一种应用于车载智能主机的电源管理方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种应用于车载智能主机的电源管理方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，汽车朝着智能化、自动化、无人化方面发展，现阶段，低功耗工作模式仍然是设计车载电子产品时必须考虑的一个问题，因为这不仅决定着产品能否正常装车，同时也会对整车的低功耗造成一定的影响。当汽车发动机处于熄火状态时并不代表车身上的电器单元都停止了工作，恰恰相反的是这些电器单元在汽车电池的驱动下仍在继续工作，然而电池能够存储的电量是有限的，汽车电器单元需要保证在这有限的能源供应下工作尽量长久的时间。现有技术中上电时整车钥匙打到ON档，为整车控制器供电的继电器吸合，整车控制器上电，做好启动准备。断电时，整车钥匙打到OFF档，继电器断开，整车控制器断电。对于档位的判断，目前普遍都采用高电平和低电平的方式进行判断，但是仅能判断两种情况，即上电和下电操作。但是对于车载的智能主机的电源管理，由于涉及到多种不同的设备工作模式和工作状态，仅根据高电平和低电平方式进行判断运行模式无法满足模式的定义，而且还会导致能耗的消耗过大。另一方面，现在车载主机，往往都采用嵌入式系统，如：QNX、android等操作系统，在启动时，需要从硬件读取系统然后再启动，其启动速度需要较长一段时间，影响用户体验。基于现有技术存在的缺陷，本发明提供一种车载智能主机的电源管理方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

基于现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种应用于车载智能主机的电源管理方法，包括:构建主机电源的电压状态机建立电压状态，构建系统状态机建立工作模式；主机系统对电源的供电电压进行监测，获取当前主机电源的电压状态，根据获取电压状态将主机系统转化至预设的运行模式。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，所述电压状态包括：非工作状态，仪表状态，仪表-中控状态，过压状态中的一种或多种。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，所述预设的运行模式包括：系统唤醒模式，系统休眠模式，系统工作模式，第一睡眠模式，第二睡眠模式中的一种或多种。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，主机电源的电压状态的默认状态为非工作状态，主机电源处于非工作状态时，系统处于休眠状态，不允许开机；

主机电源的电压状态处于仪表状态时，仪表正常运行，预启动完成后关屏静音；

主机电源的电压状态处于仪表-中控状态时，仪表和中控正常运行；

主机电源的电压状态处于过压状态时，仪表关机休眠，中控关屏静音，系统在后台运行。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，

UU4，对应的电压状态为非工作状态；

U1

U2

U3

其中，U为主机电源的供电电压，U1，U2，U3，U4预设不同电压状态进行转化的临界电压。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，主机系统初始状态为未上电状态，当主机系统接入电源或主机系统从休眠状态下唤醒时，系统会检测唤醒信号，根据唤醒信号的有效性执行相应操作进入不同的运行模式；

若唤醒信号有效，则执行上电流程，操作完成后进入到系统工作模式；

系统工作模式下若检测到仪表和中控都进入到休眠模式时，系统才能执行休眠阶段操作，进入系统休眠模式。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，主机电源的电压在6V～18.5V范围内时，对ACC信号进行监测响应；

主机电源的电压正常时，若ACC ON，允许系统打开屏幕，开机运行；

主机电源的电压正常时，若ACC OFF，应根据用户使用操作关闭屏幕，系统进入待机状态。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，当主机系统上电时，运行模式处于系统唤醒模式，在系统唤醒模式下，主机系统检测预设唤醒信号ACC、KL15、车身解锁，当信号有效时会唤醒整个产品系统；

唤醒信号至少包括：ACC、KL15、车身解锁中的信号中的一种或多种；

若信号为KL15 ON、ACC ON、车身解锁中的之一，则由系统唤醒模式切换至系统工作模式；若信号为KL15 OFF、ACC OFF、CAN BUS idle，则由系统唤醒模式切换至第一睡眠模式；

在第一睡眠模式下等待预设时间，超过预设时间后进行系统下电并进入第二睡眠模式，在第二睡眠模式等待下电完后进入系统休眠模式；

系统休眠模式下当检测到CAN唤醒、KL15唤醒、ACC唤醒中任意一种信号，则从系统休眠模式转化为系统唤醒模式。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，在系统工作模式或系统休眠模式下进行电池连接断开并进行紧急掉电处理。

一种应用于车载智能主机的电源管理方法，进一步地，在系统工作模式下，电压状态至少处于仪表状态，仪表-中控状态，过压状态中之一；在系统休眠模式下，当电压状态为仪表状态和/或仪表-中控状态时，运行模式由系统休眠模式转化为系统唤醒模式；

