CN215322398U - 供电控制电路及气囊控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于为电子控制器单元供电的供电控制电路及气囊控制电路，该电子控制器单元基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式，该供电控制电路包括电源，通过该电子控制器单元的电源输入端向该电子控制器单元提供电源电压；电源转换电路，其连接在该电源与该模式控制电路的电源接收端之间，该电源转换电路用于基于该电源电压与第一预定电压值的比较结果向该模式控制电路输出电源转换电压，该模式控制电路根据该电源转换电压输出用于控制切换该电子控制器单元工作模式的模式控制信号。

Description

供电控制电路及气囊控制电路

技术领域

本实用新型涉及汽车电子，尤其是涉及汽车电路的电源供电。

背景技术

在汽车电子中，电子控制单元(ECU)作为汽车大脑，不但控制整车电子功能部件，而且在不久的将来在自动驾驶中可能会具有更大的作用。同时由于汽车的电子化程度高所带来的不可避免的能耗，因此在不需要ECU或其它电子部件工作的场合，可能需要让电子系统进入休眠状态，并在必要时予以唤醒。因此，对ECU的稳定的电力供应以保证其进入工作状态至关重要。图1示出了现有技术实现的一种ECU供电与模式控制的电路系统的示意图。如图所示，该电路系统包括电源100以及模式控制电路(MCC)200，其中电源100连接到ECU300的电源输入端VZP以对ECU300提供电源电压。根据一般设计，ECU300可在一定的电源电压范围内工作，例如6V～13V，而当电源电压低于6V时则ECU300处于不工作状态或断电状态。模式控制电路200通过模式控制端INH连接至ECU300的模式受控端 N_SLEEP，通过输出模式控制信号S_MCS以控制ECU从休眠状态中唤醒或进入休眠状态，或者从断电状态进入工作状态即唤醒状态。模式控制电路200通过电源接收端VB来接收电源100的电源电压而工作。根据一般设计，模式控制电路200可在一定的电源电压范围内工作，例如3.5V～13V，而当电源电压低于3.5V时模式控制电路200处于不工作状态。此外，在上电工作状态下，模式控制电路200还可以通过从外部接收的控制信号S_CTL而输出模式控制信号S_MCS，控制ECU进入休眠状态或进入工作状态(即从休眠状态进入唤醒状态)。

然而，在实际中通常会出现在车辆重新点火时由于电源问题而导致ECU无法正常工作情形。

实用新型内容

本实用新型提出一种改进的供电控制电路，保证ECU的电源输入端与模式受控端同步接收到有效启动信号，从而保证不管电源电压如何波动，启动时间长短，仍能确保ECU进入正常待机状态。

按照本实用新型，提供一种用于汽车电子控制器单元(ECU)供电的供电控制电路，其中所述ECU基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式，其特征在于所述供电控制电路包括：电源，通过所述ECU的电源输入端向所述ECU提供电源电压；电源转换电路，连接在所述电源与所述模式控制电路的电源接收端之间，用于基于所述电源电压与第一预定电压值的比较而向所述模式控制电路输出电源转换电压，所述模式控制电路根据所述电源转换电压输出用于控制切换所述电子控制器单元工作模式的模式控制信号。

优选地，所述工作模式包括唤醒模式与休眠模式，其中所述电源转换电压具有至少第一与第二参考电压值以便所述模式控制电路输出与所述电源电压的所述第一预定电压值同步发生的模式控制信号以控制所述ECU进入唤醒模式。

在一个优选实施例中，所述电源转换电路包括：分压器，用于输出与所述电源电压成比例的分压信号；开关电路，用于接收所述分压信号作为开关触发信号，当所述电源电压低于所述第一预定电压值时，所述开关触发信号使所述开关电路断开以输出具有所述第一参考电压值的电源转换电压，而当所述电源电压大于或等于所述第一预定电压值时，所述开关触发信号使所述开关电路导通以输出具有所述第二参考电压值的电源转换电压。在一个示例中，所述比例为开关电路的额定触发电压与第一预定电压值之比。在一个示例中，分压器包括连接在所述电源电压与地之间的第一电阻与第二电阻，用于在所述第一电阻与第二电阻之间节点处输出所述分压信号；而开关电路包括第一三极管与第二三极管，其中第一三极管基于第一电阻与第二电阻之间的分压信号而控制第二三极管输出具有第一参考电压值或第二参考电压值的电源转换电压。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种气囊控制电路，包括电子控制器单元和模式控制电路，其中所述电子控制器单元基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式，所述气囊控制电路还包括根据本发明的供电控制电路。

附图说明

图1示出了根据现有技术的用于ECU的电路系统的示意图；

图2示出了一个示例性的电源电压上升示意图；

图3示出根据本实用新型一个示例的供电控制电路的示意图；

图4示出根据图3的供电控制电路的示例性电路图。

在本实用新型中，相同的附图标记或符号代表同一功能部件或物理参数。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例提供的供电控制电路进行详细说明。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

