一种车辆控制器电源电路拓扑结构及电源管理方法_2

文档序号:8292510阅读:来源:国知局
输入,可以采用目前常用的汽车级电源D⑶C芯片(如on公司的TLE4275、LM2757、LM7805等),根据车辆控制器额定工作电流情况选择合适型号的芯片。
[0022]12vto5v DC/DC提供5v模拟供电(5v_AN3),5v模拟供电(5v_AN3)提供给主从芯片,5v供电系统提供5v传感器供电(5V_ANl/5v_AN2 )。
[0023]所述电源上下电管理电路又包括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。所述的外部控制主要包括钥匙点火信号控制(钥匙IGNIT1N)、快充上电使能控制、以及慢充上电使能控制等;内部控制主要指由主芯片和安全监控芯片实施的控制指令。
[0024]所述电源状态及故障诊断单元电路(也叫power good监测电路),该电路模块的电源状态及故障诊断实际上是由电源状态及故障诊断单元电路和主控单元完成功能,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_FILTERED)、12v可控电(12V_SWITCH)、5V 常电(5v_code)、5V 可控电(5v_switch)、5v 模拟供电(5v_AN3)、5v 传感器供电(5V_ANl/5v_AN2)电压值进行检测,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。其主要是通过主芯片实时监测12v供电系统、5v供电系统、以及DC/DC的健康状态,为车辆控制器系统故障诊断功能提供支持,且可作为底层驱动程序以及应用层软件开发功能优化之需要。
[0025]以上所述的电源状态及故障诊断单元电路监测功能脚与电源模块电源等级对应说明如下(请参见图2所示),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。其中PGl是对12v_FILTERED的电压监测信号,PG2是对12V_SWITCH的电压监测信号,PG3是对12V to 5v_switch电压调节器调节后的电压监测信号,PG4是对5v_SWITCH电压监测信号,PG5是对DCP010505BP-U隔离前5ν_ΑΝ1的电压监测信号,PG6是对DCP010505BP-U隔离前5v_AN2的电压监测信号,PG7是对5v_code的电压监测信号,PG8是对5v_AN3的电压监测信号,PG9是对DCP010505BP-U隔离后5ν_ΑΝ1的电压监测信号,PGlO是对DCP010505BP-U隔离后5v_AN2的电压监测信号。
[0026]所述电源工作原理参见图1、图2,其具体电源工作原理说明如下:首先车辆控制器电能来源于整车12v蓄电池,蓄电池电源30节点正常接入车辆控制器后,电源模块根据整车上电环境和车辆控制器软件控制策略进行相应的电源管理,具体分以下几种情况进行分述:
1、当外部硬件唤醒部件(指钥匙开关和充电机硬件唤醒)未发出上电唤醒信号(如钥匙开关IGNIT1N信号、慢充上电使能信号、或快充使能信号)时,车辆控制器电源模块只会输出12v常电(12v_filtered)和5V常电(5v_code),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(此时硬件看门狗电路虽然供电正常,但由于5V_switch电未输出,硬件看门狗功能被屏蔽)、主can通讯电路(一般车辆控制器设计有多路can通讯电路,而且根据功能不同,电路电源也不同,为说明方便,在此将其分为主通讯电路CAN_A和副通讯回路CAN_B&CAN_C)、以及其他5v电压等级模块电路,而且此时主芯片工作于低功耗模式,目的是降低整车静态功耗。
[0027]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(12v_filtered)和5V常电(5v_code),同时主芯片驱动5v供电管理电路将5V可控电(5v_SWitch)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(此时5v_swi tch供给到硬件看门狗,将硬件看门狗功能激活,硬件看门狗可实现正常功能)、主can通讯电路(一般车辆控制器设计有多路can通讯电路,而且根据功能不同,电路电源也不同,为说明方便,在此将其分为主can通讯电路和副can通讯回路)、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。
[0028]基于该第2种情况下(也即主芯片软件被唤醒,由低功耗模式跳转到正常模式),此时当主芯片检测到蓄电池输入电压他即12v_FILTERED供电)电压值超出安全电压阈值(一般取阈值为16v),或低于一定阈值(一般取阈值为9v),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_FILTERED供电正常,但5v_code或5v_AN3电压超出或低于一定阈值(具体根据设计者进行计算定义),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;
3、当外部硬件唤醒部件发出上电唤醒信号(如钥匙开关IGNIT1N信号、慢充上电使能信号、或快充使能信号),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_filtered)、12v可控电(12_switch)、5V常电(5v_code)、5V可控电(5v_switch)、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(包括数字量采集电路、模拟量采集电路、PWM采集数字量驱动电路、PWM驱动电路、CAN_A\CAN_B\CAN_C 等)。
[0029]基于第(3)种情况下,当主芯片检测到蓄电池输入电压(也即12v_FILTERED供电)电压值超出安全电压阈值(一般取阈值为16v),或低于一定阈值(一般取阈值为9v),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12v可控电(I2_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。
[0030]基于该第3种情况下,当主芯片检测到12v_FILTERED供电正常,但5v_code或5v_AN3电压超出或低于一定阈值(具体根据设计者进行计算定义),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;当检测到12v_FILTERED供电、5v_COde和5v_AN3均正常,但5v_switch电压超出或低于一定阈值(具体根据设计者进行计算定义),且5V_ANl和5V_AN2也同步出现以上电压异常,则主芯片进行5V供电过压或欠压故障诊断和存储,并将5v可控供电系统不可信(一般该问题定位于12v to 5v_switch电压调节器出现本体不良)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_FILTERED 供电、5v_code、5v_AN3、5v_switch 和隔离前 5ν_ΑΝ1\ AN2 均正常,但此时
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