一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切换的方法及其实现电路

摘要

本发明涉及一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切换的方法及其实现电路，包括整车12V低压电池电源，主芯片主核电源和控制器输入输出端口I/O电源，所述整车12V低压电池电源分为主芯片主核电源和I/O电源两路电源，其中所述主芯片主核电源用于给整车控制器的主芯片主核供电，所述I/O电源用于给整车控制器的输入输出供电。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切换的方法及 其实现电路。

背景技术

电动车整车控制器在钥匙开关关闭后需要监测动力电池的状态，尤其 是充电时对电池负荷状态和健康状态的检测，如果让整车控制器一直 处于正常工作模式，势必会过度消耗低压小电池的能量，所以，电动 车整车控制器利用芯片本身提供的一种低功耗模式，钥匙开关关闭后 ，芯片进入低功耗休眠模式，并能通过硬件中断唤醒芯片以监测动力 电池状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切 换的方法及其实现电路，控制器的主芯片根据外设硬件中断自动切换 休眠和唤醒两种模式，从而保证在充电状态下，整车控制器工作在超 低功耗模式下，来监测动力电池的状态。这样做的好处：在整车钥匙 关闭后，有效降低了整车控制器的用电消耗，确保整车低压铅酸电池 不会出现馈电现象，既延长了铅酸小电池的寿命，又杜绝了因小电池 馈电带来的整车故障现象。

主芯片主核电源与I/O电源独立运行，主芯片通过点火钥匙开关信号， 充电连接信号，CAN中断唤醒后，自行控制这两个电源的切换运行，并 且一个外置 硬件定时器电路也能够定时唤醒处于休眠状态下主芯片，使其恢复正 常工作模式。

通过钥匙开关输入，RC定时充放电，充电连接信号输入，CAN中断来唤 醒触发芯片的硬件中断，唤醒主芯片，自由切换两路独立的5V供电电 源，来实现控制器正常工作和休眠模式的切换，控制器监控整车状态 完毕后，再次进入休眠状态。

电动车在正常行驶和电池快充的模式下，整车控制器也要工作于正常 模式下，用于监控整车行车和充电状态；而当电动车点火钥匙开关处 于关闭模式或电池处于慢充电模式下，整车控制器需要工作于休眠模 式，控制器所有输入输出口不工作，主芯片也工作stop 模式（即使 是晶振也不工作）控制器的功耗达到微安级别，并且通过硬件定时电 路会间隔10分钟定时唤醒主芯片，这时候控制器短暂恢复正常，检测 下慢充状态，一切正常，继续休眠。

控制器的主芯片根据外设需求自动切换这两种模式，从而保证在充电 状态下，整车控制器工作在超低功耗模式下，来监测动力电池的状态 。这样做的好处：在整车钥匙关闭后，有效降低了整车控制器的用电 消耗，确保整车低压铅酸电池不会出现馈电现象，既延长了铅酸小电 池的寿命，又杜绝了因小电池馈电带来的整车故障现象。

具体技术方案如下：

一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切换的方法的实现电路， 包括整车12V低压电池电源，主芯片主核电源和控制器输入输出端口I /O电源，所述整车12V低压电池电源分为主芯片主核电源和I/O电源两 路电源，其中所述主芯片主核电源用于给整车控制器的主芯片主核供 电，所述I/O电源用于给整车控制器的输入输出供电。

进一步地，还包括滤波器，整车12V低压电池电源通过滤波器后，分为 主芯片主核电源和I/O电源两路电源。

进一步地，还包括两个MOSFET 开关Q1和Q2，其用于分别控制导通主 芯片主核电源和I/O电源两路电源。

进一步地，主芯片主核电源和I/O电源为两路相互独立的5V供电电源5 V_digital_core和5V_Digital_I/O。

进一步地，整车控制器内还设有一个RC振荡电路，其用于控制器内电 源给唤醒电路中的电容器充电，使唤醒电路向控制器芯片引脚的输出 电压升高，通过控制器芯片输入引脚的跳变信号触发中断，唤醒芯片 恢复正常工作模式。