按照例如图1所示的供电电路系统，在汽车熄火状态下，电源100 没有电压输出；而当汽车点火时，电源100开始输出电源电压Vss以对ECU300与模式控制电路200供电，其中模式控制电路200在接收到电源电压时输出模式控制信号S_MCS至ECU300的受控端N_SLEEP。可以发现，ECU300只有在通过VZP与N_SLEEP同时或在预定时间差ΔT(例如150ms)内接收到有效电源电压Vss与S_MCS时，才进入工作状态，并通过状态确认端ACK产生确认信号S_ACK并反馈给模式控制电路200。

结合图2所示，在电源100开始输出电源电压时，由于电源电路设计或其它因素的影响，电源输出的电源电压Vss一般不会立即达到额定电压值V_NOR例如13V，而是有一个电压上升过程，其中模式控制电路(MCC)需要在接收到3.5V及以上的电源电压V_SS时才输出有效的模式控制信号S_MCS，例如高电平的S_MCS信号，而ECU300则必须在输入端VZP上接收到例如6V及以上的电压时才会达到供电状态。由此，如果由于各种干扰而导致电源升压过程较慢，例如从0V至6V 的上升时间t超过预定时间差ΔT时，模式控制电路200将不会从 ECU300接收到模式确认信号S_ACK，因此，模式控制电路200将模式控制信号S_MCS切换为相反电位，例如低电位0。由此，即使是ECU300 的VZP上稍后接收到6V以上的电源电压，由于有效S_MCS信号的缺失，ECU仍将无法进入正常工作待机状态，因此发生故障。也就是说，在图1所示的供电电路系统中，由于电源电压回升过程可能用时较长，导致在一预定的要求时间范围ΔT内ECU300的电源输入端VZP与模式受控端N_SLEEP上不能同时出现有效启用信号,即有效模式控制信号S_MCS(例如高电平的S_MCS)和有效电源电压V_SS(例如大于最低有效电源电压V_ENL1＝6V)，从而导致ECU300不能进入正常的工作状态。

按照本实用新型的实施例，考虑到模式控制电路200要求的有效电源电压较低，大于最低有效电源电压V_ENL2(3.5伏)即可，不可避免地会过早地输出有效模式控制信号S_MCS，因此本实用新型通过设置一个电源转换电路，对电源100输出进行控制，通过延迟电源100对模式控制电路200的供电，从而达到与ECU300的有效电源电压V_ENL1同步地输出有效模式控制信号S_MCS的目的。图3示出了根据本实例的示意图。

如图3所示，示出了供电控制电路400，用于对ECU300以及模式控制电路MCC 200进行供电，其中ECU300可在二种工作模式下工作，即进入正常工作状态的唤醒模式以及进入睡眠状态的休眠模式， ECU300根据来自模式控制电路200的模式控制信号S_MCS而在不同的唤醒模式与休眠模式之间切换。在唤醒模式下，ECU300工作而实现其设计功能，而在睡眠模式下，ECU300在被唤醒之前暂停工作。此外，在汽车这样的特定应用场景中，在汽车熄火情况下，ECU300则处于断电状态，因此控制电路200也通过输出有效模式控制信号S_MCS而使ECU300从断电状态进入唤醒模式。

按照本实施例，供电控制电路400包括电源V_SS 100以及电源转换电路500。电源转换电路500用于延迟电源100对模式控制电路200 的供电，具体地，电源转换电路500基于电源100实时输出的电源电压Vss与预定电压值即ECU300的最小有效电源电压V_ENL1的比较而向模式控制电路200输出电源转换电压V_SX，即经过转换的电源电压，从而保证在ECU300处的电源输入端VZP与模式受控端N_SLEEP上基本同步接收到6V或以上的电源电压及模式控制信号S_MCS，从而确保ECU 300进入正常工作状态。按照本实施例，电源转换电压V_SX具有至少第一参考电压值V_REF1与第二参考电压值V_REF2，V_REF1 <V_ENL2≤V_REF2，其中V_ENL2是模式控制电路200的有效电源电压例如3.5V。当电源转换电压V_SX具有第一参考电压值例如零伏电压时，模式控制电路200不工作，因此没有S_MCS信号输出；而当电源转换电压 V_SX从第一参考电压切换至第二参考电压(例如电源100的额定电压例如13伏)时，模式控制电路200输出与ECU300的VZP上接收到的电源电压Vss的最小有效电压V_ENL1同步发生的模式控制信号S_MCS以控制所述ECU300进入唤醒模式。

