CN115122920A - 一种新能源汽车vtcu唤醒系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新能源汽车VTCU唤醒系统及方法，涉及新能源汽车技术领域，低压蓄电池通过继电器模块的常开开关与VTCU模块电连接；主控模块与继电器模块的线圈电连接；移动终端向能量接收模块发送无线射频能量；能量预处理模块对无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压；主控模块用于对移动终端的权限认证；还用于根据移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。唤醒过程中不消耗任何低压蓄电池的能量，并且避免了车辆停车熄火时低压蓄电池为VTCU模块供给常电，节省了蓄电池能量。

Description

一种新能源汽车VTCU唤醒系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新能源汽车VTCU唤醒系统及方法。

背景技术

汽车常配备有低压蓄电池，低压蓄电池可以被反复充电，进而可以在停车状态下使用。比如可以向车辆空调、音响、辅助照明、遥控感知、行车记录仪及防盗系统等模块供电。低压蓄电池还有一个作用就是给车辆启动提供电能。

车辆在熄火停放后，如果不切断整车电子部件的供电，则低压蓄电池将持续消耗电量，长时间后有可能造成低压蓄电池亏电，导致车辆无法启动，所以为节省蓄电池电量在车辆熄火停放后需要切断整车电子部件的低压供电。但是当切断整车的低压供电后，整车的所有电子部件将停止工作，会造成VTCU无法重新启动，进而导致车辆无法开门、无法启动等问题。

发明内容

本发明提供一种新能源汽车VTCU唤醒系统，系统避免了车辆停车熄火时低压蓄电池为VTCU模块供给常电，节省了蓄电池能量。

新能源汽车VTCU唤醒系统包括：移动终端、低压蓄电池、继电器模块、VTCU模块、能量接收模块、能量预处理模块以及主控模块；

低压蓄电池通过继电器模块的常开开关与VTCU模块电连接；

能量接收模块通过能量预处理模块与主控模块电连接，主控模块与继电器模块的线圈电连接；

移动终端与能量接收模块通过无线通信连接，移动终端向能量接收模块发送无线射频能量；

能量接收模块用于将接收的无线射频能量传送到能量预处理模块；

能量预处理模块用于对无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压，并为主控模块和继电器模块提供直流工作电压；

主控模块用于对移动终端的权限认证；还用于根据移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

进一步需要说明的是，系统还包括：能量监测模块；

能量监测模块分别与能量预处理模块和主控模块连接，能量监测模块用于监测能量预处理模块预处理的无线射频能量值，并判断无线射频能量值是否满足继电器模块吸合的能量需求；如满足，则向主控模块发送启动继电器信号，以使主控模块控制继电器模块的动作。

进一步需要说明的是，主控模块还用于每隔一预设时长，采集一次能量预处理模块输出的无线射频能量值，并记录每次的采集值；

连续采集预设次数以后，计算无线射频能量值的均值，若均值大于等于预设阈值，则达到继电器模块启动的能量值。

进一步需要说明的是，能量接收模块包括具有I2C通讯接口的NFC标签芯片，NFC标签芯片内部有EEPROM存储块。

进一步需要说明的是，主控模块还用于配置随机字符，使用加密算法，通过公钥对随机字符进行加密生成认证，将生成的加密认证信息写入EEPROM 存储块中；

移动终端通过无线射频通讯读取EEPROM存储块中的加密认证信息，利用私钥对加密认证信息进行解密得到随机字符，并对解密得到字符按比特进行取反生成新的节字符，使用加密算法将新生成的节字符用公钥进行加密，通过无线射频通讯将加密信息写入EEPROM存储块中；

主控模块通过通讯接口读取移动终端写入到EEPROM存储块中的加密认证信息，并利用私钥进行解密，解密后得到随机字符，并按比特进行按位取反得到字符信息，并与原始随机字符进行比对；

若不一致，则当前唤醒动作为非法操作，不执行任何动作。

本发明还提供一种新能源汽车VTCU唤醒方法，方法包括:

S1.能量接收模块通过天线接收移动终端发出的无线射频能量；

S2.能量预处理模块对接收的无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压,为主控模块和继电器模块提供工作电压；

