻度睡眠阶段，考虑用户有尽快唤醒的需求，对于启动较慢的用电器不下电，而启动较快的用电器可下电处理；当处于中度睡眠阶段，在一定的时间之内没接受到操作请求之后进入此种休眠状态，切断大部分用电器，以实现既能较快的达到启动速度的要求，又能满足休眠电流的需求；当处于深度睡眠阶段，在较长的时间之内没接受到操作请求之后，进入此种休眠状态，切断不必要功能的供电，使静态电流做到最低，避免无用的电流消耗，保证整车的续航。
本发明所提供的此种控制方法，将用电器工作分为五个阶段，前述的一种集成电源分配功能的车身控制模块均能保证整车负载在这五个工作阶段中实现系统、实用的电源分配，不需继电器或断路器对车载用电器控制，而是根据用户自己的体验来制定上电管理逻辑和划分用电器功能单元、睡眠等级，动态及静态负载管理分开实施，实现自行、精准控制。
本发明还提供一种车辆，所述车辆搭载有上述一种集成电源分配功能的车身控制模块。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种集成电源分配功能的车身控制模块，包括车身控制模块，所述车身控制模块包括MCU和Limp Home芯片，MCU与Limp Home芯片通信连接且两者相互独立工作；其特征在于：所述MCU通信连接有驱动芯片，所述驱动芯片包括E-Fuse芯片、高边驱动芯片和MOSFET管，MCU通过所述驱动芯片来实现对车载电源的检测、分配从而驱动用电器工作；
根据用户自己的体验来制定上电管理逻辑和划分用电器功能单元、睡眠等级；
用电器工作包括上电初始化阶段，所述上电初始化阶段包括上电自检、检测供电电压和分级启动；
对用电器进行上电自检，通过所述MCU对通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度进行检测来判断用电器是否存在故障，如果存在故障，MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配，同时将对应的故障通过CAN/LIN/以太网总线上报给用电器对应的控制器以使所述控制器无法调度对应的用电器，记录并存储故障对应的故障码；
检测车载电源的供电电压，如果供电电压不在用电器的正常工作电压范围之内，所述MCU不发送信号给所述驱动芯片进行电源分配；
MCU中预设有上电管理逻辑，所述上电管理逻辑基于用电器的负载电流以及设定的对用电器的启动先后顺序，所述MCU根据所述上电管理逻辑对用电器进行分级启动；
用电器工作包括休眠工作阶段，基于用户实际工作场景，划分不同的睡眠等级，并根据不同的睡眠等级，通过所述MCU来驱动所述驱动芯片对不同睡眠等级下的用电器作对应的配电处理。
2.根据权利要求1所述一种集成电源分配功能的车身控制模块，其特征在于：所述MOSFET管与MCU之间通信连接有控制电路和采样电路，以通过MOSFET管的关闭来实现对信号切换和电压通断。
3.一种控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种集成电源分配功能的车身控制模块来实现在用电器工作中的电源分配。
4.根据权利要求3所述一种控制方法，其特征在于：用电器工作包括正常工作阶段，基于各个用电器所属系统的需求，通过所述MCU发送信号给所述驱动芯片来实现电源分配，以及时给对应的用电器供电；同时，所述MCU实时监测通过用电器的电流、用电器两端的电压以及驱动芯片周围的温度以判断用电器是否存在故障，如果存在故障，所述MCU则发送信号给所述驱动芯片停止配电，记录并存储对应的故障码。
5.根据权利要求3所述一种控制方法，其特征在于：用电器工作包括跛行回家工作阶段，当所述MCU失效以致无法与Limp Home芯片保持通信连接时，所述Limp Home芯片进入跛行回家模式，向所通信连接的驱动电路输出控制信号，以实现车载电源的分配；同时MCU通信连接有一锁存电路，所述锁存电路与所述驱动电路通信连接，当MCU失效时，所述锁存电路对MCU的输出进行锁存，在未收到任何来自MCU的控制信号之前，一直保持最后一次的输出状态。
6.根据权利要求3所述一种控制方法，其特征在于：用电器工作包括高负荷工况工作阶段，基于整车的不同工况，将整车的用电器根据功能划分为不同的单元，通过所述MCU驱动所述驱动芯片来实现动态调配不同单元中的用电器的通断。
7.一种车辆，其特征在于：所述车辆搭载有权利要求1中所述一种集成电源分配功能的车身控制模块。
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