如图3所示，按照本实用新型的一个示例，电源转换电路500包括分压器501与开关电路502。分压器501采集电源100实时输出的电源电压Vss并输出与电源电压Vss成比例R的分压信号V_G。作为一个示例，比例R取决于开关电路502的开关额定触发电压V_T及 ECU300的最小有效供电电压V_ENL1，R＝V_T/V_ENL1。

开关电路502用于接收分压信号V_G作为开关触发信号，当电源电压Vss低于ECU300的有效供电电压V_ENL1时，开关触发信号V_G使开关电路502断开以输出具有参考电压值V_REF1的电源转换电压V_SX，例如输出零伏电压；而当所述电源电压Vss大于或等于有效供电电压V_ENL1时，开关触发信号V_G使开关电路502导通以输出具有参考电压值V_REF2的电源转换电压V_SX，该参考电压值V_REF2可以是电源电压Vss 或接近于Vss。

图4示出了图3中的电源转换电路的一个示例。如图所示，在电源转换电路500中，分压器501由串联在电源100与地之间的电阻R1 与R2构成，其中通过R1与R2之间的节点输出触发信号V_G。开关电路502由三极管Q1、Q2以及电阻R3、R4构成，其中Q1可以为NPN型三极管，其集电极通过电阻R3接收电源电压Vss，并且发射极接地。Q2可以为PNP型三极管，其集电极连接到电源Vss，而发射极通过电阻R4接地。开关电路502在三极管Q1的基极处接收分压器输出的电压信号V_G，并且在三极管Q2的集电极与电阻R4之间节点处输出电源转换电压V_SX。

按照该实施例，NPN型三极管Q1的基极导通电压就是开关电路 502的额定触发电压V_T，通常其额定导通电压V_T很低，一般0.5V左右。因此只要输出电压V_G大于该导通电压V_T，就可以使三极管Q1 导通。因此为防止在ECU300的电源接收端VZP处接收到的电源电压Vss尚未达到有效电压V_ENL1(在本例中为6V)之前开关导通以至模式控制电路200输出模式控制信号S_MCS，可通过如下方式，设置电阻R1与R2：

即R2/R1＝V_ENL1/V_T-1。

式中，V_T是开关电路的开关触发额定电压，在本例中为三极管Q1 的导通电压例如为0.5V，而V_ENL1则是ECU正常工作的最小有效电源电压，例如本例中V_ENL1＝6V，由此，R2/R1＝11，因此可以基于该比例选择R1与R2的电阻值。

下面描述该电源转换电路500的工作过程。当汽车在熄火状态下重新点火时，电源100工作以提供目标为例如13V的额定电源电压，假定由于电路设计原因，在电源100输出的电源电压Vss稳定在13V 之前存在一个电压上升过程，例如如图2所示经历从点火时刻开始t1 秒后达到3.5V，再经历t2秒达到6V，并随后经过t3秒电压稳定在 13V。在电源电压Vss达到3.5V之前，分压电阻R1上输出的电压V_G小于0.27V(＝3.5×0.5÷6)<V_T＝0.5V，因此三极管Q1截止，Q2也相应地截止，Q2输出接近于零伏的转换电压V_SX至模式控制电路200的电源输入端VB，因此在时间t1内，模式控制电路200无电源电压提供，在模式控制端INH上呈高阻状态，不输出模式控制信号S_MCS。

不难理解，在时间t2内，由于电源电压Vss仍小于6V，因此分压电阻R1上输出的电压V_G小于0.5伏，因此Q1与Q2仍会截止，因此模式控制电路200仍不会工作。由此可以看到，与图1现有技术相比，尽管电源电压Vss已经达到并超过模式控制电路200的启动电压3.5V，但由于电源转换电路500的作用，使得模式控制电路200实际接收到的转换后的电源电压V_SX仍保持在低电压例如零电压，而此时与电源100直接相连的ECU300的VZP端所接收到的电源电压也小于6伏，因此保证了ECU的电源输入端VZP与N_SLEEP同步不出现各自的有效启动信号。

在时间t2之后的t3时间内，此时电源输出电压Vss≥V_ENL1(即6V)，因此ECU300接收到有效电源电压并因此进入正常供电状态。同时，电源转换电路500的分压电阻R1上输出的电压V_G≥0.5伏，Q1导通，并且进而Q2也导通，因此Q2输出一个高电平的转换电压信号 V_SX，例如接近于电源电压Vss，从而实现对模式控制电路200的正常供电。在模式控制电路200在电源接收端VB上接收到转换后的电源电压V_SX并正常供电后，在输出端INH上产生有效的模式控制信号S_MCS，例如高电平S_MCS。ECU300在同步地接收到有效电源电压Vss以及有效的模式控制信号S_MCS后，进入正常工作状态，即唤醒模式；同时在反馈端ACK处输出已经进入唤醒模式的确认信号S_ACK。基于反馈信号S_ACK，模式控制电路200确认ECU300已经正常工作，并保持输出端INH上的高电平MCS信号，以使ECU300保持在唤醒模式下工作。在唤醒模式下，如果模式控制电路200接收到来自外部的要求 ECU300进入休闲状态的控制信号S_CTL，则可以通过输出端INH输出例如低电平的MCS信号，从而控制ECU300进入睡眠模式，但ECU 仍处于供电状态。