S3.主控模块通过主控通讯接口和无线射频通讯对移动终端的身份权限进行认证；

S4. 移动终端的身份认证通过后，主控模块接收移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

进一步需要说明的是，方法还包括：

主控模块每隔一预设时长，采集一次能量预处理模块输出的无线射频能量值，并记录每次的采集值；

连续采集预设次数以后，计算无线射频能量值的均值，若均值大于等于预设阈值，则达到继电器模块启动的能量值。

进一步需要说明的是，方法还包括：

主控模块配置随机字符，使用加密算法，通过公钥对随机字符进行加密生成认证，将生成的加密认证信息写入EEPROM 存储块中；

移动终端通过无线射频通讯读取EEPROM存储块中的加密认证信息，利用私钥对加密认证信息进行解密得到随机字符，并对解密得到字符按比特进行取反生成新的节字符，使用加密算法将新生成的节字符用公钥进行加密，通过无线射频通讯将加密信息写入EEPROM存储块中；

主控模块通过通讯接口读取移动终端写入到EEPROM存储块中的加密认证信息，并利用私钥进行解密，解密后得到随机字符，并按比特进行按位取反得到字符信息，并与原始随机字符进行比对；

若不一致，则当前唤醒动作为非法操作，不执行任何动作。

进一步需要说明的是，方法还包括：

移动终端将控制指令用私钥进行签名，得到了第一数字签名，用公钥进行加密，得到加密后的第二数字签名；

移动终端将控制指令和第一数字签名组合起来，发送给EEPROM存储块；

主控模块通过公钥将控制指令进行签名，得到第一比较数字签名；

主控模块通过移动终端的私钥对第二数字签名进行解密得到第二比较数字签名；

其中，第一比较数字签名是通过公钥得到，第二比较数字签名是通过私钥得到；

如果第一比较数字签名等于第二比较数字签名，则移动终端的身份通过认证，执行所述控制指令；

如果第一比较数字签名不等于第二比较数字签名，则移动终端的身份未通过认证，不执行所述控制指令。

进一步需要说明的是，方法还包括：

移动终端配置控制指令，并在控制指令上配置生成时间t1;

能量接收模块接收移动终端发送的控制指令，并记录接收时间t2;

主控模块获取能量接收模块与移动终端之间的通信传输延时时长阈值为t3以及通信传输时长t4；

其中，时间差Δt＝t2- t1；t3+t4＝T；

当Δt≤T时，主控模块判断当前控制指令为及时有效指令，并执行所述控制指令；

当Δt＞T时，主控模块判断当前控制指令为超时无效指令，不执行所述控制指令。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明利用移动终端的NFC无线射频能量作为VTCU模块唤醒系统的能量来源，控制低压蓄电池正极继电器的闭合来使VTCU模块启动进入工作状态，以唤醒VTCU模块；唤醒过程中不消耗任何低压蓄电池的能量，并且避免了车辆停车熄火时低压蓄电池为VTCU模块供给常电，节省了蓄电池能量。

本发明提供的新能源汽车VTCU唤醒系统还可以通过多种对移动终端的认证方式以及通信时间监控方式来保证控制指令的准确性和可靠性，保证系统稳定工作，避免出现误操作，或者被无权限的终端进行操控，对新能源汽车造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为新能源汽车VTCU唤醒系统示意图；

图2为新能源汽车VTCU唤醒方法流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1所示，本发明提供一种新能源汽车VTCU唤醒系统，系统是为了解决当切断整车的低压供电后，整车的所有电子部件将停止工作，会造成VTCU无法重新启动，进而导致车辆无法开门、无法启动等问题。

本发明提供的新能源汽车VTCU唤醒系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本发明提供的新能源汽车VTCU唤醒系统的附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

系统包括：移动终端、低压蓄电池、继电器模块、VTCU模块、能量接收模块、能量预处理模块、主控模块以及能量监测模块；

低压蓄电池通过继电器模块的常开开关与VTCU模块电连接；

能量接收模块通过能量预处理模块与主控模块电连接，主控模块与继电器模块的线圈电连接；

移动终端与能量接收模块通过无线通信连接，移动终端向能量接收模块发送无线射频能量；

能量接收模块用于将接收的无线射频能量传送到能量预处理模块；

能量预处理模块用于对无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压，并为主控模块和继电器模块提供直流工作电压；

