一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源领域，尤其是一种电动汽车中控系统电源电路及其实现方法。
【背景技术】
[0002] 电动汽车具有零排放、能源利用率高、结构简单、噪音小以及平抑电网峰谷差等优 点，得到了越来越多人的持续关注，大力发展电动汽车已经成为我国一个意义重大、长远的 战略考虑。在当前互联网+的时代，电动汽车中控系统(Vehicle Contrl System)不仅关系 到传统汽车的中央控制，还涉及到用户与互联网间的互通互联，其性能的好坏，直接关系到 电动汽车的整车性能。而中控系统的电源是否合理和可靠，又直接影响到电动汽车中控系 统的可靠运行与否。
[0003] 现有技术中，汽车中控系统的电源电路大部分采用了直流斩波器(DC/DC)加线性 稳压器(LD0)的方式，并且仅通过硬线信号(ACC)进行唤醒。而对于电动汽车中控系统来说， 这种方案有如下缺点：（1)无法满足远程休眠/唤醒需求(如4G休眠/唤醒）；（2)无法满足CAN 休眠/唤醒需求;（3)电路复杂度大;（4)成本高；（5)低静态电流和安全的要求难以满足。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种功能全面、电路简单、成本低 和静态电流低的，电动汽车中控系统电源电路。
[0005] 本发明的另一目的在于:提供一种功能全面、安全和可靠的，电动汽车中控系统电 源电路的实现方法。
[0006] 本发明所采取的技术方案是： 一种电动汽车中控系统电源电路，包括第一 M0S晶体管、第一直流斩波器、电源管理单 元、多媒体处理系统、单片机、第一线性稳压器、第二线性稳压器、CAN芯片、第二M0S晶体管、 逻辑或门、4G通信模块、第二直流斩波器、第三线性稳压器、电池信号端、硬线信号端、开门 信号端、高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端，所述电池信号端分别与第一 M0S晶体管的 第一输入端、第一线性稳压器的输入端、CAN芯片的第一输入端、第二M0S晶体管的第一输入 端以及第二直流斩波器的输入端连接，所述硬线信号端与单片机的AD采样端连接，所述开 门信号端与逻辑或门的第一输入端连接，所述高电平CAN总线端以及低电平CAN总线端均与 CAN芯片连接;所述第一M0S晶体管的第二输入端与单片机的第一GPI0接口连接，所述第一 M0S晶体管的输出端依次通过第一直流斩波器和电源管理单元进而与多媒体处理系统的输 入端连接，所述多媒体处理系统与单片机连接;所述第一线性稳压器的使能端与逻辑或门 的输出端连接，所述第一线性稳压器的输出端分别与CAN芯片的第二输入端和第二线性稳 压器的输入端连接，所述第二线性稳压器的输出端分别与单片机的输入端以及CAN芯片的 第三输入端连接，所述CAN芯片的输出端与第二M0S晶体管的第二输入端连接，第二M0S晶体 管的输出端与逻辑或门的第二输入端连接;所述单片机的第二GPI0接口与4G通信模块的唤 醒信号输入端连接，所述单片机的第三GPI0接口与逻辑或门的第三输入端连接，所述4G通 信模块的唤醒信号输出端与逻辑或门的第四输入端连接;所述第二直流斩波器的输出端分 别与4G通信模块的第一输入端以及第三线性稳压器的输入端连接，所述第三线性稳压器的 输出端与4G通信模块的第二输入端连接。 进一步，还包括第一防反接单元，所述第一防反接单元的输入端与电池信号端连接，所 述第一防反接单元的输出端分别与第一 MOS晶体管的第一输入端、第一线性稳压器的输入 端、CAN芯片的第一输入端、第二MOS晶体管的第一输入端以及第二直流斩波器的输入端连 接。
[0007] 进一步，还包括第二防反接单元和阻容滤波单元，所述硬线信号端依次通过第二 防反接单元和阻容滤波单元进而与单片机的AD采样端连接。 进一步，所述第一防反接单元和第二防反接单元均采用二极管。
[0008] 进一步，所述第一线性稳压器、第二线性稳压器和第三线性稳压器均采用NCV8674 稳压器芯片，所述CAN芯片采用TJA1043芯片，所述4G通信模块采用SLM630B芯片。
[0009] 本发明所采取的另一技术方案是： 一种电动汽车中控系统电源电路的实现方法，包括以下步骤： 51. 获取中控系统电源电路的控制指令； 52. 根据控制指令以及设定的安全优先级要求对中控系统的电源进行唤醒操作或休眠 操作； 所述中控系统电源电路的控制指令包括但不限于正常模式控制指令、CAN总线模式控 制指令和远程模式控制指令，所述设定的安全优先级要求满足:正常模式控制指令的安全 优先级>CAN总线模式控制指令的安全优先级 > 远程模式控制指令的安全优先级，所述正 常模式控制指令包括但不限于驾驶员开门触发的高电平信号和驾驶员钥匙关闭时的硬线 信号，所述CAN总线模式控制指令包括但不限于CAN芯片检测到的唤醒帧和CAN总线上发送 来的休眠指令，所述远程模式控制指令包括但不限于4G通信模块接收到的网络侧信号和4G 通信模块接收到的远程休眠指令。
