CN110535195A - 一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法及装置 - Google Patents

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CN110535195A CN201810507061.5A CN201810507061A CN110535195A CN 110535195 A CN110535195 A CN 110535195A CN 201810507061 A CN201810507061 A CN 201810507061A CN 110535195 A CN110535195 A CN 110535195A
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李启国
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Abstract

本发明提供一种基于现场可编程门阵列的电源管理装置及方法，该方法包括下述步骤：电压转换及充电控制模块将来自动力电池的第一电压信号转换为与所述第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；当动力电池的当前电压大于动力电池的工作阈值电压，且蓄电池的当前电压不大于蓄电池的充电阈值电压时，则控制电压转换及充电控制模块将第二电压信号输送至蓄电池；通过现场可编程门阵列采样蓄电池电压，计算得到所述蓄电池的最佳充电电流，控制所述电压转换及充电控制模块调整所述蓄电池的充电电流，使得所述蓄电池在最佳充电电流下充电。本发明可以限制蓄电池的充电电流，最大限度的保护蓄电池，还不会增加开发成本和延长开发时间。

Description

一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法及装置
技术领域
本发明涉及电源管理技术领域，尤其涉及一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法及装置。
背景技术
目前低压蓄电池大多没有充电管理***，混合动力车型通过发电机和逆变电路对其充电，纯电动车通过动力电池和DC/DC电路对蓄电池充电，通过DC/DC电路进行充电时，其只限制充电电压而不限制充电电流，大电流充电会对蓄电池产生不可逆的损坏，例如极板活性物质大量脱落，使蓄电池容量下降，而且容易形成自放电和出现板短路的问题。
纵观目前电机控制器的电源***，日系车基本没做电源管理，例如欧蓝德(outlander)的12V蓄电池电压经Boost电路升压后，用多路变压器转化得到***电源，变压器输出也没作闭环反馈处理，这样会导致只要一组电压失效，整个***都可能崩溃。普锐斯(prius)四代也一样，其电源***只是单纯的供电。法雷奥(Valeo)用的是英飞凌TLF35584方案，宝马(BMW)I3用的是博世的40076方案，这些专用的电源芯片虽然能很好地保护电源***，但限制了用户开发过程中新方案的更新换代，一旦用了其中一种方案，如果遇到货源紧张甚至停产，必须要重新设计供电电路，相应的器件重新选型，增加了开发成本，延长了开发时间。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法及装置，可以限制蓄电池的充电电流，最大限度的保护蓄电池，还不会增加开发成本和延长开发时间。
本发明提供的一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法，包括下述步骤：
电压转换及充电控制模块将来自动力电池的第一电压信号转换为与所述第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；
获取所述动力电池的当前电压以及蓄电池的当前电压，当所述动力电池的当前电压大于所述动力电池的工作阈值电压，且所述蓄电池的当前电压不大于所述蓄电池的充电阈值电压时，则控制所述电压转换及充电控制模块将所述第二电压信号输送至所述蓄电池，对所述蓄电池进行充电；
通过现场可编程门阵列采样蓄电池电压，并根据所述蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到所述蓄电池的最佳充电电流，控制所述电压转换及充电控制模块调整所述蓄电池的充电电流，使得所述蓄电池在最佳充电电流下充电。
优选地，还包括下述步骤：
电机控制器电源接收所述蓄电池输出的第三电压信号，并将所述第三电压信号转化为所述现场可编程门阵列工作所需的第一组充电电压信号以及微控制单元工作所需的第二组充电电压信号；