主控模块用于对移动终端的权限认证；还用于根据移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

低压蓄电池可以输出电压为直流24V，独立为VTCU提供工作电源。

移动终端具有NFC功能，能量接收模块具备I2C通讯接口的NFC标签芯片，芯片内部有EEPROM存储块。使能量接收模块具有接收NFC无线射频能量的功能。在进行无线射频能量传输时，打开移动终端的NFC功能，并将移动终端靠近NFC天线，进行无线射频能量的传输。主控模块与能量接收模块的通讯接口为I2C通讯；能量接收模块与移动终端之间的无线射频通讯为NFC通讯方式。

对于本发明的一种实施方式，系统还包括：能量监测模块；能量监测模块分别与能量预处理模块和主控模块连接，能量监测模块用于监测能量预处理模块预处理的无线射频能量值，并判断无线射频能量值是否满足继电器模块吸合的能量需求；如满足，则向主控模块发送启动继电器信号，以使主控模块控制继电器模块的动作。

当然本发明还涉及一种实施方式，主控模块还用于每隔一预设时长，采集一次能量预处理模块输出的无线射频能量值，并记录每次的采集值；连续采集预设次数以后，计算无线射频能量值的均值，若均值大于等于Vth，则达到继电器模块启动的能量值。

示例性的讲，针对预设阈值的判断，主控模块通过AD采集能量监测模块的输出的电量值，每隔10ms采集一次电量值，并记录每次的才机制，连续采集10次，并计算均值，若均值大于等于24V，则判断达到启动预设阈值。

本发明为了保证传输的控制指令和数据的安全性，系统设置有加解密算法，移动终端和主控模块均可以对控制指令和数据进行加密和解密操作。实现了数据的安全性。加解密算法采用AES-128算法，具备极高的安全性。

本发明利用移动终端的NFC无线射频能量作为VTCU模块唤醒系统的能量来源，控制低压蓄电池正极继电器的闭合来使VTCU模块启动进入工作状态，以唤醒VTCU模块；唤醒过程中不消耗任何低压蓄电池的能量，并且避免了车辆停车熄火时低压蓄电池为VTCU模块供给常电，节省了蓄电池能量。

进一步的，作为上述新能源汽车VTCU唤醒系统具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明如图2所示，本实施例中的具体实施过程，本发明还提供一种新能源汽车VTCU唤醒方法。该方法包括：

S1.能量接收模块通过天线接收移动终端发出的无线射频能量；

S2.能量预处理模块对接收的无线射频能量进行整流滤波，得到稳定的直流电压，为主控模块、能量监测模块、继电器模块提供工作电压；

S3.主控模块开始工作，监测判断能量监测模块的能量是否达到启动阈值；若未达到，则继续步骤S1，若达到阈值，则执行步骤S4；

S4. 主控模块通过主控通讯接口和无线射频通讯与移动终端完成权限身份认证；

S5. 移动终端的身份认证通过后，主控模块接收移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

对于上述步骤S3的阈值判断方法：主控模块通过采集能量监测模块的输出的电量值，每隔t时间采集一次电量值，并记录每次的采集值，连续采集n次，并计算均值，若均值大于等于Vth，则判断达到启动阈值，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关。

进一步的讲，本发明还涉及对移动终端与能量接收模块之间的数据通信的安全性进行保证，具体来讲，主控模块生成原始64字节随机字符，使用加密算法，通过公钥对64字节随机字符进行加密生成认证信息，主控模块通过通讯接口将生成的加密认证信息写入能量接收模块中的EEPROM 存储块中；

移动终端通过无线射频通讯读取能量接收模块EEPROM存储块中的加密信息，利用私钥对读取的信息进行解密得到64字节随机字符，并对解密得到64字节字符按比特进行取反生成新的64字节字符，使用加密算法将新生成的64字节字符用公钥进行加密，通过无线射频通讯将加密信息写入能量接收模块的EEPROM存储块中；

主控模块通过通讯接口读取EEPROM存储块中的加密信息，并利用私钥进行解密，解密后得到64字节随机字符，并按比特进行按位取反得到字符信息，并与原始64字节随机字符进行比对，若不一致，则此唤醒动作为非法操作，不执行任何动作，继续执行步骤S2,若一致则执行步骤S5。