一种实现电动车整车控制器休眠和唤醒模式切换的方法，进一步地， 其采用上述的实现电路，并采用如下算法，

（1）定义整车控制器的一个休眠模式和一个唤醒模式；

（2）当整车控制器处于唤醒模式下时，所述实现电路的两路电源都有 电；

（3）当整车控制器处于休眠模式下时，所述主芯片主核电源有电，所 述控制器输入输出端口I/O电源没有电；

（4）在休眠模式下，控制器的主芯片进入超低功耗模式，整车控制器 的功耗在10微安级别，保证整车低压电源长时间不亏电。

进一步地，当整车控制器处于休眠模式下时，如下四种情况可以把控 制器唤醒：

a.有动力电池充电连接信号，电动车进入慢充电模式；或

b.钥匙开关重新启动，有点火钥匙信号；或

c.整车其它控制器通过CAN唤醒信号，通过CAN进行通讯唤醒；或

d.设有一个定时电路，通过定时电路来定时唤醒。

进一步地，

所述情况a具体为：当整车要充电时，充电机输出一个由高到低变换的 电平信号送给整车控制器的主芯片来唤醒它；或，

所述情况b具体为：钥匙开关重新启动时，Ignition 信号开启电源正 常工作模式，给主芯片供电的两路电源同时工作，同时，Ignition  信号高电平信号作为数字量输入到控制器，经过数字量信号电路处理 后，输入到主芯片的唤醒模块，主芯片从休眠模式进入工作模式；

所述情况c具体为：CAN 网络上的其它控制器发送CAN信号来唤醒整车 控制器，使其工作于正常模式，且CAN收发器的供电电源和主芯片的供 电电源是同一路电源；

所述情况d具体为：控制器内部设计一个RC振荡电路，控制器内电源给 唤醒电路中的电容器充电，使唤醒电路向控制器芯片引脚的输出电压 升高，通过控制器芯片输入引脚的跳变信号触发中断，唤醒芯片恢复 正常工作模式。

进一步地，情况d中，在给唤醒电路中的电容器充电之前，先将该电容 器放电，放电时，将控制器芯片对应的触发引脚配置为输出端口，且 电平为低。

进一步地，采用如下步骤：

1）电动车在正常行驶和电池快充的模式下，整车控制器也工作于正常 模式下，用于监控整车行车和充电状态；

2）当电动车点火钥匙开关处于关闭模式或电池处于慢充电模式下，整 车控制器工作于休眠模式，控制器所有输入输出口不工作，主芯片也 工作stop 模式控制器的功耗达到微安级别；

3）通过硬件定时电路间隔10分钟定时唤醒主芯片；

4）唤醒后的整车控制器短暂恢复正常，并检测下慢充状态；

5）当检测结果一切正常，则整车控制器继续进入休眠状态。

与目前现有技术相比，本发明电动车的点火钥匙在关闭状态时，控制 器能通过以下几种方式被唤醒。1：动力电池充电连接信号；2：整车 其它控制器通过CAN唤醒信号；3：点火钥匙信号。本发明通过钥匙开 关输入，RC定时充放电，充电连接信号输入，CAN中断来唤醒触发芯片 的硬件中断，唤醒主芯片，自由切换两路独立的5V供电电源，来实现 控制器正常工作和休眠模式的切换，控制器监控整车状态完毕后，再 次进入休眠状态。效果：在整车钥匙关闭后，有效降低了整车控制器 的用电消耗，确保整车低压铅酸电池不会出现馈电现象，既延长了铅 酸小电池的寿命，又杜绝了因小电池馈电带来的整车故障现象

附图说明

图1为本发明的电路图――两路独立的电源电路

图2为本发明的电路图――触发唤醒主芯片电路

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的 一种优选实施例。

如图1所示，整车低压小铅酸电池的正极接整车控制器低压电源的正极 ，负极接整车控制器的地。小电池的电源分为两路，分别由Q1和Q2来 控制，MOSFET Q1导通，Q2关断，芯片正常工作，电源5V_Digital_C ore和5V_Digital_I/O都得电；MOSFET Q1关断，Q2导通， 5V_Digi tal_Core得电，5V_Digital_I/O失电，芯片工作在低功耗模式下。点 火钥匙开关 Ignition 打到 On 的位置时，  三极管 S1 导通，P型MOSFET Q1 导通，控制器正常工作，主芯片 输出高电平Keep_live 信号以实现供电自锁功能。