通过所述现场可编程门阵列判断所述微控制单元是否存在故障，若所述微控制单元不存在故障，则控制所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元。
优选地，还包括下述步骤：
在所述微控制单元不存在故障时，所述现场可编程门阵列采集所述第二组充电电压信号，将所采集的第二组充电电压信号与预设的第二组充电电压进行比较，判断所述电机控制器电源是否正常工作。
优选地，通过所述现场可编程门阵列判断所述微控制单元是否存在故障，包括下述步骤：
所述现场可编程门阵列控制所述微控制单元复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自所述微控制单元的握手信号判断所述微控制单元是否存在故障；
基于现场可编程门阵列的电源管理方法，还包括下述步骤：当所述微控制单元存在故障时，则禁止所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元，还通过CAN总线向整车控制器发送所述微控制单元的故障状态信息。
优选地，还包括下述步骤：
在所述现场可编程门阵列与所述微控制单元握手成功后，判断所述微控制单元是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制所述微控制单元中断工作，且在所述微控制单元在中断响应时间内，所述现场可编程门阵列没有接收到来自所述微控制单元的***安全指令时，判断所述微控制单元存在故障。
优选地，还包括下述步骤：
所述现场可编程门阵列检测自身的工作电压是否与所述第一组工作电压信号是否相符，若否，则判断所述现场可编程门阵列存在故障，且将所述现场可编程门阵列的故障状态信息输送至微控制单元；
所述微控制单元根据所述现场可编程门阵列的故障状态信息，开始控制驱动电机工作，或者控制驱动电机关机。
本发明还提供一种基于现场可编程门阵列的电源管理装置，包括：现场可编程门阵列、蓄电池、电压转换及充电控制模块；
所述电压转换及充电控制模块，与所述蓄电池电性连接，用于接收来自动力电池的第一电压信号，并将所述第一电压信号转换为与所述第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；
所述现场可编程门阵列，与所述电压转换及充电控制模块电性连接，用于获取所述动力电池的当前电压以及所述蓄电池的当前电压，当所述动力电池的当前电压大于所述动力电池的工作阈值电压，且所述蓄电池的当前电压不大于所述蓄电池的充电阈值电压时，则控制所述电压转换及充电控制模块对所述蓄电池进行充电；
且所述现场可编程门阵列，还用于采样蓄电池电压，并根据蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到所述蓄电池的最佳充电电流，控制所述电压转换及充电控制模块调整所述蓄电池的充电电流，使得所述蓄电池在最佳充电电流下充电。
优选地，所述电压转换及充电控制模块包括DC/DC转换器和充电控制电路；
所述DC/DC转换器，用于将所述第一电压信号转换为所述第二电压信号；
所述充电控制电路，与所述DC/DC转换器电性连接，用于根据所述第二电压信号对所述蓄电池进行充电，以及根据所述现场可编程门阵列的充电电流控制指令，调节所述蓄电池的充电电流大小。
优选地，还包括电机控制器电源以及微控制单元；
所述电机控制器电源，与所述蓄电池、所述现场可编程门阵列以及所述微控制单元电性连接，用于接收所述蓄电池输出的第三电压信号，并将所述第三电压信号转化为所述现场可编程门阵列工作所需的第一组充电电压信号以及所述微控制单元工作所需的第二组充电电压信号；
所述现场可编程门阵列，还与所述微控制单元电性连接，还用于判断所述微控制单元是否存在故障，若所述微控制单元不存在故障，则控制所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元。
优选地，所述现场可编程门阵列，用于控制所述微控制单元复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自所述微控制单元的握手信号判断所述微控制单元是否存在故障，且当所述微控制单元存在故障时，则禁止所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元，还通过CAN总线向整车控制器发送所述微控制单元的故障状态信息。