本发明还涉及两种对控制指令的权限以及及时性进行判断，来保证控制指令的准确性和可靠性。

具体来讲，移动终端将控制指令用私钥进行签名，得到了第一数字签名，用公钥进行加密，得到加密后的第二数字签名；

移动终端将控制指令和第一数字签名组合起来，发送给EEPROM存储块；

主控模块通过公钥将控制指令进行签名，得到第一比较数字签名；

主控模块通过移动终端的私钥对第二数字签名进行解密得到第二比较数字签名；

其中，第一比较数字签名是通过公钥得到，第二比较数字签名是通过私钥得到；

如果第一比较数字签名等于第二比较数字签名，则移动终端的身份通过认证，执行所述控制指令；

如果第一比较数字签名不等于第二比较数字签名，则移动终端的身份未通过认证，不执行所述控制指令。

为了进一步保障控制指令发出与接收的准确性，减少或避免接收其他干扰指令而执行控制。本发明还涉及另一种方式实现方式：

移动终端配置控制指令，并在控制指令上配置生成时间t1;

能量接收模块接收移动终端发送的控制指令，并记录接收时间t2;

主控模块获取能量接收模块与移动终端之间的通信传输延时时长阈值为t3以及通信传输时长t4；

其中，时间差Δt＝t2- t1；t3+t4＝T；

当Δt≤T时，主控模块判断当前控制指令为及时有效指令，并执行所述控制指令；

当Δt＞T时，主控模块判断当前控制指令为超时无效指令，不执行所述控制指令。

也就是说，控制指令如果出现Δt＞T时，则当前控制指令因为网络问题，或者其他外界干扰造成无法及时传输。或者当前接收的控制指令并非是当前用户需要发出的控制指令，则对这个超时控制指令进行放弃执行。

t1、t2、t3、t4具体数值可以根据新能源汽车VTCU唤醒需要进行设置，这里不做具体设置。

本发明利用移动终端的NFC无线射频能量作为VTCU唤醒系统的能量来源，控制低压蓄电池正极继电器的闭合来使VTCU启动进入工作状态，以唤醒VTCU，避免了低压蓄电池为VTCU供给常电，节省了蓄电池能量。

基于本发明提供的新能源汽车VTCU唤醒系统及方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的新能源汽车VTCU唤醒方法各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种新能源汽车VTCU唤醒系统，其特征在于，系统包括：移动终端、低压蓄电池、继电器模块、VTCU模块、能量接收模块、能量预处理模块以及主控模块；

低压蓄电池通过继电器模块的常开开关与VTCU模块电连接；

能量接收模块通过能量预处理模块与主控模块电连接，主控模块与继电器模块的线圈电连接；

移动终端与能量接收模块通过无线通信连接，移动终端向能量接收模块发送无线射频能量；

能量接收模块用于将接收的无线射频能量传送到能量预处理模块；

能量预处理模块用于对无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压，并为主控模块和继电器模块提供直流工作电压；

主控模块用于对移动终端的权限认证；还用于根据移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车VTCU唤醒系统，其特征在于，

系统还包括：能量监测模块；

能量监测模块分别与能量预处理模块和主控模块连接，能量监测模块用于监测能量预处理模块预处理的无线射频能量值，并判断无线射频能量值是否满足继电器模块吸合的能量需求；如满足，则向主控模块发送启动继电器信号，以使主控模块控制继电器模块的动作。

3.根据权利要求1或2所述的新能源汽车VTCU唤醒系统，其特征在于，

主控模块还用于每隔一预设时长，采集一次能量预处理模块输出的无线射频能量值，并记录每次的采集值；

连续采集预设次数以后，计算无线射频能量值的均值，若均值大于等于预设阈值，则达到继电器模块启动的能量值。

4.根据权利要求1或2所述的新能源汽车VTCU唤醒系统，其特征在于，

能量接收模块包括具有I2C通讯接口的NFC标签芯片，NFC标签芯片内部有EEPROM存储块。

5.根据权利要求4所述的新能源汽车VTCU唤醒系统，其特征在于，

主控模块还用于配置随机字符，使用加密算法，通过公钥对随机字符进行加密生成认证，将生成的加密认证信息写入EEPROM 存储块中；

移动终端通过无线射频通讯读取EEPROM存储块中的加密认证信息，利用私钥对加密认证信息进行解密得到随机字符，并对解密得到字符按比特进行取反生成新的节字符，使用加密算法将新生成的节字符用公钥进行加密，通过无线射频通讯将加密信息写入EEPROM存储块中；

