一种车辆控制器电源电路拓扑结构及电源管理方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及汽车电子电器领域，提供了一种车辆控制器电源模块硬件电路方案。
【背景技术】
[0002]目前，已完成16bit车辆控制器的研发工作，现已在S11EV/S18EV等车型上成功搭载，在针对车辆控制的PV测试过程中发现16bit车辆控制器存在如下不足:1、当进行传感器电源输入引脚短电源诊断测试时，出现单片机烧坏事故；2、目前大多新能源车型都没有开发睡眠唤醒网络功能，故在16bit控制器开发初，没有开发睡眠唤醒功能，而电源12V上电管理只有IGNIT1N单引脚控制，导致充电时无法进行电源上电，无法在车辆充电时实现远程空调功能，在S15EV车型上就遇到了这样的功能局限问题。针对以上存在的不足，通过事件分析、技术研讨、解决方案议定，最终通过对车辆控制器电源模块硬件结构进行优化设计以得到解决。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供了一种车辆控制器电源模块硬件电路拓扑方案，解决现有车辆控制器所存在的主芯片和外部传感器供电隔离问题，以及上下电管理不合理导致的功能局限性问题。
[0004]本发明提供一种车辆控制器电源电路拓扑结构，其主要由12v供电系统、5v供电系统、12vto5v DC/DC、上下电管理电路、电源状态及故障诊断单元电路以及主控单元构成，12v供电系统提供12v常电和12v可控电；5v供电系统提供5V常电和5V可控电；所述电源上下电管理电路包括12v供电系统上下电管理电路和5v供电系统上下电管理电路，其上下电管理电路根据上下电控制信号来源不同，分为外部控制上下电管理电路和内部控制上下电管理电路；所述12v供电系统上下电管理电路包括12v常电与可控电分路隔离电路和12v可控电上下电控制电路；所述5v供电系统上下电管理电路包括5V传感器供电((5V_ΑΝ1、5ν_ΑΝ2))上下电控制电路和5V可控电上下电控制电路。
[0005]其中，12v供电系统的上下电由点火信号、慢充使能、快充使能和主控单元主动控制信号中的其中一个独立管理控制；5v供电系统上下电由主控单元单独管理控制，且5V可控电和5v传感器供电能够独立管理控制和保护。
[0006]其中，所述12v供电系统包括12v滤波电路、12v上下电控制执行电路以及车辆控制器上12v电压等级用电回路，其主要完成对蓄电池EMC电源的电源滤波、12v电源上下电、以及为控制器外围回路提供12v电压。
[0007]其中，所述5v供电系统包括5v去耦及滤波电路、5v上下电执行电路、以及车辆控制器上5v等级集成器件或用电回路。
[0008]其中，电源状态及故障诊断电路和主控电路共同完成电路模块的电源状态及故障诊断功能，主控单元通过电源状态及故障诊断电路实时监测12v常电、12v可控电、5V常电、5V可控电、5v模拟供电、5V传感器供电电压值，然后根据实测值及预定诊断策略对12v供电系统和5v供电系统进行上下电管理控制。
[0009]其中，电源状态及故障诊断电路由PG1~10监测单元电路组成，且每一监控单元电路都是相互独立的。
[0010]本发明还公开了采用上述车辆控制器电源电路拓扑结构进行电源管理的方法，分如下三种情况进行管理:
1)、当外部硬件唤醒部件未发出上电唤醒信号时，车辆控制器电源模块只会输出12V常电和5V常电，然后5V常电供给到主芯片最小单元电路、从芯片最小单元电路、硬件看门狗电路、主can通讯电路、以及其他5v电压等级模块电路，此时主芯片工作于低功耗模式；
2)、当外部硬件唤醒部件未发出上电唤醒信号，但钥匙开关在ACC档时，车辆控制器电源模块只会输出12v常电和5V常电，同时主控单元驱动5v供电管理电路将5V可控电供电回路打开。然后5V常电供给到主芯片最小单元电路、从芯片最小单元电路、硬件看门狗电路、主can通讯电路、以及其他5v电压等级模块电路；此时主芯片采集到acc信号有效，则主控片内核程序马上由睡眠模式跳转为正常工作模式，主芯片外围端口被唤醒，主芯片软件程序正常运行，主can通讯功能正常驱动。
[0011]3)、当外部硬件唤醒部件发出上电唤醒信号，且电源供电系统无故障，且上下电管理电路正常时，车辆控制器电源模块会输出12v常电、12v可控电、5V常电、5V可控电、主芯片5v模拟供电和5v传感器供电，此时车辆控制器所有模块皆处于上电工作状态。
[0012]其中，在所述第2)种情况下，当主芯片检测到蓄电池输入电压值超出安全电压阈值，或低于一定阈值，且5v供电系统供电皆正常时，则主芯片进行12V供电过压或欠压故障诊断和存储，并将12v供电系统不可信故障标识置位，同时将此故障上报到应用层软件进行系统诊断和点亮故障灯；当检测到12v可控电供电正常，但5V常电或5v模拟供电电压超出或低于一定阈值，则主芯片进行5V供电过压或欠压故障诊断和存储，并将5v常电供电系统不可信故障标识置位，同时将此故障上报到应用层软件进行系统诊断和点亮故障灯。
[0013]其中，在第3)种情况下，当主芯片检测到蓄电池输入电压值超出安全电压阈值，或低于一定阈值，且5v供电系统供电皆正常时，则主芯片立即驱动12v供电管理电路，断开12_switch供电，同时进行12V供电过压或欠压故障诊断和存储，并将12v供电系统不可信故障标识置位，同时将此故障上报到应用层软件进行系统诊断和点故障灯。
[0014]其中，在所述三种情况的任一种情况下，从芯片会实时监测主芯片健康状态和实时软件校验，当从芯片检测到主芯片发生软件跑飞或软件运算错误或其他失效时，从芯片则会对主芯片做出故障诊断和故障存储及上报。
[0015]本发明提供的车辆控制器电源模块硬件电路方案，不仅规避了 16bit控制器存在的外部传感器供电输出短电源时烧坏主芯片风险问题，而且使得12v和5v电源上下电管理更加完善。
【附图说明】
[0016]图1为车辆控制器电源模块工作原理；
图2为车辆控制器电源模块结构拓扑图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明进行具体描述。
[0018]参见图1、2可知，本发明所述的车辆控制器电源电路系统主要由12v供电系统、5v供电系统、12vto5vDC/DC、电源上下电管理电路、电源状态及故障诊断电路、以及主控单元构成。主控单元包括主芯片最小单元电路(包括主芯片及外围电路)和从芯片最小单元电路(包括从芯片及外围电路)，下面就各个部分依次说明。
[0019]所述12v供电系统提供12v常电(12v_FILTERED)、12v可控电(12V_SWITCH)，包括12v滤波电路、12v上下电控制执行电路、以及车辆控制器上12v电压等级用电回路(如低有效数字量采集输入电路、高边驱动输出电路、以及12vPWM驱动输出电路等)，其主要完成对蓄电池EMC电源的电源滤波、12v电源上下电、以及为控制器外围回路提供12v电压。
[0020]所述5v供电系统提供5V常电(5v_code)和5V可控电(5v_switch)，包括5v去耦及滤波电路、5v上下电执行电路、以及车辆控制器上5v电压等级用电回路(如can通讯电路、模拟量采集电路、主芯片和安全监控芯片、硬件看门狗电路、外部传感器供电隔离和输出电路、以及5vPWM驱动输出电路等)。
[0021]所述12vto5vDC/DC主要功能是实现12v到5v电压转换，为5v供电系统提供电源