优选地，所述现场可编程门阵列，还用于在所述现场可编程门阵列与所述微控制单元握手成功后，判断所述微控制单元是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制所述微控制单元中断工作，且在所述微控制单元在中断响应时间内，所述现场可编程门阵列没有接收到来自所述微控制单元的***安全指令时，判断所述微控制单元存在故障。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明通过电压转换及充电控制模块将动力电池的第一电压信号转换为第二电压信号，当动力电池的当前电压大于动力电池的工作阈值电压，且蓄电池的当前电压不大于蓄电池的充电阈值电压时，将第二电压信号输送给蓄电池充电，现场可编程门阵列可以采集蓄电池电压，并根据蓄电池电压控制电压转换及充电控制模块调整蓄电池的充电电流大小，使得蓄电池的充电电流保持在最佳状态，避免蓄电池的充电电流过大以及避免给蓄电池过充而损坏蓄电池，最大限度的保护了蓄电池。
现场可编程门阵列系列众多，操作灵活，替换简单，可移植性强，没有采购风险，成本比专用器件还低。由于现场可编程门阵列使用的高灵活性，省掉专用器件选型时间，减少了产品开发时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于现场可编程门阵列的电源管理方法的流程图。
图2是本发明提供的另一实施例中基于现场可编程门阵列的电源管理装置的示意图。
图3是本发明提供的基于现场可编程门阵列的电源管理装置的工作流程图。
具体实施方式
本发明提供一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法，如图1所示，该电源管理方法包括下述步骤：
电压转换及充电控制模块将来自动力电池的第一电压信号转换为与第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；
获取动力电池的当前电压以及蓄电池的当前电压，当动力电池的当前电压大于动力电池的工作阈值电压，且蓄电池的当前电压不大于蓄电池的充电阈值电压时，则控制电压转换及充电控制模块将第二电压信号输送至蓄电池，对蓄电池进行充电；
通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)采样蓄电池电压，并根据蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到蓄电池的最佳充电电流，控制电压转换及充电控制模块调整蓄电池的充电电流，使得蓄电池在最佳充电电流下充电。
现场可编程门阵列还采样蓄电池的充电电流，且根据蓄电池电压，以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到蓄电池的最佳充电电流，当最佳充电电流与采样的蓄电池充电电流不一样时，则控制控制电压转换及充电控制模块调整蓄电池的充电电流，直至蓄电池的电压达到预设电压值。
基于现场可编程门阵列的电源管理方法还包括下述步骤：
电机控制器电源接收蓄电池输出的第三电压信号，并将第三电压信号转化为现场可编程门阵列工作所需的第一组充电电压信号以及微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)工作所需的第二组充电电压信号；
通过现场可编程门阵列判断微控制单元是否存在故障，若微控制单元不存在故障，则控制电机控制器电源将第二组充电电压信号输送至微控制单元。
在微控制单元不存在故障时，现场可编程门阵列采集所述第二组充电电压信号，将所采集的第二组充电电压信号与预设的第二组充电电压进行比较，判断电机控制器电源是否正常工作。如果电机控制器电源没有正常工作(例如出现欠压、过压或者损坏)，则通过CAN总线向整车控制器(vehicle control unit，VCU)发送故障状态信息，告知整车控制器，电机控制器电源出现故障，还向微控制单元发出预警信息，微控制单元接收到预警信息后可以暂停工作。同时，控制电源状态指示灯显示第一种颜色(例如红色)。当电机控制器电源正常工作，则控制电源状态指示灯显示第二种颜色(例如绿色)。
上述的通过现场可编程门阵列判断微控制单元是否存在故障，包括下述步骤：
现场可编程门阵列控制微控制单元复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自微控制单元的握手信号判断微控制单元是否存在故障；
基于现场可编程门阵列的电源管理方法还包括下述步骤：当微控制单元存在故障时，则禁止电机控制器电源将第二组充电电压信号输送至微控制单元，还通过CAN总线向整车控制器发送微控制单元的故障状态信息。
基于现场可编程门阵列的电源管理方法还包括下述步骤：
在现场可编程门阵列与微控制单元握手成功后，判断微控制单元是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制微控制单元中断工作，且在微控制单元在中断响应时间内，现场可编程门阵列没有接收到来自微控制单元的***安全指令时，判断微控制单元存在故障。