当电压状态处于非工作状态，系统工作模式转化为系统休眠模式。

有益效果：

1.将主机电源电压划分为多个不同的电压状态(Battery Voltage，BV)，具体地，按照电压处于不同的区间划分为多个不同的状态，并根据在不同的电压状态下定义系统中各功能模块的工作方式。相比于现有技术中单独依赖ACC的开启或关闭进行系统运行模式的控制方式，不仅操作简单，而且还能够节省能耗。

2.通过设置防跳变电压，避免电压状态在相邻临界点反复进行电压状态的切换，在模式切换的过程中，通过设置防跳变电压，避免电压状态在相邻临界点反复进行电压状态的切换，防止应反复变化造成元器件的损坏，同时也能够避免由于模式频繁切换造成的能耗浪费。

3.通过定义运行模式，使系统根据电压状态与运行模式相匹配，一方面，能够达到快速启动的目的，节省启动时间。另一方面，能够达到节约能源的效果。相比现有的节能控制，本发明提供的策略能够达到更好的功耗。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明一实施例中车载智能主机的组成结构示意图。

图2为本发明一实施例中车载智能主机的电源电压的电压状态划分图。

图3为本发明一实施例中车载智能主机的电源电压的电压状态划分具体数值图。

图4为本发明一实施例中车载智能主机的电压状态逻辑转化示意图。

图5为本发明一实施例中车载智能主机的运行模式架构图。

具体实施方式

为了对本文的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。为使图面简洁，各图中的示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

关于控制系统，功能模块、应用程序(APP)本领域技术人员熟知的是，其可以采用任何适当的形式，既可以是硬件也可以是软件，既可以是离散设置的多个功能模块，也可以是集成到一个硬件上的多个功能单元。作为最简单的形式，所述控制系统可以是控制器，例如组合逻辑控制器、微程序控制器等，只要能够实现本申请描述的操作即可。当然，控制系统也可以作为不同的模块集成到一个物理设备上，这些都不偏离本发明的基本原理和保护范围。

本发明中“连接”，即可包括直接连接、也可以包括间接连接、通信连接、电连接，特别说明除外。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的并且不旨在限制本公开。如本文中所使用地，单数形式“一个”、“一种”、以及“该”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地另作规定。还将理解的是，当在说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”是指存在有所陈述的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组分，但是并不排除存在有或额外增加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组分和/或其组成的群组。作为在本文中所使用的，术语“和/或”包括列举的相关项的一个或多个的任何和全部的组合

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

此外，本公开的控制器可被具体化为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，该计算机可读介质包含由处理器、控制器或类似物执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在通过网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。

本实施例提供一种车载智能主机，如图1所示，具体包括：MCU、SOC、MCU与SOC相连接。具体地，MCU通过IO接口与SOC相连接，其中，MCU通过IO接入电源线对SOC进行供电，MCU通过IO接口连接信号线与SOC进行通信；

具体地，SOC至少包括：中控模块、仪表模块，中控模块通过IO接口与中控屏进行连接，并将信号输出至中控屏进行显示；

仪表模块通过IO接口连接仪表屏，并将信号输出至仪表屏进行显示；

中控模块用于对汽车的车身进行控制并将显示状态输出至中控屏进行显示，如车窗、车门、导航、车载娱乐系统、空调等；

仪表模块用于对汽车安装的传感器进行检测，并将传感器的状态输出至仪表屏进行显示。传感器如：车速里程表、转速表、机油压力表、水温表、燃油表、充电表，指示灯或警报灯，将信号传输至仪表屏进行显示，例如冷却液液面警报灯、燃油量指示灯、清洗器液面指示灯、充电指示灯、远近光变光指示灯、变速器挡位指示灯、制动防抱死系统(ABS)指示灯、驱动力控制指示灯、安全气囊(SRS)警报灯等进行显示。

MCU设有ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器)，MCU通过ADC与用于给车载智能主机进行供电的供电电源相连接，MCU通过IO接口与ACC，LK15，CAN WakeUP(CAN唤醒信号)和供电电源相连接，用于传输信号。MCU芯片选择合适的话，车载智能主机的静态电流可达到1mA以下。

MCU对SOC供电，SOC对中控屏和仪表屏供电；

具体地，本实施例中仪表包括仪表模块和仪表屏，中控包括中控模块和中控屏；

具体地，本实施并不限定IO接口的形式，图示中多个IO接口，可以集成到一起或根据电路板的走线，分成不止两个IO，如3个、4个IO、5个IO，每个IO对应供电或数据通信等以实现不同功能。

