一種車輛控制器電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電源管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及汽車電子電器領(lǐng)域，提供了一種車輛控制器電源模塊硬件電路方案。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，已完成16bit車輛控制器的研發(fā)工作，現(xiàn)已在S11EV/S18EV等車型上成功搭載，在針對車輛控制的PV測試過程中發(fā)現(xiàn)16bit車輛控制器存在如下不足:1、當(dāng)進(jìn)行傳感器電源輸入引腳短電源診斷測試時，出現(xiàn)單片機燒壞事故；2、目前大多新能源車型都沒有開發(fā)睡眠喚醒網(wǎng)絡(luò)功能，故在16bit控制器開發(fā)初，沒有開發(fā)睡眠喚醒功能，而電源12V上電管理只有IGNIT1N單引腳控制，導(dǎo)致充電時無法進(jìn)行電源上電，無法在車輛充電時實現(xiàn)遠(yuǎn)程空調(diào)功能，在S15EV車型上就遇到了這樣的功能局限問題。針對以上存在的不足，通過事件分析、技術(shù)研討、解決方案議定，最終通過對車輛控制器電源模塊硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計以得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種車輛控制器電源模塊硬件電路拓?fù)浞桨福鉀Q現(xiàn)有車輛控制器所存在的主芯片和外部傳感器供電隔離問題，以及上下電管理不合理導(dǎo)致的功能局限性問題。
[0004]本發(fā)明提供一種車輛控制器電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其主要由12v供電系統(tǒng)、5v供電系統(tǒng)、12vto5v DC/DC、上下電管理電路、電源狀態(tài)及故障診斷單元電路以及主控單元構(gòu)成，12v供電系統(tǒng)提供12v常電和12v可控電；5v供電系統(tǒng)提供5V常電和5V可控電；所述電源上下電管理電路包括12v供電系統(tǒng)上下電管理電路和5v供電系統(tǒng)上下電管理電路，其上下電管理電路根據(jù)上下電控制信號來源不同，分為外部控制上下電管理電路和內(nèi)部控制上下電管理電路；所述12v供電系統(tǒng)上下電管理電路包括12v常電與可控電分路隔離電路和12v可控電上下電控制電路；所述5v供電系統(tǒng)上下電管理電路包括5V傳感器供電((5V_ΑΝ1、5ν_ΑΝ2))上下電控制電路和5V可控電上下電控制電路。
[0005]其中，12v供電系統(tǒng)的上下電由點火信號、慢充使能、快充使能和主控單元主動控制信號中的其中一個獨立管理控制；5v供電系統(tǒng)上下電由主控單元單獨管理控制，且5V可控電和5v傳感器供電能夠獨立管理控制和保護(hù)。
[0006]其中，所述12v供電系統(tǒng)包括12v濾波電路、12v上下電控制執(zhí)行電路以及車輛控制器上12v電壓等級用電回路，其主要完成對蓄電池EMC電源的電源濾波、12v電源上下電、以及為控制器外圍回路提供12v電壓。
[0007]其中，所述5v供電系統(tǒng)包括5v去耦及濾波電路、5v上下電執(zhí)行電路、以及車輛控制器上5v等級集成器件或用電回路。
[0008]其中，電源狀態(tài)及故障診斷電路和主控電路共同完成電路模塊的電源狀態(tài)及故障診斷功能，主控單元通過電源狀態(tài)及故障診斷電路實時監(jiān)測12v常電、12v可控電、5V常電、5V可控電、5v模擬供電、5V傳感器供電電壓值，然后根據(jù)實測值及預(yù)定診斷策略對12v供電系統(tǒng)和5v供電系統(tǒng)進(jìn)行上下電管理控制。
[0009]其中，電源狀態(tài)及故障診斷電路由PG1~10監(jiān)測單元電路組成，且每一監(jiān)控單元電路都是相互獨立的。
[0010]本發(fā)明還公開了采用上述車輛控制器電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行電源管理的方法，分如下三種情況進(jìn)行管理:
1)、當(dāng)外部硬件喚醒部件未發(fā)出上電喚醒信號時，車輛控制器電源模塊只會輸出12V常電和5V常電，然后5V常電供給到主芯片最小單元電路、從芯片最小單元電路、硬件看門狗電路、主can通訊電路、以及其他5v電壓等級模塊電路，此時主芯片工作于低功耗模式；