如图2 所示,有三个外部信号输入到主芯片的中断模块，主芯片只要 检测到其中任何一个电平跳变的硬件中断信号脉冲后，主芯片就从睡 眠状态模式切换到工作模式，同时使能keeplive 信号，使电源模块 正常工作，5V_Digital_Core和5V_Digital_I/O都得电。第一个中断信 号有效的条件是电平由低到高跳变，第二个中断信号有效的条件是电 平由高到低跃变，第三个中断信号有效的条件是电平由低到高跳变。 第一中断信号源为RC 震荡电路，RC 充电时，主芯片的频脚 Inte rrupt1_wake_up 配置为输入，当电容C 的电平达到高电平的限值时 ，主芯片记录一次硬件中断，同时中断计数器加一，当计数器累加到 限值时，主芯片跳出睡眠模式，进入工作模式。第二中断信号源为充 电器连接有效信号，当充电器与整车高压线束没有相连时，5V电平通 过上拉电阻R3输入到主芯片，一旦充电器与整车相连时，输出一个低 电平信号，主芯片管脚Interrupt2_wake_up检测到电平由高到低的脉 冲时，硬件中断使主芯片由睡眠模式进入到工作模式。第三个中断信 号源为钥匙开关信号，当它由off 状态切换on 的状态时，主芯片管 脚Interrupt3_wake_up检测到电平由低到高变化的脉冲时，硬件中断 使主芯片由睡眠模式进入到工作模式。控制器完成规定的工作任务后 ，芯片keeplive 信号输出低电平，关闭开关Q1，控制器的I/O电源关 断，芯片重新进入睡眠模式，从而降低了控制器的功耗。

本发明的构思首先基于主芯片的超低功耗模式思想，再由独特的电源 电路和芯片唤醒触发中断电路作为支撑，最后由软件算法完成。主芯 片有两种工作模式：正常工作模式和超低功耗模式。在超低功耗模式 下：主芯片所有的外设都掉电，只有内部的RAM 和 低频晶振上电， 功耗小于50微安。

电动车整车控制器实现休眠和唤醒模式切换的方法及实现电路，整车 控制器的5V数字量电源分为两路，一路是给主芯片核供电，另一路是 给控制器的输入输出供电。唤醒模式下这两路电源都有电，休眠模式 下第一路有电，第二路没有电。在休眠模式下，控制器的主芯片进入 超低功耗模式，整个控制器的功耗只有10微安的级别，保证整车低压 电源长时间不亏电。控制器芯片进入休眠模式后，有四种情况可以把 控制器唤醒。第一种情况：电动车进入慢充电模式；第二种情况：钥 匙开关重新启动；第三种情况：通过CAN通讯唤醒；第四种情况：通过 定时电路来唤醒。整车12V低压电池电源通过滤波器后，分为两路，分 别有两个MOSFET 开关Q1和Q2控制导通，车辆启动时，点火钥匙开关 触发Q1导通，主芯片的供电电源5V_digital_core和控制器输入输出端 口电源5V_Digital_I/O都有电，MOSFET 开关Q2自动关断。车辆熄火 时，点火钥匙开关关闭，MOSFET Q1不能导通，MOSFET Q2 自动导 通，主芯片的供电电源5V_digital_core上电，而5V_Digital_I/O自动 掉电。通过硬件电平信号变换输入到主芯片的脚上来触发中断以使主 芯片从低功耗模式切换到正常模式。方法一是：当整车要充电时，充 电机输出一个由高到低变换的电平信号送给整车控制器的主芯片，来 唤醒它。方法二是：钥匙开关重新启动时，Ignition 信号开启电源 正常工作模式，给主芯片供电的两路电源同时工作，同时，Ignition  信号高电平信号作为数字量输入到控制器，经过数字量信号电路处 理后，输入到主芯片的唤醒模块，主芯片从休眠模式进入工作模式。 方法三是：控制器在休眠的状态下，CAN 网络上的其它控制器发送C AN信号来唤醒整车控制器，使其工作于正常模式。特点：CAN收发器的 供电电源和主芯片的供电电源是同一路电源。方法四是：控制器内部 设计一个RC振荡电路，控制器内电源给唤醒电路中的电容器充电，使 唤醒电路向控制器芯片引脚的输出电压升高，通过控制器芯 片输入引脚的跳变信号触发中断，唤醒芯片恢复正常工作模式。给唤 醒电路中的电容器充电之前，先将该电容器放电，放电时，将控制器 芯片对应的触发引脚配置为输出端口，且电平为低。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不 受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的 各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范 围之内。