一种多源低功耗唤醒电路及其线控制动系统

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种多源低功耗唤醒电路及其线控制动系统。

背景技术

线控技术(X-By-Wire)的全称是“去除了机械和液力后备系统，并与安全相关的、具有容错功能的系统”。“X”表示任意与安全相关的操作，包括制动、转向等。在X-By-Wire的系统中，元件的通讯和控制均由电子设备完成。

随着线控技术的推广普及，汽车领域对线控技术也展开了研究。汽车电子的相关线控系统迅速发展，如线控制动(brake by-wire)等。目前线控制动在休眠时，普遍依靠CAN网络和/或汽车IGN点火信号进行唤醒，唤醒源较为单一，且与线控制动之间的通信会出现不稳定的情况。线控制动作为汽车核心零部件之一，其被可靠的从休眠状态唤醒非常重要，在用户踩下制动踏板时，唤醒信号可以及时启动唤醒电路，从而确保线控制动能处于工作状态，能及时地响应制动需求。同时，因汽车上电子部件的数量在不断增加，针对零部件的休眠电流大小的要求也变得越来越高，在保证零部件被可靠唤醒的同时，在唤醒电路上考虑休眠时低功耗设计十分重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种多源低功耗唤醒电路及其线控制动系统,以解决现有技术中唤醒源单一且唤醒会出现不稳定，以及唤醒电路功耗较高的问题。

第一方面，本申请提供了一种多源低功耗唤醒电路，包括：

唤醒启动模块，与唤醒源电连接，用于接收所述唤醒源发送来的唤醒信号，所述唤醒启动模块还与外部电源电连接，用于在接收所述唤醒信号后接通所述外部电源与电源模块；

电源模块，分别与所述唤醒启动模块、MCU模块电连接，用于调节所述唤醒启动模块的输出电压，并将调节后的所述输出电压作为所述MCU模块的输入电压；

唤醒采样模块，与所述唤醒启动模块电连接，用于采集所有的所述唤醒信号，并将采集的所有所述唤醒信号转发至所述MCU模块；

MCU模块，与所述唤醒采样模块电连接，用于判定所述唤醒信号的所属的所述唤醒源，并依据预设条件决定线控制动是否进入休眠；

其中，所述唤醒源至少有两个，其中包括制动踏板传感器，所述制动踏板传感器的输入端与制动踏板电连接，其一个输出端通过导线与所述唤醒启动模块电连接。

进一步的，所述唤醒启动模块包括导通回路及第一唤醒回路，所述导通回路分别与所述第一唤醒回路、所述电源模块电连接，所述第一唤醒回路与所述制动踏板传感器的一个输出端电连接，用于在接收所述制动踏板传感器发出的所述唤醒信号后导通所述外部电源与所述电源模块，以为所述唤醒电路提供电能，所述电源模块接地。

进一步的，所述外部电源包括车辆蓄电池，所述导通回路的输入端与所述车辆蓄电池电连接。

进一步的，所述第一唤醒回路包括第二二极管、第二电阻、第三电阻、第三二极管、第五二极管、第七电阻及第二三极管，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述导通回路电连接，所述第二二极管的阴极与所述制动踏板传感器的一个输出端电连接，所述第二二极管的阳极通过所述第二电阻电连接到CAN芯片的WAKE端口，所述第三二极管的阳极通过第三电阻电连接到CAN芯片的INH端口，所述第五二极管的阴极与所述第七电阻的一端并接后与所述第三二极管的阴极电连接，所述第五二极管的阳极与所述第七电阻的另一端并接后接地；

所述导通回路包括第一二极管、第五电阻、第一三极管、第六电阻，所述第一三极管的集电极与所述电源模块的Vin端口电连接，所述第一三极管的基极与所述第六电阻的一端电连接，所述第六电阻的另一端与所述第二三极管的集电极电连接，所述第一二极管的阳极与所述外部电源电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的发射极电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一三极管的发射极之间设有两个节点，分别用于与CAN芯片的Vbat端口、所述第五电阻的一端电连接，所述第一三极管的基极与所述第六电阻之间设有节点，用于与所述第五电阻的另一端电连接；