主控模块通过通讯接口读取移动终端写入到EEPROM存储块中的加密认证信息，并利用私钥进行解密，解密后得到随机字符，并按比特进行按位取反得到字符信息，并与原始随机字符进行比对；

若不一致，则当前唤醒动作为非法操作，不执行任何动作。

6.一种新能源汽车VTCU唤醒方法，其特征在于，方法采用如权利要求1至5任意一项所述的新能源汽车VTCU唤醒系统；方法包括:

S1.能量接收模块通过天线接收移动终端发出的无线射频能量；

S2.能量预处理模块对接收的无线射频能量进行整流滤波，得到直流电压,为主控模块和继电器模块提供工作电压；

S3.主控模块通过主控通讯接口和无线射频通讯对移动终端的身份权限进行认证；

S4. 移动终端的身份认证通过后，主控模块接收移动终端发送的控制指令，控制继电器模块的动作，闭合继电器模块的常开开关，低压蓄电池为VTCU模块提供电源，并唤醒VTCU模块，使VTCU模块进入工作状态。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车VTCU唤醒方法，其特征在于，方法还包括：

主控模块每隔一预设时长，采集一次能量预处理模块输出的无线射频能量值，并记录每次的采集值；

连续采集预设次数以后，计算无线射频能量值的均值，若均值大于等于预设阈值，则达到继电器模块启动的能量值。

8.根据权利要求6所述的新能源汽车VTCU唤醒方法，其特征在于，方法还包括：

主控模块配置随机字符，使用加密算法，通过公钥对随机字符进行加密生成认证，将生成的加密认证信息写入EEPROM 存储块中；

移动终端通过无线射频通讯读取EEPROM存储块中的加密认证信息，利用私钥对加密认证信息进行解密得到随机字符，并对解密得到字符按比特进行取反生成新的节字符，使用加密算法将新生成的节字符用公钥进行加密，通过无线射频通讯将加密信息写入EEPROM存储块中；

主控模块通过通讯接口读取移动终端写入到EEPROM存储块中的加密认证信息，并利用私钥进行解密，解密后得到随机字符，并按比特进行按位取反得到字符信息，并与原始随机字符进行比对；

若不一致，则当前唤醒动作为非法操作，不执行任何动作。

9.根据权利要求6所述的新能源汽车VTCU唤醒方法，其特征在于，方法还包括：

移动终端将控制指令用私钥进行签名，得到了第一数字签名，用公钥进行加密，得到加密后的第二数字签名；

移动终端将控制指令和第一数字签名组合起来，发送给EEPROM存储块；

主控模块通过公钥将控制指令进行签名，得到第一比较数字签名；

主控模块通过移动终端的私钥对第二数字签名进行解密得到第二比较数字签名；

其中，第一比较数字签名是通过公钥得到，第二比较数字签名是通过私钥得到；

如果第一比较数字签名等于第二比较数字签名，则移动终端的身份通过认证，执行所述控制指令；

如果第一比较数字签名不等于第二比较数字签名，则移动终端的身份未通过认证，不执行所述控制指令。

10.根据权利要求6所述的新能源汽车VTCU唤醒方法，其特征在于，方法还包括：

移动终端配置控制指令，并在控制指令上配置生成时间t1；

能量接收模块接收移动终端发送的控制指令，并记录接收时间t2；

主控模块获取能量接收模块与移动终端之间的通信传输延时时长阈值为t3以及通信传输时长t4；

其中，时间差Δt＝t2- t1；t3+t4＝T；

当Δt≤T时，主控模块判断当前控制指令为及时有效指令，并执行所述控制指令；

当Δt＞T时，主控模块判断当前控制指令为超时无效指令，不执行所述控制指令。

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