现场可编程门阵列检测自身的工作电压是否与第一组工作电压信号是否相符，若否，则判断现场可编程门阵列存在故障，且将现场可编程门阵列的故障状态信息输送至微控制单元；
微控制单元根据现场可编程门阵列的故障状态信息，开始控制驱动电机工作，或者控制驱动电机关机。
本发明还提供一种基于现场可编程门阵列的电源管理装置，如图2所示，该电源管理装置包括：现场可编程门阵列13、蓄电池12、电压转换及充电控制模块11。这里，蓄电池12一般为铅酸蓄电池。
电压转换及充电控制模块11与蓄电池12电性连接，用于接收来自动力电池2的第一电压信号，并将第一电压信号转换为与第一电压信号的电压值不同的第二电压信号。
现场可编程门阵列13与电压转换及充电控制模块11电性连接。现场可编程门阵列13用于获取动力电池2的当前电压以及蓄电池12的当前电压，当动力电池2的当前电压大于动力电池2的工作阈值电压，且蓄电池12的当前电压不大于蓄电池12的充电阈值电压时，则控制电压转换及充电控制模块11将第二电压信号输送至蓄电池12，对蓄电池12进行充电。
具体地，如图2中，动力电池2的电压经驱动板8分压后，再经第一ADC转换器5采样送给现场可编程门阵列13，现场可编程门阵列13根据分压比值计算出动力电池2的当前电压U1c，同理通过第二ADC转换器42和分压电路41可以计算出蓄电池12的当前电压U2c，假设动力电池2可工作的阈值电压设置为U1th，蓄电池12需要充电时的阈值电压设置为U2th，当满足条件{(U1c>U1th)&(U2c≤U2th)}时，现场可编程门阵列13就给电压转换及充电控制模块11发出接通主继电器的指令，执行充电操作，同时通过CAN总线给整车控制器3发送当前充电状态信息(充电电流、电池电压、充电时间等)。
现场可编程门阵列13还用于采样蓄电池电压，并根据蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到蓄电池12的最佳充电电流，控制电压转换及充电控制模块11调整蓄电池12的充电电流，使得蓄电池12在最佳充电电流下充电。
具体地，如图2中，电流传感器43采集充电电流，所采集的充电电流由第二ADC转换器42采样送给现场可编程门阵列13，现场可编程门阵列13根据蓄电池12的充电曲线(蓄电池电压充电电流对应关系曲线)，在不同的蓄电池12电压下调整蓄电池12的充电电流，确保蓄电池12在最佳状态下充电，当蓄电池12的电压达到预设电压值，充电完成。
电压转换及充电控制模块11包括DC/DC转换器和充电控制电路。
DC/DC转换器用于将第一电压信号转换为第二电压信号。
充电控制电路与DC/DC转换器电性连接，用于根据第二电压信号对蓄电池12进行充电，以及根据现场可编程门阵列13的充电电流控制指令，调节蓄电池12的充电电流大小。
例如，蓄电池12的充电阈值电压可以是12V，当蓄电池电压与蓄电池12的充电阈值电压之间的差值超过某一阈值时，并且现场可编程门阵列13还采集母线电压，即对应动力电池2的当前电压，当动力电池2的当前电压大于动力电池2的工作阈值电压，则现场可编程门阵列13即给电压转换及充电控制模块11发出指令。更具体的，现场可编程门阵列13给电压转换及充电控制模块11中途的DC/DC转换器发出指令，控制DC/DC转换器接通主继电器，从而电压转换及充电控制模块11可以开始给蓄电池12充电。
现场可编程门阵列13还用于采样蓄电池12的充电电流，且根据蓄电池12电压，以及预设的蓄电池12电压充电电流对应关系，计算得到蓄电池12的最佳充电电流，当最佳充电电流与采样的蓄电池12充电电流不一样时，则控制控制电压转换及充电控制模块11调整蓄电池12的充电电流，直至蓄电池12的电压达到预设电压值，则现场可编程门阵列13断开DC/DC转换器的主继电器，完成充电。
基于现场可编程门阵列的电源管理装置还包括电机控制器电源15以及微控制单元14。
电机控制器电源15与蓄电池12、现场可编程门阵列13以及微控制单元14电性连接，用于接收蓄电池12输出的第三电压信号，并将第三电压信号转化为现场可编程门阵列13工作所需的第一组充电电压信号以及微控制单元14工作所需的第二组充电电压信号。
现场可编程门阵列13还用于判断微控制单元14是否存在故障，若微控制单元14不存在故障，则控制电机控制器电源15将第二组充电电压信号输送至微控制单元14。
更具体的，现场可编程门阵列13用于控制微控制单元14复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自微控制单元14的握手信号判断微控制单元14是否存在故障，且当微控制单元14存在故障时，则禁止电机控制器电源15将第二组充电电压信号输送至微控制单元14，还通过CAN总线向整车控制器3发送微控制单元14的故障状态信息。
