CN114967552A - 一种均衡功耗与性能的车辆运行系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种均衡功耗与性能的车辆运行系统及方法，系统包括连接总线和搭载有操作系统的控制器，控制器包括MCU模块、SOC模块和RTC模块，MCU模块分别与连接总线、SOC模块和RTC模块连接，控制器通过SOC模块外接有SOC外设，控制器通过MCU模块外接有MCU外设。本发明所述均衡功耗与性能的车辆运行方法适用于汽车上所有使用了操作系统的控制器，通过在工作状态与关机状态之间增加三个过渡状态：待机状态、休眠状态和冬眠状态，根据用户离车时间，逐级降低功耗，对应的启动时间也逐级增加，在降低停车功耗的同时，也很好的保证了汽车功能的启动响应性能，有效地平衡了车辆运行的功耗与启动性能，有效降低用户的等待焦虑，提高用户的使用体验。
Description
技术领域
本发明属于汽车系统开发的技术领域，具体涉及一种均衡功耗与性能的车辆运行系统及方法。
背景技术
汽车即使在停车未使用的状态下也仍存在电流，该电流被称为暗电流；这是因为汽车中有部分电子设备即使汽车处于停车未使用状态也需要保证一定的电量供给，如音响和空调需要供电保持数据的记忆功能，防盗传感器需要长期供电以确保汽车的警报功能。
汽车在停车未使用状态的暗电流是汽车功耗的一个重要指标，一般汽车的暗电流为40mA左右，部分高级车的暗电流为80mA左右；若暗电流过高，汽车在停车未使用状态下，蓄电池的电能会快速耗尽，导致用户再次使用时，容易因电池馈电而无法正常启动。因此，为降低汽车在停车未使用状态下的功耗，一般遵循“非必要不供电”的原则，参见附图1，汽车上的电子设备和控制器一般仅有工作和关机两种状态，即在停车未使用状态下，非必要的电子设备和控制器会直接进入关机状态，完全停止供电以降低汽车在停车未使用状态下的功耗。
但部分在停车未使用状态下非必要的电子设备和控制器由关机状态切换至工作状态所需的时间较长，当用户仅离开车辆较短时间，回到车内后，部分功能却需要启动较长时间，容易导致用户产生等待焦虑，影响用户体验。因此，需要提出一种可较好协调汽车停车状态下的功耗和启动响应性能的方法。
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均衡功耗与性能的车辆运行系统及方法，解决目前汽车在未使用状态下的功耗和响应性能的平衡性较差的问题，取得提高用户使用体验的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，包括连接总线和搭载有操作系统的控制器，控制器包括MCU模块、SOC模块和RTC模块，MCU模块分别与连接总线、SOC模块和RTC模块连接，控制器通过SOC模块外接有SOC外设，控制器通过MCU模块外接有MCU外设；
连接总线用于向MCU模块提供车况信息，MCU模块用于处理与连接总线的通讯和控制MCU外设，MCU模块可根据车况信息确定是否停车和用户是否离开汽车；SOC模块用于实现所属控制器的功能和控制SOC外设，RTC模块用于计时。
进一步地，所述车况信息包括电量信息、行驶状态信息、车内人员信息和设备状态信息；MCU模块根据行驶状态信息确定是否停车，MCU模块根据车内人员信息确定用户是否离开汽车。
进一步地，所述控制器为域控制器、网关设备和车机。
进一步地，所述控制器搭载的操作系统为Android或Linux。
本发明还包括一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，使用如上所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，所述车辆运行方法中车辆运行系统具有五种运行状态，按功耗由高到低的排序为：工作状态、待机状态、休眠状态、冬眠状态和关机状态；
当汽车在行驶时，车辆运行系统处于工作状态；当停车或用户离开汽车后，车辆运行系统切换至待机状态，由待机状态切换至工作状态所需的时间为t1；当车辆运行系统处于待机状态的时间超过T1后，车辆运行系统切换至休眠状态，由休眠状态切换至工作状态所需的时间为t2；当车辆运行系统切换至休眠状态的时间超过T2后，车辆运行系统切换至冬眠状态，由冬眠状态切换至工作状态所需的时间为t3；当车辆运行系统切换至冬眠状态的时间超过T3后，车辆运行系统切换至关机状态，由关机状态切换至工作状态所需的时间为t4；时间t1＜t2＜t3＜t4。