其中，所述WAKE端口为本地唤醒输入端口，所述INH端口为输出开关的端口，所述VBat端口为电池供电电源端口，所述Vin端口为电源输入端口。

进一步的，所述第二三极管的发射极通过第八电阻接地。

进一步的，所述唤醒采样模块包括第九电阻、第六二极管及第十电阻，所述MCU模块的VDD端口与所述电源模块的VDD端口电连接，两个VDD端口之间设有节点，用于与所述第九电阻的一端电连接，所述第六二极管的阴极与所述制动踏板传感器的一个输出端电连接，所述第六二极管的阳极通过所述第十电阻与所述MCU模块的ADC0端口电连接，所述第六二极管与所述第十电阻之间设有节点，用于与所述第九电阻的另一端电连接；

其中，所述VDD端口为电源电压端口，所述ADC0端口为用于接收模拟信号并将其转化为数字信号的端口。

进一步的，所述制动踏板传感器具有并联设置的常开开关与常闭开关，所述常开开关与所述第二二极管的阴极电连接，所述常闭开关与所述第六二极管的阴极电连接。

进一步的，所述唤醒源还包括CAN网络模块以及汽车IGN模块。

进一步的，所述CAN网络模块与CAN芯片的CANH/CANL端口电连接；

其中，所述CANH端口为用于传输CAN高电平信号的端口，所述CANL端口为用于传输CAN低电平信号的端口。

进一步的，所述唤醒启动模块还包括第二唤醒回路，所述第二唤醒回路包括第四电阻、第四二极管，所述第四二极管的阳极通过所述第四电阻与所述汽车IGN模块电连接，所述第四二极管的阴极与所述第三二极管的阴极并接后接入所述第五二极管的阴极。

进一步的，所述唤醒采样模块还包括第一电阻、第十一电阻，所述第一二极管的阴极与CAN芯片的Vbat端口之间设有节点，用于与所述第一电阻的一端电连接，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻之间设有节点，用于与所述第一电阻的另一端电连接，所述第一电阻的另一端通过所述第十一电阻与所述MCU模块的ADC1端口电连接；

其中，所述ADC1端口为用于接收模拟信号并将其转化为数字信号的端口。

进一步的，所述制动踏板传感器具有并联设置的常开开关与常闭开关，所述常开开关与所述唤醒启动模块电连接，所述常闭开关与所述唤醒采样模块电连接。

进一步的，所述唤醒采样模块还包括第十二电阻及第十三电阻，所述汽车IGN模块与所述第四电阻之间设有节点，用于与所述第十二电阻的一端电连接，所述第十二电阻的另一端与所述MCU模块的ADC2端口电连接，所述第十二电阻的另一端与所述MCU模块的ADC2端口之间设有节点，用于与所述第十三电阻电连接后接地；

其中，所述ADC2端口为用于接收模拟信号并将其转化为数字信号的端口。

第二方面，本申请还提供了一种线控制动系统，包含如上所述的唤醒电路，所述制动系统包括线控制动控制器总成、线控制动执行器总成，所述唤醒电路内置于所述线控制动控制器总成内，所述线控制动执行器总成与所述线控制动控制器总成电连接。

本发明上述一个或多个实施例，至少具有如下一种或多种有益效果：

通过设置至少两个唤醒源，以便一个唤醒源出现故障时，剩余的唤醒源仍可以发出唤醒信号，而唤醒源中包括制动踏板传感器，制动踏板传感器的一端与制动踏板电连接，另一端通过导线与唤醒启动模块电连接，从而提升唤醒信号传输的稳定性与速率，保证唤醒电路在制动踏板被踩下时可以被及时启动，从而保证线控制动处于工作状态；同时通过唤醒启动模块控制整个唤醒电路只有在工作时才接入外部电源，使得电源模块为整个唤醒电路提供电能，从而降低唤醒电路休眠时的功耗。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1为本申请实施例提供的唤醒电路与唤醒源及外部电源的连接关系框架图；

图2为本申请实施例提供的唤醒电路的电路示意图；

图3为本申请实施例提供的制动踏板传感器的框架示意图；

图4为本申请实施例提供的线控制动系统的框架示意图。

附图标记说明：100、唤醒源；110、汽车IGN模块；120、CAN网络模块；130、制动踏板；140、制动踏板传感器；200、汽车蓄电池；300、线控制动控制器总成；310、唤醒电路；311、唤醒启动模块；312、唤醒采样模块；313、电源模块；314、MCU模块；400、线控制动执行器总成。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的一些实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施例仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