当然，现场可编程门阵列13还用于在现场可编程门阵列13与微控制单元14握手成功后，判断微控制单元14是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制微控制单元14中断工作，且在微控制单元14在中断响应时间内，现场可编程门阵列13没有接收到来自微控制单元14的***安全指令时，判断微控制单元14存在故障。
例如，上电瞬间电机控制器电源15优先给现场可编程门阵列13提供3.3V和5V电压，其中，3.3V电压是现场可编程门阵列13启动必须的，在现场可编程门阵列13启动瞬间，5V电压不是必须的。现场可编程门阵列13启动后开始电源自检，通过第三ADC转换器6采集自己的工作电压，经对比计算，现场可编程门阵列13的工作电压为3.3V和5V，准确无误后控制电机控制器电源15给微控制单元14输出1.3V、3.3V和5V三组电压，现场可编程门阵列13通过第四ADC转换器7采集这3组电压的同一时间会拉低ROT信号(复位信号)，持续时间500ms，以复位微控制单元14，接着拉高ROT信号，持续时间也为500ms，让微控制单元14启动，在这500ms内微控制单元14必须启动完成并且通过SPI总线给现场可编程门阵列13发送握手信号。
当然，拉高ROT信号的持续时间可以为600ms，让微控制单元14启动，在这600ms内微控制单元14必须启动完成并且通过SPI总线给现场可编程门阵列13发送握手信号。
如果，现场可编程门阵列13没有收到握手信号则认为微控制单元14启动失败，现场可编程门阵列13会再次拉低ROT信号，复位微控制单元14，同时读取微控制单元14内部寄存器的工作电压，将微控制单元14的工作电压与1.3V、3.3V和5V比较，判断微控制单元14的工作电压是否正常，如果微控制单元14的工作电压正常，则现场可编程门阵列13再次拉高ROT信号，让微控制单元14再次启动，持续时间为500ms，在500ms内必须收到来自微控制单元14的握手信号，否则认为微控制单元14存在故障，此时现场可编程门阵列13会禁止电机控制器电源15给微控制单元14供电(切断1.3V、3.3V和5V)，同时现场可编程门阵列13置位故障信号ERR，通过CAN总线给整车控制器3发送故障状态信息。
图2中，现场可编程门阵列13与微控制单元14之间的SCL为时钟信号，SDI/SDO表示串行总线输入信号/串行总线输出信号。
若现场可编程门阵列13和微控制单元14初次握手成功，则清除故障信号ERR，ROT信号一直输出高电平，开放看门狗输入WDI，启动现场可编程门阵列13的内部定时器，微控制单元14必须在规定的时间内通过WDI或者SPI总线给现场可编程门阵列13输入一个***安全指令(喂狗)，否则现场可编程门阵列13内部定时器溢出(咬狗)，立刻通过INT给微控制单元14发送中断信号，在中断响应时间内，微控制单元14必须给现场可编程门阵列13发送***安全指令，否则现场可编程门阵列13判断微控制单元14故障，置位故障信号ERR，给整车控制器3发送故障状态。
***正常运行时，现场可编程门阵列13不断采集电机控制器电源15输出端的1.3V、3.3V和5V的电压，电压正常时点亮电源状态指示灯9的绿光LED，指示电压稳定，异常时则点亮电源状态指示灯9的红光LED，同时通过CAN总线向整车控制器3报告故障状态。
图2中所示的基于现场可编程门阵列的电源管理装置的流程如图3所示，先给电机控制器电源15上电，之后现场可编程门阵列13自检，判断自检是否正常。当现场可编程门阵列13自检不正常，则工作结束，向整车控制器3发送故障状态信息。当现场可编程门阵列13自检正常，则控制电机控制器电源15为微控制单元14供电，再判断微控制单元14以及电机控制器电源15是否正常，当电机控制器电源15或者微控制单元14不正常，则工作结束，向整车控制器3发送故障状态信息。当电机控制器电源15以及微控制单元14正常，则启动或者重载看门狗WDT，即现场可编程门阵列13开启看门狗输入WDI，判断微控制单元14是否有正常发送***安全指令。
现场可编程门阵列13还可以用于采集微控制单元14的工作电压，将微控制单元14的工作电压与第二组充电电压信号做比较，以监测微控制单元14的工作状态，当微控制单元14的工作状态出现异常，则就开始接替微控制单元14的工作，例如采集驱动电机的转速信息，并生成对应的占空比指令。
在微控制单元14正常工作时，由微控制单元14采集驱动电机的转速信息，并生成对应的占空比指令，并将占空比指令输送至现场可编程门阵列13，现场可编程门阵列13根据占空比指令生成对应的PWM(脉冲宽度调制)信号，将PWM信号输送至驱动电机，控制驱动电机的工作。那么，当微控制单元14工作状态出现异常，则由现场可编程门阵列13采集驱动电机的转速信息，并生成对应的占空比指令，再根据占空比指令生成对应的PWM信号，控制驱动电机。