进一步地，所述工作状态包括高性能状态和低功耗状态，低功耗状态的功耗低于高性能状态；车辆运行系统由待机状态、休眠状态、冬眠状态或关机状态切换为工作状态时，工作状态为高性能状态；
当汽车在行驶时，MCU模块根据设备状态信息确定是否需要功能降级，是，则车辆运行系统切换为低功耗状态，否，则车辆运行系统保持高性能状态或由低功耗状态切换为高性能状态；车辆运行系统由低功耗状态切换至高性能状态所需的时间为t5且t5＜t1。
进一步地，MCU模块根据电量信息动态调整T1、T2和T3的大小。
进一步地，车辆运行系统由休眠状态切换至工作状态采用STR启动。
进一步地，车辆运行系统由冬眠状态切换至工作状态采用STD启动。
进一步地，t1为2秒，t2为3秒，t3为8秒，t4为15秒，t5为1秒。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，通过在工作状态与关机状态之间增加三个过渡状态：待机状态、休眠状态和冬眠状态，根据用户离车时间，逐级降低功耗，对应的启动时间也逐级增加，在降低停车功耗的同时，也很好的保证了汽车功能的启动响应性能，有效地平衡了车辆运行的功耗与启动性能，有效降低用户的等待焦虑，提高用户的使用体验。
2、本发明所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，将工作状态分为高性能状态和低功耗状态，在满足用户使用需求的情况下，可进行功能降级，切换为低功耗状态，降低用车过程中的功耗，低功耗状态切换至高性能状态所需的时间为1秒左右，响应速度较快，不会影响车辆行驶过程中，用户对功能启动速度的需求。
3、本发明所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，适用于汽车上所有使用了操作系统的控制器，如座舱控制器、驾驶控制器、车控控制器、网关、TBox等，适用于Android、Linux等大型操作系统，根据用户的不同场景和习惯来动态编排节能措施，最大限度地满足用户体验情况下，提升续航里程，降低整车成本，提升电子电器科技感，提高控制器使用寿命等收益。
附图说明
图1为背景技术所述汽车上的电子设备和控制器的状态切换示意图；
图2为实施例的一种均衡功耗与性能的车辆运行系统的连接示意图；
图3为实施例的一种均衡功耗与性能的车辆运行方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参见图2，一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，包括连接总线和搭载有操作系统的控制器；本实施例中，所述控制器为域控制器（如座舱控制器、驾驶控制器和车控控制器等）、网关设备和车机，所述控制器搭载的操作系统为Android或Linux等大型操作系统；
控制器包括MCU模块（车辆接口控制模块）、SOC模块（系统运行模块）和RTC模块（实时时钟模块），MCU模块分别与连接总线、SOC模块和RTC模块连接，控制器通过SOC模块外接有SOC外设，控制器通过MCU模块外接有MCU外设；
连接总线负责与车身总线通讯以获取车况信息并提供给MCU模块，MCU模块用于处理与连接总线的通讯和控制MCU外设，MCU模块可根据车况信息确定是否停车和用户是否离开汽车；SOC模块用于实现所属控制器的功能和控制SOC外设，RTC模块用于计时；
其中，所述车况信息包括电量信息、行驶状态信息、车内人员信息和设备状态信息；电量信息包含蓄电池的剩余电量和电压值等；行驶状态信息包含汽车车速和汽车行进方向等；车内人员信息包含车内是否有人和人数等，实施时可通过车内的VIU模块（识别单元）获取车内人员信息；设备状态信息包含娱乐显示屏、车载音响和氛围灯等设备的工作状态；MCU模块根据行驶状态信息确定是否停车，MCU模块根据车内人员信息确定用户是否离开汽车。
请参见图3，本发明还包括一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，使用如上所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，所述车辆运行方法中车辆运行系统具有五种运行状态，按功耗由高到低的排序为：工作状态、待机状态、休眠状态、冬眠状态和关机状态；其中，工作状态包括高性能状态和低功耗状态；
