一种车载控制器的电源管理系统及方法与流程-k8凯发

本发明涉及电源管理，更具体的说是涉及一种车载控制器的电源管理系统及方法。

背景技术：

1、电源系统管理是汽车电子设计中比较复杂的部分，随着电控系统越来越复杂，汽车电子控制器ecu数量越来越多，对于汽车电子控制器静态电流的要求也在不断增高。传统的dcdc电源供电模式已不能满足现有控制系统多电源系统供电以及上电逻辑时序的需求，如何应对现有的需求以及如何降低汽车电子控制器的静态电流，成为系统硬件设计中的一个难点和挑战。特别是车载ecu设计中，需要多种供电电压满足复杂控制系统的需要，考虑到多个子电路之间的状态以及通讯，还有如何控制不同子系统电路的供电、供电时序等等都是设计中经常遇到的难题，必须在设计初期做好整体的架构拓扑设计、器件选型和设计以及软件控制策略相结合等等。

2、当前的高性能车载控制器电源供电系统，一般需要多种供电电压满足复杂控制系统的需要，包括单片机系统供电、传感器电源供电、驱动芯片电源供电、外围集成芯片的供电等，单片机系统供电一般也需要多基准电压。传统电路实现方式，根据不同电源输出和要求的输出电流能力选择合适的dcdc芯片、ldo芯片，多路dcdc或ldo并行实现多路电源供电的输出，对于单片机系统一般采用二级电源来实现，一级电源为24v转5v的dcdc电路，二级由5v转为3.3v、1.25v等，为单片机的内核、内部flash等提供电源。系统供电需要多路dcdc芯片和ldo芯片实现。

3、但是，由于高性能车载控制器需要大量不同的基准电源，基于车载控制器及内部主控的复杂性，对电源时序、系统功耗等有很高要求。采用传统的dcdc电源供电模式，对有严格时序要求的电源供电及对整个电源系统智能管理实现较为困难，而且，传统的dcdc电源供电电路集成度稍差，实现整个系统的电源供电及管理所需器件较多，整体电源模块所需pcb面积较大。由此可见，传统的dcdc电源供电模式已无法满足现有车载控制系统的需求。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种车载控制器的电源管理系统及方法，通过系统基础芯片、电源管理集成电路等多电源组合实现了车载控制器单片机系统完整的电源供电和电源管理，通过各电源输出电流能力对单片机系统内部模块电源进行合理分配，实现了智能化的车载控制器电源管理。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明公开了一种车载控制器的电源管理系统，包括：系统基础芯片、电源管理集成电路和车载控制器，系统基础芯片分别与输入电源、电源管理集成电路和车载控制器连接，电源管理集成电路与车载控制器连接；系统基础芯片，用于接入30电，通过内置的电平转换电路输出多种电平的电源为电源管理集成电路和车载控制器供电，对电源管理集成电路进行使能控制和上电同步控制，并对车载控制器进行电源监测及诊断；电源管理集成电路，用于接收系统基础芯片的使能控制信号、上电同步控制信号和电平转换电路输出的电源，通过内置电路进行电平转换后为车载控制器提供核心供电。

4、进一步，电平转换电路包括：高压buck电路hvbuck、第一buck电路buck1、第二buck电路buck2、第三buck电路buck3、高压ldo电路hvldo、第一ldo电路ldo1、第二ldo电路ldo2、第三ldo电路ldo3和升压电路boost；hvbuck，用于获取30电输入，转换为3.3v常电vpre后分别输出至车载控制器、电源管理集成电路、buck1、buck2、buck3、hvldo、ldo1、ldo2、ldo3和boost；buck1和buck2，用于分别将3.3v电压进行降压后为外置存储器供电；buck3，用于向车载控制器输出1.1v电压；hvldo，用于向车载控制器输出0.8v电压；ldo1，用于向车载控制器输出1.8v电压；ldo2，用于向电源管理集成电路输出1.8v的使能信号；ldo3，用于向车载控制器输出3.3v电压；boost，用于为其它外置芯片提供5v电源。