[0010]进一步，所述步骤S2具体为： 若正常模式控制指令为驾驶员开门触发的高电平信号，则对中控系统的电源进行正常 唤醒操作，使中控系统电源电路进入正常上电流程，所述正常上电流程的具体过程为:先通 过逻辑或门使能第一线性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第 二线性稳压器转换成3.3V后使单片机上电工作；单片机初始化完成后，第三GPI0接口输出 高电平给逻辑或门，保障第一线性稳压器持续工作;第一GPI0接口输出高电平使能第一M0S 晶体管，使得第一直流斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电 工作；同时，第二GPI0接口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正 常工作，并结束正常上电流程； 若正常模式控制指令为驾驶员钥匙关闭时的硬线信号，则对中控系统的电源进行正常 休眠操作，使中控系统电源电路进入正常下电流程，所述下电流程的具体过程为:单片机检 测到驾驶员钥匙关闭时硬线信号由高变为悬空的变化后，通过UART总线下发关机命令给多 媒体处理系统，而多媒体处理系统则在保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给 单片机;接着，第一 GPI0接口输出低电平给第一M0S晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒 体处理系统的下电操作；同时，第二GPI0接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端， 使4G通信模块进入低功耗睡眠模式;最后，第三GPIO接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一 线性稳压器，使得单片机和CAN芯片下电。
[0011]进一步，所述步骤S2具体为： 当CAN总线模式控制指令为CAN芯片检测到的唤醒帧时，判断唤醒帧是否满足设定的安 全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN唤醒操作，使中控系统电源电路进入CAN 唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN唤醒流程的具体过程为：让 CAN芯片的INH脚输出高电平，该高电平经过第二M0S晶体管和逻辑或门后使能第一线性稳 压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成3.3V后 使单片机上电工作;单片机初始化完成后，第三GPI0接口输出高电平给逻辑或门，保障第一 线性稳压器持续工作;第一 GPI0接口输出高电平使能第一M0S晶体管，使得第一直流斩波器 和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPI0接口输出 高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束CAN唤醒流程； 当CAN总线模式控制指令为CAN总线上发送来的CAN休眠指令时，判断CAN休眠指令是否 满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行CAN休眠操作，使中控系统电 源电路进入CAN休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述CAN休眠流程的具 体过程为:单片机通过UART总线下发关机命令给多媒体处理系统，而多媒体处理系统则在 保存现场数据后通过UART总线反馈准备好的信息给单片机;接着，第一 GPI0接口输出低电 平给第一M0S晶体管，关闭第一直流斩波器，实现多媒体处理系统的下电操作；同时，第二 GP10接口输出低电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，使4G通信模块进入低功耗睡眠模 式;最后，第三GPI0接口输出低电平给逻辑或门，关闭第一线性稳压器，使得单片机和CAN芯 片下电。
[0012]进一步，所述步骤S2具体为： 当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的网络侧信号时，判断网络侧信号是否满足 设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程唤醒操作，使中控系统电源电 路进入远程唤醒流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程唤醒流程的具体 过程为:4G通信模块主动拉高唤醒信号输出端的信号，该信号经过逻辑或门后使能第一线 性稳压器，将电池信号端输出的高电平信号转换成5V，然后经过第二线性稳压器转换成 3.3V后使单片机上电工作;单片机初始化完成后，第三GPI0接口输出高电平给逻辑或门，保 障第一线性稳压器持续工作;第一 GPI0接口输出高电平使能第一 M0S晶体管，使得第一直流 斩波器和电源管理单元开始工作，进而使整个多媒体处理系统上电工作；同时，第二GPI0接 口输出高电平给4G通信模块的唤醒信号输入端，唤醒4G通信模块正常工作，并结束远程唤 醒流程； 当远程模式控制指令为4G通信模块接收到的远程休眠指令时，判断远程休眠指令是否 满足设定的安全优先级要求，若是，则对中控系统的电源进行远程休眠操作，使中控系统电 源电路进入远程休眠流程，反之，则使中控系统维持原来的工作状态，所述远程休眠流程的 具体过程为:单片机通过UART总线下发关机命令给多媒