其中，当汽车在行驶时，MCU模块根据设备状态信息确定是否需要功能降级，是，则车辆运行系统切换为低功耗状态（如娱乐显示屏和车载音响关闭时，明显用户不需要娱乐设备工作，对应控制娱乐设备的车辆运行系统则会进入低功耗状态，以降低整车功耗，具体可对控制器搭载的操作系统进行设置或编程，以实现操作系统根据用户的个人习惯或使用场景进行运行状态的切换），否，则车辆运行系统保持高性能状态或由低功耗状态切换为高性能状态；车辆运行系统由低功耗状态切换至高性能状态所需的时间为t5；
当停车或用户离开汽车后，车辆运行系统切换至待机状态，由待机状态切换至高性能状态所需的时间为t1；当车辆运行系统处于待机状态的时间超过T1后，车辆运行系统切换至休眠状态，由休眠状态切换至高性能状态所需的时间为t2；当车辆运行系统切换至休眠状态的时间超过T2后，车辆运行系统切换至冬眠状态，由冬眠状态切换至高性能状态所需的时间为t3；当车辆运行系统切换至冬眠状态的时间超过T3后，车辆运行系统切换至关机状态，由关机状态切换至高性能状态所需的时间为t4；时间t5＜t1＜t2＜t3＜t4。
本实施例中，t1为2秒左右，t2为3秒左右，t3为8秒左右，t4为15秒左右，t5为1秒左右，MCU模块根据电量信息动态调整T1、T2和T3的大小，车辆运行系统由休眠状态切换至工作状态采用STR启动，车辆运行系统由冬眠状态切换至工作状态采用STD启动。
本实施例中，所述高性能状态是用户使用车辆时控制器全负荷满足所有功能的工作状态， 此状态功耗最高，发热量最大，此状态下电流大于2A；低功耗状态是用户在用车过程中，通过功能降级来实现节能，低功耗状态的功耗低于高性能状态，此状态下电流为1A左右；待机状态是用户在临时离开车时，如取快递、买咖啡等，控制器进入的状态，待机状态的持续时间与用户习惯和蓄电池电量等车况信息有关，此状态下电流为500mA左右；休眠状态是用户数天内不用车期间的状态，使用了STR技术降低暗电流值，STR持续时间与用户习惯和蓄电池电量、是否具备自动补电等车况信息有关，此状态下电流小于8mA；冬眠状态是用户数天不用车的状态，相比STR技术，STD技术更进一步降低暗电流值，STD持续时间与用户习惯和蓄电池电量、是否具备自动补电等车况信息有关, 此状态下电流小于4mA；关机状态是用户停车长期未使用的状态，此时以节能为首要目标，控制器的绝大多数模块断电，仅保留连接总线唤醒等所需的芯片供电，以满足用户再次使用车辆时，可正常启动控制器，此状态下电流小于2mA；
其中，连接总线在高性能状态和低功耗状态下正常工作，在其余状态下处于睡眠模式且仍可接收车况信息；MCU模块在休眠状态、冬眠状态和关机状态下处于睡眠模式且可被连接总线唤醒；SOC模块在低功耗状态功能降低，在待机状态功能冻结，在休眠状态处于睡眠状态并可被MCU模块唤醒，在冬眠状态和关机状态下断电；SOC外设和MCU外设分别为SOC模块和MCU模块的功能扩展设备，其工作模式由SOC模块和MCU模块进行调控；RTC模块为实时时钟模块，在待机状态、休眠状态和冬眠状态进行计时，计时到设定时间后可唤醒MCU模块工作或驱动MCU模块执行车辆运行系统的状态切换，本实施例中，所述RTC模块还具备温度检测功能，可根据温度信息动态调整T1、T2和T3的大小。
本发明所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，将工作状态分为高性能状态和低功耗状态，在满足用户使用需求的情况下，可进行功能降级，切换为低功耗状态，降低用车过程中的功耗，低功耗状态切换至高性能状态所需的时间为1秒左右，响应速度较快，不会影响车辆行驶过程中，用户对功能启动速度的需求。