如背景技术所述，线控制动在休眠时，普遍依靠CAN网络和/或汽车IGN点火信号进行唤醒，唤醒源较为单一，且唤醒源的唤醒信号存在不稳定的情况。而线控制动作为汽车核心零部件之一，其被可靠的从休眠状态唤醒非常重要，在用户踩下制动踏板时，应确保线控制动能处于工作状态，能及时地响应制动需求。同时因汽车上电子部件在不断增加，在设计唤醒电路时需考虑其休眠的功耗。

为解决现有技术中的上述一个或多个技术问题，本发明创造性的提出了一种多源低功耗唤醒电路及其线控制动系统，通过设置至少两个唤醒源，唤醒源中包括制动踏板传感器，制动踏板传感器的一端与制动踏板电连接，另一端通过导线与唤醒启动模块电连接，从而提升唤醒信号传输的稳定性与速率，保证唤醒电路在制动踏板被踩下时可以被及时启动，从而保证线控制动处于工作状态；同时通过唤醒启动模块控制整个唤醒电路只有在工作时才接入外部电源，使得电源模块为整个唤醒电路提供电能，从而降低唤醒电路休眠时的功耗。

以下将通过具体实施例对本发明进行具体阐述。

实施例1

本申请实施例提供了一种多源低功耗唤醒电路，参照图1所示，该唤醒电路310包括唤醒启动模块311、电源模块313、唤醒采样模块312及MCU模块314。

唤醒启动模块311与唤醒源100电连接，用于接收唤醒源100发生来的唤醒信号，唤醒启动模块311还与外部电源电连接，用于在接收唤醒信号后接通外部电源与电源模块313；电源模块313分别与唤醒启动模块311、MCU模块314电连接，用于调节唤醒启动模块311的输出电压，并将调节后的输出电压作为MCU模块314的输入电压，从而为整个唤醒电路310提供电能。

唤醒采样模块312与唤醒启动模块311电连接，用于采集所有的唤醒信号，并将采集的所有唤醒信号转发至MCU模块314；MCU模块314与唤醒采样模块312电连接，用于判定唤醒信号的所属的唤醒源100，并依据预设条件决定线控制动是否进入休眠。

其中，唤醒源100至少有两个，其中包括制动踏板传感器140，制动踏板传感器140的输入端与制动踏板130电连接，其一个输出端通过导线与唤醒启动模块311电连接。

具体地，参照图1及图2所示，当车辆处于工作状态时，驾驶员踩下制动踏板130后，所有的唤醒源100收到制动请求信号后发出唤醒信号，并将唤醒信号输入至唤醒启动模块311，以使唤醒启动模块311开始工作并接通外部电源与电源模块313，电源模块313对外部电源输入的电压进行调节，从而为唤醒电路310提供电能，使得线控制动工作。制动踏板传感器140通过导线可稳定传输唤醒信号至唤醒电路310，同时还有其他唤醒源100发出唤醒信号，从而使线控制动可以被可靠地唤醒。

同时所有的唤醒信号被输入至唤醒采样模块312，MCU模块314通过内置的模块可以判断唤醒信号具体属于哪一个唤醒源100，并依据预设条件决定线控制动是否进入休眠，从而保证线控制动及时进入休眠，并保证唤醒电路310的低功耗。

其中，预设条件需依据车辆的实际情况进行选择和设定。例如，当唤醒源100为制动踏板传感器140时，MCU模块314可获知车辆是否熄火；若车辆未熄火，驾驶员若不再踩踏制动踏板130，则制动踏板130恢复原状，制动踏板传感器140不再发出唤醒信号，唤醒启动回路停止工作，并断开外部电源与电源模块313，使线控制动进入休眠状态。若车辆熄火，MCU模块314获知车辆熄火，同时检测制动踏板传感器140是否仍在发出唤醒信号；若制动踏板传感器140未发出唤醒信号，唤醒启动回路停止工作，并断开外部电源与电源模块313，使线控制动进入休眠状态。

需要说明的是，在车辆熄火后，若制动踏板130出现持续卡死状态，制动踏板传感器140将一直发出唤醒信号，线控制动将一直处于工作状态，此时MCU模块314在判断车辆熄火达到一定时间后，将主动介入并终止制动踏板传感器140发出的唤醒信号，从而切断外部电源与电源模块313的连接，使线控制动进入休眠状态。