当然，现场可编程门阵列13也可以采集自身的工作电压，并检测自身的工作电压是否与第一组工作电压信号相符，若否，则判断现场可编程门阵列13存在故障，且将现场可编程门阵列13的故障状态信息输送至微控制单元14。
微控制单元14根据现场可编程门阵列13的故障状态信息，开始控制驱动电机工作，或者控制驱动电机关机。在现场可编程门阵列13出现异常时，由微控制单元14执行相关安全措施。
一般而言，由整车控制器3控制现场可编程门阵列13和微控制单元14，再由现场可编程门阵列13和微控制单元14控制驱动电机的工作和关机，这里的驱动电机内部设置有IPM(Intelligent Power Module，即智能功率模块)。
综上所述，本发明通过电压转换及充电控制模块11将动力电池2的第一电压信号转换为第二电压信号给蓄电池12充电，现场可编程门阵列13可以采集蓄电池12电压，并根据蓄电池12电压控制电压转换及充电控制模块11调整蓄电池12的充电电流大小，使得蓄电池12的充电电流保持在最佳状态，避免蓄电池12的充电电流过大以及避免给蓄电池12过充而损坏蓄电池12，最大限度的保护了蓄电池12。在蓄电池12充电完成之后，还可以控制电压转换及充电控制模块11停止为蓄电池12充电。因此本发明增加了蓄电池的使用寿命，减少保养成本。
而且，本发明中，现场可编程门阵列13还可以判断微控制单元14是否存在故障，当微控制单元14不存在故障时，控制电机控制器电源15给微控制单元14供电，当微控制单元14存在故障时，则控制电机控制器电源15停止给微控制单元14供电。
此外，本发明还可以通过现场可编程门阵列13监测电机控制器电源15是否正常工作。本发明可以让电机控制器电源15更安全，为功能安全产品认证提供硬件设计电路，符合ISO26262标准。
本发明采用现场可编程门阵列13做电机控制器的电源管理，可以充分发挥其纯硬件固有的高速、实时、并行的数据处理能力，运算速度可达600MHz，1.6ns就可以精确完成一次数学运算，这是小封装单片机无法比拟的。现场可编程门阵列13有丰富的内部逻辑资源和运算单元，可同时实现多路电源采集和监控，如多条流水线同时工作，在纳秒级别响应***故障，效率高、性能优良，与专用电源芯片相比，现场可编程门阵列13系列众多，操作灵活，替换简单，可移植性强，没有采购风险，成本比专用器件还低。由于现场可编程门阵列13使用的高灵活性，省掉专用器件选型时间，减少了产品开发时间。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，包括下述步骤：
电压转换及充电控制模块将来自动力电池的第一电压信号转换为与所述第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；
获取所述动力电池的当前电压以及蓄电池的当前电压，当所述动力电池的当前电压大于所述动力电池的工作阈值电压，且所述蓄电池的当前电压不大于所述蓄电池的充电阈值电压时，则控制所述电压转换及充电控制模块将所述第二电压信号输送至所述蓄电池，对所述蓄电池进行充电；
通过现场可编程门阵列采样蓄电池电压，并根据所述蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到所述蓄电池的最佳充电电流，控制所述电压转换及充电控制模块调整所述蓄电池的充电电流，使得所述蓄电池在最佳充电电流下充电。
2.根据权利要求1所述的基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，还包括下述步骤：
电机控制器电源接收所述蓄电池输出的第三电压信号，并将所述第三电压信号转化为所述现场可编程门阵列工作所需的第一组充电电压信号以及微控制单元工作所需的第二组充电电压信号；
通过所述现场可编程门阵列判断所述微控制单元是否存在故障，若所述微控制单元不存在故障，则控制所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元。
3.根据权利要求2所述的基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，还包括下述步骤：
在所述微控制单元不存在故障时，所述现场可编程门阵列采集所述第二组充电电压信号，将所采集的第二组充电电压信号与预设的第二组充电电压进行比较，判断所述电机控制器电源是否正常工作。
4.根据权利要求2所述的基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，通过所述现场可编程门阵列判断所述微控制单元是否存在故障，包括下述步骤：