MCU实时监测供电源接口的供电信号，通过ADC模块读取到的电压值，并根据电路进行换算获取实际的接口的电源电压值。

本发明还提供一种应用于车载智能主机的电源管理方法，具体包括：

构建系统电源电压状态机建立电压状态，构建系统状态机建立工作模式；MCU对系统电源的供电电压进行监测，获取当前系统电源的电压状态，根据获取电压状态将系统转化至预设的运行模式。

具体地，首先要根据主机电源所处的电压状态，再根据当前监测的信号来决定当前车载智能主机各大部件的工作模式。

例如：车载智能主机MCU电源管理还需要根据外部信号的变化及时调整自身工作状态，如何时打开或关闭屏幕，是否应该唤醒主机系统等，这些都是有相应的外部信号来驱动的，因此需要设计模块进行信号监测。需要监测的信号包括ACC信号、KL15信号、CANWakeup信号但不仅仅限于这些信号，这些信号对于MCU系统来讲通常是一些外部IO输入信号，下面将以ACC信号为例说明上述信号的变化与监测操作：

1)主机电源的电压在6V～18.5V范围内时，对ACC信号进行监测响应；

2)主机电源的电压正常时，若ACC ON，允许系统打开屏幕，开机运行；

3)主机电源的电压正常时，若ACC OFF，应根据用户使用操作关闭屏幕，系统进入待机状态。

现有技术中，往往都是通过ACC是否点火，根据ACC是点火或者熄火，在根据检测的信号进行判断系统的运行模式。但是这种方法存在较大弊端，因为仅通过ACC的开启或关闭仅仅说明车载智能主机中MCU检测到ACC信号或没有检测ACC信号。但是智能主机本身也在耗电，在信号的检测前提在于智能主机处于工作模式。因此，现有技术中并没有考虑车载智能主机的电压，默认车载智能主机在ACC开始或关闭时都处于检测ACC信号的工作状态，这样会导致供电电源消耗过大，缩短供电电源的使用时间和寿命。

为了解决现有技术中存在这个缺陷，本实施例提供一种解决方案，参见图2至图4，将主机电源的电压划分为多个不同的电压状态(Battery Voltage，BV)，具体地，按照电压处于不同的区间划分为多个不同的状态：

非工作状态(BV ABNORMAL)，仪表状态(BV ICU stage)，仪表-中控状态(BV ICUAND IVI STAGE)，过压状态(BV Overvoltage)中的一种或多种。

具体地，设U为主机电源的供电电压，U1，U2，U3，U4预设临界电压阈值，其中U1

UU4，对应的电压状态为非工作状态；

U1

U2

U3

具体地，根据实际情况，优选的主机电源的供电电压划分具体数值为：U1＝6V，U2＝9V，U3＝16V，U4＝18.5V

具体地，在不同的供电电压下定义车载智能主机的各功能模块的运行方式，在不影响汽车正常使用功能的前提下节省能耗。

主机电源的默认电压状态为非工作状态，主机电源处于非工作状态时，系统应处于休眠状态，不允许开机；

主机电源的电压处于仪表状态时，仪表正常运行，预启动完成后关屏静音；

主机电源的电压处于仪表-中控状态时，仪表和中控正常运行；

主机电源的电压处于过压状态时，仪表关机休眠，中控关屏静音，系统在后台运行。

根据优选的主机的电源供电电压划分，进行描述不同电压状态之间的状态转化：

具体地，参见图4，U为主机电源的供电电压，设U1＝6V，U2＝9V，U3＝16V，U4＝18.5V，当MCU检测到主机电源的电压发生变化时，若主机电源的供电电压小于6V或大于18.5V时，若主机电源当前的电压状态为BV Overvoltage、BV ICU SATGE或BV ICU AND IVISTAGE中的之一，则转化为BV ABNORMAL状态；

9V≤U≤16V，若主机电源当前的电压状态为BV ABNORMAL，BV Overvoltage之一，则转化为BV ICU AND IVI STAGE；9V≤U≤16.5V,若主机电源当前的电压状态为BV ICUSATGE，则转化为BV ICU AND IVI STAGE状态；

6V≤U<8.5V时，若主机电源当前的电压状态为BV ICU AND IVI STAGE，则转化为BV ICU SATGE；6V≤U≤9V，若主机电源当前的电压状态为BV ABNORMAL、BV Overvoltage之一，则转化为BV ICU SATGE。

16.5V≤U≤18.5V，若主机电源当前的电压状态为BV ICU AND IVI STAGE，BV ICUSTAGE，则转化为BV Overvoltage。

当转化为相应的电压状态时，MCU及时调整系统的运行方式，如当转化为仪表-中控状态(BV ICU AND IVI STAGE)，则仪表和中控正常运行。

由于本实施例中，根据主机电源的供电电压所处状态进行电压状态的切换从而调整运行方式，则由于电源硬件中采用元器件不稳定或者受到干扰，可能会导致电压发生异常，例如：主机电源的电压一直停留在某个电压状态的临界点，则会导致相邻临界状态的来回切换，增加系统功耗。