进一步的，参照图3所示，制动踏板传感器140具有并联设置的常开开关与常闭开关，常开开关与唤醒启动模块311电连接，常闭开关与唤醒采样模块312电连接。当制动踏板130踩下一定行程后，常开开关闭合输出低电平信号，作为唤醒信号，而常闭开关断开输出高阻态信号。在车辆正常行车过程中，当驾驶员踩下制动踏板130一定行程后，常闭开关断开进一步证明制动踏板传感器140处于正常工作状态。

具体地，参照图3所示，制动踏板传感器140包括六个端口如下：制动踏板130开关K1、制动踏板130开关K2、传感器电源口、踏板行程信号1、踏板行程信号2以及传感器地(用于接地)。制动踏板130的输入端与制动踏板130电连接，唤醒启动模块311与制动踏板130K1端口电连接，唤醒采样模块312与制动踏板130K2端口电连接。

其中，制动踏板130开关K1对应常开开关，制动踏板130开关K2对应常闭开关。

实施例2

对应于上述实施例1，本申请还提供了一种多源低功耗唤醒电路，其中，在本实施中，与上述实施例1相同或类似的内容，可以参考上述介绍，后续不再赘述。参照图2所示，唤醒启动模块311包括导通回路及第一唤醒回路，导通回路分别与第一唤醒回路、电源模块313电连接，第一唤醒回路与制动踏板传感器140的一个输出端电连接，用于在接收制动踏板传感器140发出的唤醒信号后导通外部电源与所述电源模块313，以为唤醒电路310提供电能，电源模块313接地，以形成稳定安全的回路。

其中，外部电源包括车辆蓄电池，导通回路的输入端与车辆蓄电池电连接，便于及时稳定地为唤醒回路提供电能。

进一步的，参照图2所示，第一唤醒回路包括第二二极管D2、第二电阻R2、第三电阻R3、第三二极管D3、第五二极管D5、第七电阻R7及第二三极管Q2，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与导通回路电连接，第二二极管D2的阴极与制动踏板传感器140的一个输出端电连接，第二二极管D2的阳极通过第二电阻R2电连接到CAN芯片的WAKE端口，第三二极管D3的阳极通过第三电阻R3电连接到CAN芯片的INH端口，第五二极管D5的阴极与第七电阻R7的一端并接后与第三二极管D3的阴极电连接，第五二极管D5的阳极与第七电阻R7的另一端并接后接地。

其中，WAKE端口为本地唤醒输入端口；INH端口为输出开关的端口，控制外部电压调制器；VBat端口为电池供电电源端口。

导通回路包括第一二极管D1、第五电阻R5、第一三极管Q1、第六电阻R6，第一三极管Q1的集电极与电源模块313的Vin端口电连接，第一三极管Q1的基极与第六电阻R6的一端电连接，第六电阻R6的另一端与第二三极管Q2的集电极电连接，第一二极管D1的阳极与外部电源电连接，第一二极管D1的阴极与第一三极管Q1的发射极电连接，第一二极管D1的阴极与第一三极管Q1的发射极之间设有两个节点，分别用于与CAN芯片的Vbat端口、第五电阻R5的一端电连接，第一三极管Q1的基极与第六电阻R6之间设有节点，用于与第五电阻R5的另一端电连接。

其中，Vin端口为电源输入端口；在接入电源时应连接到电源正极。通常情况下，VIN引脚的工作电压范围为2V-24V，因此我们需要根据实际需求选择合适的电源。

具体地，驾驶员踩下制动踏板130至一定行程后，制动踏板130开关K1闭合，然后制动踏板130开关K1向唤醒启动模块311输入低电平信号，低电平信号进入CAN芯片的WAKE端，而在制动踏板130开关K1断开时WAKE端接收的是高电平信号，当CAN芯片识别到CAN芯片WAKE输入端电压由高到低的变化后，CAN芯片INH输出端会输出高电平信号通过第三电阻R3和第三二极管D3至第二三极管Q2基极，从而使第二三极管Q2的发射极和集电极导通，从而导通外部电源与电源模块313，电源模块313将高电压转换为5V电压，提供给MCU模块314和制动控制器总成内其他模块使用，让MCU模块314进行工作状态。而第六电阻R6分走第二三极管Q2基极处的部分电压，使得该处的电流不会过大。