所述现场可编程门阵列控制所述微控制单元复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自所述微控制单元的握手信号判断所述微控制单元是否存在故障；
基于现场可编程门阵列的电源管理方法，还包括下述步骤：当所述微控制单元存在故障时，则禁止所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元，还通过CAN总线向整车控制器发送所述微控制单元的故障状态信息。
5.根据权利要求4所述的基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，还包括下述步骤：
在所述现场可编程门阵列与所述微控制单元握手成功后，判断所述微控制单元是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制所述微控制单元中断工作，且在所述微控制单元在中断响应时间内，所述现场可编程门阵列没有接收到来自所述微控制单元的***安全指令时，判断所述微控制单元存在故障。
6.根据权利要求2所述的基于现场可编程门阵列的电源管理方法，其特征在于，还包括下述步骤：
所述现场可编程门阵列检测自身的工作电压是否与所述第一组工作电压信号是否相符，若否，则判断所述现场可编程门阵列存在故障，且将所述现场可编程门阵列的故障状态信息输送至微控制单元；
所述微控制单元根据所述现场可编程门阵列的故障状态信息，开始控制驱动电机工作，或者控制驱动电机关机。
7.一种基于现场可编程门阵列的电源管理装置，其特征在于，包括：现场可编程门阵列、蓄电池、电压转换及充电控制模块；
所述电压转换及充电控制模块，与所述蓄电池电性连接，用于接收来自动力电池的第一电压信号，并将所述第一电压信号转换为与所述第一电压信号的电压值不同的第二电压信号；
所述现场可编程门阵列，与所述电压转换及充电控制模块电性连接，用于获取所述动力电池的当前电压以及所述蓄电池的当前电压，当所述动力电池的当前电压大于所述动力电池的工作阈值电压，且所述蓄电池的当前电压不大于所述蓄电池的充电阈值电压时，则控制所述电压转换及充电控制模块对所述蓄电池进行充电；
且所述现场可编程门阵列，还用于采样蓄电池电压，并根据蓄电池电压以及预设的蓄电池电压充电电流对应关系，计算得到所述蓄电池的最佳充电电流，控制所述电压转换及充电控制模块调整所述蓄电池的充电电流，使得所述蓄电池在最佳充电电流下充电。
8.根据权利要求7所述的基于现场可编程门阵列的电源管理装置，其特征在于，所述电压转换及充电控制模块包括DC/DC转换器和充电控制电路；
所述DC/DC转换器，用于将所述第一电压信号转换为所述第二电压信号；
所述充电控制电路，与所述DC/DC转换器电性连接，用于根据所述第二电压信号对所述蓄电池进行充电，以及根据所述现场可编程门阵列的充电电流控制指令，调节所述蓄电池的充电电流大小。
9.根据权利要求7所述的基于现场可编程门阵列的电源管理装置，其特征在于，还包括电机控制器电源以及微控制单元；
所述电机控制器电源，与所述蓄电池、所述现场可编程门阵列以及所述微控制单元电性连接，用于接收所述蓄电池输出的第三电压信号，并将所述第三电压信号转化为所述现场可编程门阵列工作所需的第一组充电电压信号以及所述微控制单元工作所需的第二组充电电压信号；
所述现场可编程门阵列，还与所述微控制单元电性连接，还用于判断所述微控制单元是否存在故障，若所述微控制单元不存在故障，则控制所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元。
10.根据权利要求9所述的基于现场可编程门阵列的电源管理装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列，用于控制所述微控制单元复位和启动，以及通过判断在第一预设时间内是否接收到来自所述微控制单元的握手信号判断所述微控制单元是否存在故障，且当所述微控制单元存在故障时，则禁止所述电机控制器电源将所述第二组充电电压信号输送至所述微控制单元，还通过CAN总线向整车控制器发送所述微控制单元的故障状态信息。
11.根据权利要求10所述的基于现场可编程门阵列的电源管理装置，其特征在于，所述现场可编程门阵列，还用于在所述现场可编程门阵列与所述微控制单元握手成功后，判断所述微控制单元是否在第二预设时间内返回***安全指令，若否，则控制所述微控制单元中断工作，且在所述微控制单元在中断响应时间内，所述现场可编程门阵列没有接收到来自所述微控制单元的***安全指令时，判断所述微控制单元存在故障。
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