2)、當(dāng)外部硬件喚醒部件未發(fā)出上電喚醒信號，但鑰匙開關(guān)在ACC檔時，車輛控制器電源模塊只會輸出12v常電和5V常電，同時主控單元驅(qū)動5v供電管理電路將5V可控電供電回路打開。然后5V常電供給到主芯片最小單元電路、從芯片最小單元電路、硬件看門狗電路、主can通訊電路、以及其他5v電壓等級模塊電路；此時主芯片采集到acc信號有效，則主控片內(nèi)核程序馬上由睡眠模式跳轉(zhuǎn)為正常工作模式，主芯片外圍端口被喚醒，主芯片軟件程序正常運行，主can通訊功能正常驅(qū)動。
[0011]3)、當(dāng)外部硬件喚醒部件發(fā)出上電喚醒信號，且電源供電系統(tǒng)無故障，且上下電管理電路正常時，車輛控制器電源模塊會輸出12v常電、12v可控電、5V常電、5V可控電、主芯片5v模擬供電和5v傳感器供電，此時車輛控制器所有模塊皆處于上電工作狀態(tài)。
[0012]其中，在所述第2)種情況下，當(dāng)主芯片檢測到蓄電池輸入電壓值超出安全電壓閾值，或低于一定閾值，且5v供電系統(tǒng)供電皆正常時，則主芯片進(jìn)行12V供電過壓或欠壓故障診斷和存儲，并將12v供電系統(tǒng)不可信故障標(biāo)識置位，同時將此故障上報到應(yīng)用層軟件進(jìn)行系統(tǒng)診斷和點亮故障燈；當(dāng)檢測到12v可控電供電正常，但5V常電或5v模擬供電電壓超出或低于一定閾值，則主芯片進(jìn)行5V供電過壓或欠壓故障診斷和存儲，并將5v常電供電系統(tǒng)不可信故障標(biāo)識置位，同時將此故障上報到應(yīng)用層軟件進(jìn)行系統(tǒng)診斷和點亮故障燈。
[0013]其中，在第3)種情況下，當(dāng)主芯片檢測到蓄電池輸入電壓值超出安全電壓閾值，或低于一定閾值，且5v供電系統(tǒng)供電皆正常時，則主芯片立即驅(qū)動12v供電管理電路，斷開12_switch供電，同時進(jìn)行12V供電過壓或欠壓故障診斷和存儲，并將12v供電系統(tǒng)不可信故障標(biāo)識置位，同時將此故障上報到應(yīng)用層軟件進(jìn)行系統(tǒng)診斷和點故障燈。
[0014]其中，在所述三種情況的任一種情況下，從芯片會實時監(jiān)測主芯片健康狀態(tài)和實時軟件校驗，當(dāng)從芯片檢測到主芯片發(fā)生軟件跑飛或軟件運算錯誤或其他失效時，從芯片則會對主芯片做出故障診斷和故障存儲及上報。
[0015]本發(fā)明提供的車輛控制器電源模塊硬件電路方案，不僅規(guī)避了 16bit控制器存在的外部傳感器供電輸出短電源時燒壞主芯片風(fēng)險問題，而且使得12v和5v電源上下電管理更加完善。
【附圖說明】
[0016]圖1為車輛控制器電源模塊工作原理；
圖2為車輛控制器電源模塊結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。
[0018]參見圖1、2可知，本發(fā)明所述的車輛控制器電源電路系統(tǒng)主要由12v供電系統(tǒng)、5v供電系統(tǒng)、12vto5vDC/DC、電源上下電管理電路、電源狀態(tài)及故障診斷電路、以及主控單元構(gòu)成。主控單元包括主芯片最小單元電路(包括主芯片及外圍電路)和從芯片最小單元電路(包括從芯片及外圍電路)，下面就各個部分依次說明。
[0019]所述12v供電系統(tǒng)提供12v常電(12v_FILTERED)、12v可控電(12V_SWITCH)，包括12v濾波電路、12v上下電控制執(zhí)行電路、以及車輛控制器上12v電壓等級用電回路(如低有效數(shù)字量采集輸入電路、高邊驅(qū)動輸出電路、以及12vPWM驅(qū)動輸出電路等)，其主要完成對蓄電池EMC電源的電源濾波、12v電源上下電、以及為控制器外圍回路提供12v電壓。
[0020]所述5v供電系統(tǒng)提供5V常電(5v_code)和5V可控電(5v_switch)，包括5v去耦及濾波電路、5v上下電執(zhí)行電路、以及車輛控制器上5v電壓等級用電回路(如can通訊電路、模擬量采集電路、主芯片和安全監(jiān)控芯片、硬件看門狗電路、外部傳感器供電隔離和輸出電路、以及5vPWM驅(qū)動輸出電路等)。
[0021]所述12vto5vDC/DC主要功能是實現(xiàn)12v到5v電壓轉(zhuǎn)換，為5v供電系統(tǒng)提供電源