CN103472757B - 一种车辆控制器的控制方法、装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆控制器的控制方法、装置和车辆，涉及控制器的控制领域，解决了现有技术中车辆控制器温度得不到合理控制的问题，该车辆控制器的控制方法包括：检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果；当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级;根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。本发明的方案能在控制器集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度，保证了控制器的安全可靠性。

Description

一种车辆控制器的控制方法、装置和车辆

技术领域

本发明涉及控制器的控制领域，特别涉及一种车辆控制器的控制方法、装置和车辆。

背景技术

随着消费者对车辆安全、环保及智能化的要求日益提高，主机厂为满足人们对车辆的多样性需求，逐步在车辆上增加众多电子电器配置功能。众多配置促使车辆控制器的功能越来越复杂，所控制的输出负载越来越多，造成车辆控制器内部产生热量过大、温升过高，导致车辆控制器的功能失效或器件损坏。

目前车辆控制器降低内部温度的常用方法有以下几种：1、增大控制器的散热面积，并通过散热装置如风扇实现快速散热降低控制器温度。但此方法增大了控制器的体积和成本，在车辆布置空间受限条件下实施困难；2、当控制器某些硬件回路达到极限温度时，直接关断驱动负载的输出芯片，通过减少输出负载来减少散热达到降温目的。这样造成控制器部分功能完全失效，极大影响了整车安全性和舒适性。

车辆控制器在集成众多输出负载功能情况下，减小热损耗并控制内部温度来保证控制器的安全可靠性，目前已成为控制器设计面临的巨大困难和挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种车辆控制器主动热管理方法、装置和车辆，在控制器集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种车辆控制器的控制方法，包括：

检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果；

当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

其中，检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果的步骤具体包括：

检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否。

其中，所述控制器内部热点温度包括：

大功率驱动芯片温度及微控制器MCU的温度。

其中，当所述判断结果为是时，计算所述芯片结点温度的步骤具体包括：

当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

其中，对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

其中，根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制的步骤包括：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例还提供了一种车辆控制器的控制装置，包括：

第一判断模块，用于在检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果；

计算模块，用于当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

第二判断模块，用于根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

控制模块，用于根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

其中，所述第一判断模块包括：

第一采集模块，用于检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

阀值模块，用于根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较模块，用于比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

第一判断子模块，用于根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否。

其中，所述第一采集模块包括：

控制器外部环境温度传感器、大功率驱动芯片温度传感器及微控制器MCU温度传感器。

其中，所述计算模块包括：

第二采集模块，用于当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

计算子模块，用于根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

其中，所述第二判断模块中对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

其中，所述控制模块具体用于：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的车辆控制器的控制装置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明实施例的车辆控制器的控制方法，能够在检测到控制器处于点火开启的状态时，判断控制器是否处于超热负荷运转状态，当判断结果为是时，计算控制器的芯片结点温度，再根据芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断芯片所处的热等级，并根据判断出的热等级对控制器或负载模块进行控制。使控制器在集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度，保证了控制器的安全可靠性。

附图说明

图1为本发明的一种车辆控制器的控制方法总体流程图；

图2为本发明的一种车辆控制器的控制方法具体处理流程图；

图3为本发明的一种车辆控制器的控制装置***框图；

图4为本发明的一种车辆控制器的控制装置结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例的车辆控制器的控制器方法，使控制器在集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度，保证了控制器的安全可靠性。

如图1所示，本发明实施例的车辆控制器的控制方法，包括：

步骤11，检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果；

步骤12，当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

步骤13，根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

步骤14，根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

本发明实施例的车辆控制器的控制方法，能根据实际的温度情况对控制器进行相应的降温处理，使控制器在集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度，保证了控制器的安全可靠性。

上述步骤11的步骤具体包括：

检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否。

此时，当控制器处于超热负荷运转状态时才进行控制器的主动热管理，使控制更加合理，且增加了实用性。

其中，在控制器处于正常热负荷运转状态时，可以采用芯片自带的被动式热管理，具体的，当控制器芯片过热时，芯片可自行切断负载输出以降低温度，保证控制器的正常工作。

一种具体实施例，当检测到控制器处于点火开启状态时，采集控制器外部环境温度Ta，及控制器内部热点温度Ti，并根据Ta、Ti查表得出启动控制器主动热管理的热损耗阀值Pth，具体的，Pth=f（Ta，Ti），其中，f（Ta，Ti）是以Ta，Ti为输入，Pth为输出的热损耗阀值表，该表可以根据实车在线实测与计算机离线仿真获得。然后采集所述控制器的实时热损耗功率Pm，并比较Pm与Pth的大小，得到比较结果，当Pm>Pth时，判断控制器处于超热负荷运转状态，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否。其中，Pm可以根据控制器中各主要功率电路的运行状态进行估算获得，具体的，各功率电路的运行状态可以包括电路构成、运行模态、反馈变量等。

其中，所述控制器内部热点温度可以包括：

大功率驱动芯片温度及微控制器MCU的温度。

上述步骤12的步骤具体包括：

当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

一种具体实施例，当判断结果为是时，先采集控制器驱动芯片的温度Tc，同时计算芯片的实时热耗功率Pc，并通过离线测量估算芯片结点到Tc测量点的热传导阻尼系数θjc，再通过热力学模型计算芯片结点温度Tj，具体的，

Tj=Tc+θjc*Pc

其中，芯片的实时热耗功率Pc，对于简单的直流驱动，可以根据测得的芯片输出电流I和已知的导通电阻R，通过公式Pc=I^2*R计算获得。对于脉冲宽度调制PWM或其它复杂波形的驱动模式，则需要根据特定驱动方式制定算法。