本发明在工作状态与关机状态之间增加三个过渡状态：待机状态、休眠状态和冬眠状态，待机状态降低用户临时停车（如离开汽车一小时）时的功耗，从待机状态切换为工作状态也仅需2秒左右，可以很好地满足用户临时停车后快速启动汽车功能的需求；休眠状态降低了停车数天期间的功耗，从休眠状态切换为工作状态仅需3秒左右，可以很好地满足用户短暂时间停车后快速启动汽车功能的需求；冬眠状态降低了长时间停车期间的功耗，从冬眠状态切换为工作状态需要8秒左右，相较于关机状态所需的时间更短；通过增加三个过渡状态，根据用户离车时间，逐级降低功耗，对应的启动时间也逐级增加，在降低停车功耗的同时，也很好的保证了汽车功能的启动响应性能，有效地平衡了车辆运行的功耗与启动性能，有效降低用户的等待焦虑，提高用户的使用体验。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，其特征在于：包括连接总线和搭载有操作系统的控制器，控制器包括MCU模块、SOC模块和RTC模块，MCU模块分别与连接总线、SOC模块和RTC模块连接，控制器通过SOC模块外接有SOC外设，控制器通过MCU模块外接有MCU外设；
连接总线用于向MCU模块提供车况信息，MCU模块用于处理与连接总线的通讯和控制MCU外设，MCU模块可根据车况信息确定是否停车和用户是否离开汽车；SOC模块用于实现所属控制器的功能和控制SOC外设，RTC模块用于计时。
2.根据权利要求1所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，其特征在于：所述车况信息包括电量信息、行驶状态信息、车内人员信息和设备状态信息；MCU模块根据行驶状态信息确定是否停车，MCU模块根据车内人员信息确定用户是否离开汽车。
3.根据权利要求2所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，其特征在于：所述控制器为域控制器、网关设备和车机。
4.根据权利要求3所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，其特征在于：所述控制器搭载的操作系统为Android或Linux。
5.一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：使用如权利要求2-4任一项所述一种均衡功耗与性能的车辆运行系统，所述车辆运行方法中车辆运行系统具有五种运行状态，按功耗由高到低的排序为：工作状态、待机状态、休眠状态、冬眠状态和关机状态；
当汽车在行驶时，车辆运行系统处于工作状态；当停车或用户离开汽车后，车辆运行系统切换至待机状态，由待机状态切换至工作状态所需的时间为t1；当车辆运行系统处于待机状态的时间超过T1后，车辆运行系统切换至休眠状态，由休眠状态切换至工作状态所需的时间为t2；当车辆运行系统切换至休眠状态的时间超过T2后，车辆运行系统切换至冬眠状态，由冬眠状态切换至工作状态所需的时间为t3；当车辆运行系统切换至冬眠状态的时间超过T3后，车辆运行系统切换至关机状态，由关机状态切换至工作状态所需的时间为t4；时间t1＜t2＜t3＜t4。
6.根据权利要求5所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：所述工作状态包括高性能状态和低功耗状态，低功耗状态的功耗低于高性能状态；车辆运行系统由待机状态、休眠状态、冬眠状态或关机状态切换为工作状态时，工作状态为高性能状态；
当汽车在行驶时，MCU模块根据设备状态信息确定是否需要功能降级，是，则车辆运行系统切换为低功耗状态，否，则车辆运行系统保持高性能状态或由低功耗状态切换为高性能状态；车辆运行系统由低功耗状态切换至高性能状态所需的时间为t5且t5＜t1。
7.根据权利要求5所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：MCU模块根据电量信息动态调整T1、T2和T3的大小。
8.根据权利要求5所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：车辆运行系统由休眠状态切换至工作状态采用STR启动。
9.根据权利要求8所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：车辆运行系统由冬眠状态切换至工作状态采用STD启动。
10.根据权利要求9所述一种均衡功耗与性能的车辆运行方法，其特征在于：t1为2秒，t2为3秒，t3为8秒，t4为15秒，t5为1秒。
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