进入时间t3段后，ECU300在电源输入端VZP上接收到稳定的电源电压例如13V，因此ECU300继续保持正常供电。同时，模式控制电路200在电源接收端VB上接收到转换后的基本等于13V的电源电压V_SX，因此仍然正常供电。

按照本实用新型，通过对电源100的输出电压进行额外调制，从而使得整个电路系统内的具有不同供电条件的各部件可以同步地达到供电要求，既避免了由于不能同时工作而造成的能量浪费，而且还避免了由于不同步而造成的电路系统故障。

在上述实施例中，虽然是以ECU为例解释了本实用新型中对电源电压的调制，但本实用新型显然同样适用于其它集成电路(ASIC)，其中该ASIC要求在多个输入端的信号同步。

此外，根据本发明的供电控制电路可适用于为各种应用场景的 ECU进行供电控制，例如用于气囊控制电路中。作为示例，该气囊控制电路包括电子控制器单元ECU和模式控制电路以及根据本发明的供电控制电路，其中所述电子控制器单元基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式。

上文通过附图和优选实施例对本实用新型进行了详细展示和说明，然而本实用新型不限于这些已揭示的实施例，基于上述多个实施例，本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中不同技术手段得到本实用新型更多的实施例，这些实施例也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于为电子控制器单元供电的供电控制电路，所述电子控制器单元基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式，其特征在于，所述供电控制电路包括：

电源，通过所述电子控制器单元的电源输入端向所述电子控制器单元提供电源电压；

电源转换电路，其连接在所述电源与所述模式控制电路的电源接收端之间，所述电源转换电路用于基于所述电源电压与第一预定电压值的比较结果向所述模式控制电路输出电源转换电压，所述模式控制电路根据所述电源转换电压输出用于控制切换所述电子控制器单元工作模式的模式控制信号。

2.如权利要求1所述的供电控制电路，其特征在于，所述工作模式包括唤醒模式与休眠模式，

其中所述电源转换电压具有至少第一参考电压值与第二参考电压值以便所述模式控制电路输出与所述电源电压的所述第一预定电压值同步发生的模式控制信号以控制所述电子控制器单元进入唤醒模式。

3.如权利要求1所述的供电控制电路，其特征在于，所述第一预定电压值是所述电子控制器单元的电源输入端上的第一有效供电电压。

4.如权利要求3所述的供电控制电路，其特征在于，所述第一参考电压值小于所述模式控制电路的第二有效供电电压，而所述第二参考电压值大于或等于所述第二有效供电电压，其中所述第二有效供电电压与所述第一有效供电电压不同。

5.如权利要求4所述的供电控制电路，其特征在于，所述电源转换电路包括：

分压器，其用于输出与所述电源电压成比例的分压信号；

开关电路，其用于接收所述分压信号作为开关触发信号，当所述电源电压低于所述第一预定电压值时，所述开关触发信号使所述开关电路断开以输出具有所述第一参考电压值的电源转换电压，而当所述电源电压大于或等于所述第一预定电压值时，所述开关触发信号使所述开关电路导通以输出具有所述第二参考电压值的电源转换电压。

6.如权利要求5所述的供电控制电路，其特征在于，所述第一参考电压值为零电压，而所述第二参考电压值为所述电源电压，其中当所述电源转换电压为所述第二参考电压值时，所述模式控制电路输出与所述第一预定电压值同步出现的模式控制信号。

7.如权利要求5所述的供电控制电路，其特征在于，所述比例为所述开关电路的额定触发电压与所述第一预定电压值之比。

8.如权利要求5所述供电控制电路，其特征在于，所述分压器包括连接在所述电源电压与地之间的第一电阻与第二电阻，用于在所述第一电阻与第二电阻之间节点处输出所述分压信号。

9.如权利要求8所述的供电控制电路，其特征在于，所述开关电路包括第一三极管与第二三极管，其中所述第一三极管基于所述第一电阻与第二电阻之间的所述分压信号而控制所述第二三极管输出具有所述第一参考电压值或第二参考电压值的所述电源转换电压。

10.一种气囊控制电路，包括电子控制器单元和模式控制电路，其中所述电子控制器单元基于来自模式控制电路的模式控制信号来切换工作模式，其特征在于，所述气囊控制电路还包括根据权利要求1-9之一所述的供电控制电路。

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