上述步骤13中，对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

下面对本发明的上述实施例举例说明如下。

假定分成四个不同的热等级：热等级S0、热等级S1、热等级S2和热等级S3，TS0、TS1、TS2分别表示不同的阀值，芯片结点温度用T来表示。此时，当T小于TS0时，芯片处于热等级S0；当T大于或者等于TS0且小于TS1时，芯片处于热等级S1；当T大于或者等于TS1且小于TS2时，芯片处于热等级S2；当T大于或者等于TS2时，芯片处于热等级S3。其中，T是连续变化的值，因此T所处阀值区域段的确定可以使用滞回比较器，滞回增量可设为5摄氏度。

其中，上述阀值TS0、TS1、TS2可在线设置，缺省值为设定值。进一步的，对于车规级功率驱动芯片，设定值可为145摄氏度、155摄氏度、165摄氏度。

上述步骤14中，根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制的步骤包括：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。下面对本发明的上述实施例举例说明如下。

如图2所示，假定第一热等级为热等级S0，第二热等级为S1，第三热等级为S2，第四热等级为S3。当检测到控制器处于点火开启状态时，判断控制器是否处于超热负荷运转状态，当判断结果为是时，计算出芯片结点温度，并根据芯片结点温度判断芯片所处的热等级。当芯片处于热等级S0时，控制器正常输出；当芯片处于热等级S1时，控制器降低PWM输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；当芯片处于热等级S2时，控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；当芯片处于热等级S3时，控制器关断负载模块，且在控制器处于失效模态时控制器降低的时钟频率，并报警。

如图3、图4所示，本发明的实施例还提供一种车辆控制器的控制装置，包括：

第一判断模块，用于在检测到控制器处于点火开启的状态时，判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，得到判断结果；

计算模块，用于当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

第二判断模块，用于根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

控制模块，用于根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

本发明实施例的车辆控制器的控制装置，能根据实际的温度情况对控制器进行相应的降温处理，使控制器在集成众多输出负载的情况下，减小热损耗并控制内部温度，保证了控制器的安全可靠性。

其中，所述第一判断模块包括：

第一采集模块，用于检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

阀值模块，用于根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较模块，用于比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

第一判断子模块，用于根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否。

其中，所述第一采集模块包括：

控制器外部环境温度传感器、大功率驱动芯片温度传感器及微控制器MCU温度传感器。

具体的，上述大功率驱动芯片传感器可以是驱动芯片所集成的内部温度传感器或者独立温度传感器，上述MCU温度传感器可以是MCU所集成的内部温度传感器或者独立温度传感器。

其中，所述计算模块包括：

第二采集模块，用于当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

计算子模块，用于根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

其中，所述第二判断模块中对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

其中，所述控制模块具体用于：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。

需要说明的是，该装置是与上述方法实施例对应的装置，上述方法实施例中所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到相同的技术效果。

由于本发明实施例的车辆控制器的控制装置应用于车辆，因此，本发明实施例还提供了一种车辆，包括：如上述实施例中所述的车辆控制器的控制装置。其中，上述车辆控制器的控制装置的所述实现实例均适用于该车辆的实施例中，也能达到相同的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种车辆控制器的控制方法，其特征在于，包括：

检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否；

当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器内部热点温度包括：

大功率驱动芯片温度及微控制器MCU的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述判断结果为是时，计算所述芯片结点温度的步骤具体包括：

当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制的步骤包括：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。

6.一种车辆控制器的控制装置，其特征在于，包括：

第一采集模块，用于检测到控制器处于点火开启的状态时，采集所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值；

阀值模块，用于根据所述控制器外部环境温度及所述控制器内部热点温度的值，得到所述控制器的热损耗阀值；

比较模块，用于比较采集的所述控制器的实时热损耗功率与所述热损耗阀值的大小，得到比较结果；

第一判断模块，用于根据所述比较结果判断所述控制器是否处于超热负荷运转状态，当所述比较结果为大于时，得到判断结果为是，否则，得到判断结果为否；

计算模块，用于当所述判断结果为是时，计算所述控制器的芯片结点温度；

第二判断模块，用于根据所述芯片结点温度及预先划分好的不同热等级，判断出所述芯片所处的热等级；

控制模块，用于根据判断出的热等级对所述控制器或负载模块进行控制。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一采集模块包括：

控制器外部环境温度传感器、大功率驱动芯片温度传感器及微控制器MCU温度传感器。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第二采集模块，用于当所述判断结果为是时，采集所述芯片的温度，并计算所述芯片的实时热耗功率；

计算子模块，用于根据所述芯片的温度、所述芯片的实时热耗功率及预先离线测量估算的所述芯片结点到所述芯片温度测量点的热传导阻尼系数，通过热力学模型计算所述芯片结点温度。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二判断模块中对所述不同热等级的划分通过在线设置不同热等级的温度阀值来实现，所述阀值的缺省值为设定值。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：

当所述芯片所处的热等级为第一热等级时，控制所述控制器正常输出；

当所述芯片所处的热等级为第二热等级时，控制所述控制器降低脉宽调制PWM的输出频率，并且增大输出电平斜率，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第三热等级时，控制所述控制器降低PWM输出占空比或关断部分负载模块，并报警；

当所述芯片所处的热等级为第四热等级时，控制所述控制器关断负载模块，且在所述控制器处于失效模态时降低所述控制器的时钟频率，并报警。

11.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求6-10任一项所述的车辆控制器的控制装置。