5、进一步，buck1，用于输出1.8v电压；buck2，用于输出1.1v电压；buck3与车载控制器的引脚vdd_io_ddr0连接；hvldo与车载控制器的引脚vdd_stby连接；ldo1分别与车载控制器的引脚vdd_hv_pll_aur、vdd_hv_pll_ddr0、vdd_vref、vdd_hv_pll、vdd_adc、vrefh_adc0、vrefh_adc1、vdd_firc、vdd_fxosc、vdd_tmu、vdd_ddr0、vdd_efuse、vdd_io_pcie0、vdd_io_pcie1、vdd_io_aur、vdd_io_clkout、vdd_io_qspi连接；ldo2与电源管理集成电路的引脚pwron连接；ldo3分别与车载控制器的引脚vdd_io_a、vdd_io_sdhc、vdd_io_usb、vdd_io_gmac0、vdd_io_gmac1连接。

6、进一步，系统基础芯片的引脚psync与电源管理集成电路的引脚pgood连接，用于控制系统基础芯片与电源管理集成电路同步上电。

7、进一步，系统基础芯片的引脚stby与车载控制器的引脚stby_mod_b连接，用于通过采集车载控制器发送的备用状态使能信号，判定是否需要将系统基础芯片配置为备用状态；系统基础芯片的引脚stby_pgood与车载控制器的引脚stby_pgood连接，用于向车载控制器发送供电正常信号。

8、进一步，系统基础芯片通过引脚fccu1和fccu2检测车载控制器是否出现硬件故障；当处于故障状态时，通过引脚rst向车载控制器发送复位信号；系统基础芯片通过引脚pgood检测车载控制器是否处于过压或者欠压状态。

9、进一步，系统基础芯片通过内置的fccu故障监控单元设置fccu_cfg[0:1]配置信号，以确定输入的监控信号；系统基础芯片的引脚fccu1与车载控制器的引脚fccu_err0连接，系统基础芯片的引脚fccu2与车载控制器的引脚fccu_err1连接；当fccu_cfg为00时，无监控信号；当fccu_cfg为01时，引脚fccu1和fccu2的组合信号为监控信号；当fccu_cfg为10时，引脚fccu1或fccu2的输入信号为监控信号；当fccu_cfg为11时，引脚fccu1的输入信号为监控信号。

10、进一步，系统基础芯片采用型号为vr5510的电源管理芯片；车载控制器采用型号为nxp s32g3的车载处理器。

11、第二方面，本发明还公开了一种车载控制器的电源管理方法，所述方法采用如上文任一项所述的车载控制器的电源管理系统，所述方法包括：

12、上电后，30电接入系统基础芯片，并进行使能开启芯片；

13、芯片开启后，利用hvbuck电路输出3.3v vpre电平；

14、通过读取引脚psync信号，对电源管理集成电路进行使能控制和上电同步控制；向buck1、buck2、buck3、hvldo、ldo1、ldo2、ldo3和boost供电，并根据配置顺序启动；

15、通过引脚fccu1和fccu2诊断车载控制器是否存在硬件故障；若是，则向车载控制器发出复位信号；若否，则保证车载控制器正常工作；

16、车载控制器通过spi通讯对系统基础芯片的状态进行持续监测，当监测到系统基础芯片发生故障时，通过spi通讯命令系统基础芯片进入故障状态，是系统基础芯片停止电压输出。

17、进一步，所述方法还包括：

18、车载控制器进入正常工作状态后，实时监测钥匙开关状态，当监测到钥匙开关断开时，车载控制器通过spi通讯命令系统基础芯片在时间t后进入休眠状态，同时在时间t内进行数据存储和其他系统休眠前动作，系统基础芯片进入休眠后，停止电压输出。

19、对比现有技术，本发明有益效果在于：

20、1、本发明针对高性能控制器需要大量不同基准电源的应用提供了一种低功耗电源系统与单片机系统凯发k8ag旗舰厅真人平台的解决方案，电源拓扑架构具有较高的稳定性和可靠性。

21、2.本发明通过控制上下电逻辑、子模块电路时序关系等方式实现电控单元系统的低功耗，实现智能化的电源系统管理。

22、3、本发明实现了全面的电源诊断管理，能够在故障情况下快速切断电源供电电路，系统具备保护和诊断功能，大大提升车载控制器的使用寿命。

23、4、本发明的电源拓扑架构的集成度较高，减少了外部看门狗芯片、诊断管理电路等，极大减少了外部器件的使用，使得车载控制器的体积大大缩小。

24、5、本发明实现了系统在待机状况下通过多唤醒源进行唤醒，有效降低了待机状态下的功耗和静态电流。

25、6、本发明具备看门狗、复位等安全相关功能，通过spi进行配置和管理，能够满足安全设计要求。

26、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。