优选的，第二三极管的发射极通过第八电阻R8接地，第八电阻R8与第六电阻R6配合使得该支路的电流保持在一个稳定且较低的值。

进一步的，唤醒采样模块312包括第九电阻R9、第六二极管D6及第十电阻R10，MCU模块314的VDD端口与电源模块313的VDD端口电连接，两个VDD端口之间设有节点，用于与第九电阻R9的一端电连接，第六二极管D6的阴极与制动踏板传感器140的一个输出端电连接，第六二极管D6的阳极通过所述第十电阻R10与MCU模块314的ADC0端口电连接，第六二极管D6与第十电阻R10之间设有节点，用于与第九电阻R9的另一端电连接。常开开关与第二二极管Q2的阴极电连接，常闭开关与第六二极管Q6的阴极电连接。

其中，VDD端口表示电源电压端口；ADC表示用于接收模拟信号并将其转化为数字信号的端口，其后加上数字表示具体的ADC端口，如ADC0、ADC1、ADC2等。

具体地，制动踏板130开关K2与第六二极管D6的阴极电连接，当驾驶员踩下制动踏板130一定行程后，常闭开关断开，制动踏板130开关K2输出低电平信号，并将信号通过唤醒采样模块312输送至MCU模块314，以便MCU模块314识别该信号，从而判断唤醒信号所属的唤醒源100。

在本实施例中，参照图4所示，唤醒源100还包括CAN网络模块120以及汽车IGN模块110。

其中，CAN全称为Controller Area Network，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络；IGN全称Ignition On，在汽车领域一般是指点火开关控制的供电系统。

进一步的，CAN网络模块120与CAN芯片的CANH/CANL端口电连接。

其中，CANH是指用于传输CAN高电平信号的引脚，CANL是指用于传输CAN低电平信号的引脚。

具体地，CAN网络模块120输入CAN通讯信号作为唤醒信号，CAN芯片的CANH和CANL端口识别CAN通讯帧，CAN芯片的INH端会输出高电平信号并通过第三电阻R3和第三二极管D3至第二三极管Q2的基极。

进一步的，唤醒启动模块311还包括第二唤醒回路，第二唤醒回路包括第四电阻R4、第四二极管D4的阳极通过第四电阻R4与汽车IGN模块110电连接，第四二极管D4的阴极与第三二极管D3的阴极并接后接入第五二极管D5的阴极。

进一步的，唤醒采样模块312还包括第一电阻R1、第十一电阻R11，第一二极管D1的阴极与CAN芯片的Vbat端口之间设有节点，用于与第一电阻R1的一端电连接，第二二极管D2的阳极与第二电阻R2之间设有节点，用于与第一电阻R1的另一端电连接，第一电阻R1的另一端通过第十一电阻R11与MCU模块314的ADC1端口电连接。

进一步的，唤醒采样模块312还包括第十二电阻R12及第十三电阻R13，汽车IGN模块110与第四电阻R4之间设有节点，用于与第十二电阻R12的一端电连接，第十二电阻R12的另一端与MCU模块314的ADC2端口电连接，第十二电阻R12的另一端与MCU模块314的ADC2端口之间设有节点，用于与第十三电阻R13电连接后接地。

具体地，制动踏板传感器140以及汽车IGN传感器发出唤醒信号后，分别通过对应的电路进入MCU模块314，以便MCU模块314识别出唤醒信号所属的唤醒源100。

实施例3

对应于上述实施例1、2，本申请还提供了一种线控制动系统，参照图4所示，该制动系统包括线控制动控制器总成300、线控制动执行器总成400，唤醒电路310内置于线控制动控制器总成300内，线控制动执行器总成400与线控制动控制器总成300电连接。

具体地，在驾驶员踩下制动踏板130至一定行程后，制动踏板传感器140检测到信号后，发出信号给唤醒电路310，从而使线控制动控制器总成300开始工作，然后线控制动控制器总成300发出相关控制信号给线控制动执行器总成400，线控制动执行器总成400执行以制动车辆。制动结束后，唤醒信号停止发出，唤醒电路310切断电源模块313与外部电源，从而使线控制动进入休眠状态。

可以理解的是，各个唤醒源100均可发出唤醒信号，可根据需要设置发出的先后顺序，亦可设置同时发出，然后通过各唤醒源100与唤醒电路310之间通信的快慢自行决定唤醒信号由哪个唤醒源100发出。而当其中一个唤醒源100出现问题时，剩余的唤醒源100仍可保证线控制动被及时唤醒。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。