为防止电压状态在相邻临界点反复进行电压状态的切换，例如：从仪表状态转化仪表-中控状态，如系统电源的供电电压恰好处于U2，则会导致电压状态处于仪表状态与仪表-中控状态之间来回切换，从而导致耗电量急剧增加，因此，为了解决该问题，在本实施例中，在给定的区间，在电压状态从低电压状态向高电状态转化时增加防跳变电压ΔU，当系统电压达到临界电压与防跳变电压ΔU之和时，将主机电源的电压状态从低电压状态转化为高电压状态。

为了便于说明，即仪表状态(低电压状态)和仪表-中控状态(高电压状态)，此时，由于仪表状态的电压区间低于仪表-中控状态。当系统电源电压状态从仪表状态转化为仪表-中控状态时，只要当主机电源的供电电压大于等于U2(临界电压)加上ΔU时，才进行从仪表状态转化为仪表-中控状态，否则不进行状态转化。其中ΔU大于0，优选的ΔU为0.2～0.5V。

当主机电源的电压状态从高电压状态转化低电压状态时，例如：

系统电压状态从仪表-中控状态(高电压状态)转化为仪表状态(低电压状态)的条件为：

若主机电源的供电电压小于等于U2(临界电压)时，立即发生转化。

具体地，该方法为：获取当前系统的电压状态，当检测到主机电源的供电电压变化趋势朝正向变化使得主机电源的供电电压增加到大于等于临界电压与防跳变电压之和时，将当前主机电源的电压状态从低电压状态转化为与主机电源的供电电压相匹配的高电压状态；

当检测到主机电源的供电电压变化趋势朝负方向变化使得主机电源的供电电压小于等于临界电压时，将当前主机电源的电压状态从高电压状态立即转化低电压状态时。

通过设置防跳变电压，避免电压状态在相邻临界点反复进行电压状态的切换，从而节省能耗。

具体地，根据电压状态设置系统的运行模式，以达到更好节能效果。

智能主机的预设的运行模式包括：系统唤醒模式，系统休眠模式，系统工作模式，第一睡眠模式，第二睡眠模式一种或多种；

系统休眠模式：系统中除MCU处于低功耗模式，极少数模块处于带电状态(如CAN模块)外，其他模块均处于断电状态时系统所处的模式。只有当检测到仪表和中控都处于休眠模式时，系统才能进入系统休眠模式。

系统唤醒模式：系统上电后检测有限唤醒信号时所处的模式，此时MCU会检测车身ACC、KL15和车身解锁等信号，当信号有效时会唤醒整个产品系统。

系统工作模式：系统上电流程处理完成后系统所处的模式。该模式下仪表和中控的电源管理状态机才会正常运行。

第一睡眠模式、第二睡眠模式：系统休眠之前处理下电流程操作时所处的状态，当处于不同的睡眠模式时，处理的流程操作会有差异。

电源断开：该模式通过MCU监测电池连接状态进入，当电池连接断开时会触发MCU引脚外部中断，在中断处理函数中，MCU对系统进行紧急掉电处理

具体地，掉电处理事项根据主机架构设计会有所差异。

当系统上电时，运行模式处于系统唤醒模式，在系统唤醒模式下，MCU检测预设唤醒信号ACC、KL15、车身解锁，当信号有效时会唤醒整个产品系统；

唤醒信号至少包括：ACC、KL15、车身解锁中的信号中的一种或多种；

若信号为KL15 ON、ACC ON、车身解锁中的之一，则由系统唤醒模式切换至系统工作模式；若信号为KL15 OFF、ACC OFF、CAN BUS idle，则由系统唤醒模式切换至第一睡眠模式；

在第一睡眠模式下等待预设时间，超过预设时间后进行系统下电并进入第二睡眠模式，在第二睡眠模式等待下电完后进入系统休眠模式；

系统休眠模式下当检测到CAN唤醒、KL15唤醒、ACC唤醒中任意一种信号，则从系统休眠模式转化为系统唤醒模式。

在系统工作模式下，电压状态至少处于仪表状态，仪表-中控状态，过压状态中之一；在系统休眠模式下，当电压状态仪表状态和/或仪表-中控状态时，运行模式由系统休眠状态转化为系统唤醒模式；

当电压状态处于非工作状态，系统工作模式转化为系统休眠模式。

具体地，需要说明的是，以上实施例提供的技术方案，不仅适用于传统燃油车型，也同样还适用于新能源电动车型。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。本领域的技术人员可以清楚，该实施例中的形式不局限于此，同时可调整方式也不局限于此。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。