CN110618723B - 车载电子***及其电压自适应控制方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了车载电子***及其电压自适应控制方法和车辆，其中，车载电子***包括电子装置和电源装置，电子装置包括至少一个电路模块；电源装置包括采集模块、调节模块和控制模块；采集模块用于采集外部输入供电参数；控制模块用于根据外部输入供电参数的变化发出调节信号，调节模块与电路模块相连，用于根据调节信号对电路模块的输入电压进行调节。通过根据外部输入供电参数对车载电子***的电路模块进行电压自适应调节，避免受外部输入电压的突变影响，提高***工作的可靠性和稳定性。

Description

车载电子***及其电压自适应控制方法和车辆

技术领域

本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种车载电子***，以及具有该车载电子***的车辆和车载电子***的电压自适应控制方法。

背景技术

汽车工业作为国民经济支柱产业，近年来发展迅猛。随着汽车整车的发展，汽车零部件核心技术也有了明显的提升。但是，汽车零部件部分性能仍然无法满足整车越来越高的要求。

目前，传统汽车一般采用蓄电池—发电机对车载电子***进行供电。正常情况下，车载电子***标称电压为12V或者24V，且12V电气***应在9V～16V电压范围内实现全部功能，24V电气***应在18V～32V电压范围内实现全部功能。然而，在某些异常情况或者恶劣工作环境下，蓄电池或者发电机输出电压波动很大，导致与其连接的车载设备功能失效甚至严重损坏。

例如，当同一电气***内其他模块因过流发生熔断器熔化时，车载电子***的供电电压会出现瞬间下降，比如12V电压瞬间下降为4.5V，24V电压瞬间下降为9V，维持几十毫秒时间，此时车载电子***可能出现功能失效或者过温保护。当整车发生碰撞时，车载电子***供电电压会跌落到很低的水平，比如12V电压跌落到3.6V，维持数毫秒时间，再上升到4.7V，维持数ms时间，此时车载电子***也无法正常工作，这不满足大部分汽车企业的要求。当严寒地区冷启动或者带档异常启动车辆时，车载电子***供电电压会降到正常工作电压范围以下，并夹杂一定频率的交流成分，此时车载电子***可能出现异常或者损坏，而且国内部分汽车企业还要求北方地区冷启动车辆时，组合仪表和车外照明灯具类产品需要正常工作，实现绝大部分功能。当蓄电池逐渐放电时，其两端电压会从正常工作电压以0.5V/min左右的速率缓慢下降到0V，充电时以同样的速率从0V缓慢上升到正常工作电压，此时车载电子***可能出现功能失效或者损坏。所述功能失效包括但不限于自学习失败，车载电子***上电后部分功能需要通过判断一定时间内接收整车发来的特定报文帧数来实现，当MCU工作后开始通过CAN收发器接收整车报文并计时，如果在规定的时间内没有收到一定帧数的特定报文，那么认为自学习失败，但是一般MCU先工作，CAN收发器后工作，所以电压缓降缓升时，就会出现自学习失败。当纯电动汽车和混合动力汽车内部出现切断感性负载、继电器触点弹跳等切换瞬态过程时，会产生高幅值低能量的电快速瞬变脉冲群，从而严重干扰车载电子***的正常工作，甚至损坏产品。

总之，现有的车载电子***大都处于前期评估阶段，没有充分考虑产品潜在的失败模式及后果、原因，因此，一旦外部电压波动到正常电压范围以外，***功能失效甚至器件损坏，严重降低了整车的可靠性和用户体验。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种车载电子***，该车载电子***可以进行电压自适应，提高稳定性。

本发明实施例还提出一种包括该车载电子***的车辆，以及车载电子***的电压自适应控制方法。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例的车载电子***，包括：电子装置，所述电子装置包括至少一个电路模块；电源装置，所述电源装置包括：采集模块，用于采集外部输入供电参数；控制模块，用于根据所述外部输入供电参数的变化发出调节信号；调节模块，所述调节模块与所述电路模块相连，用于根据所述调节信号对所述电路模块的输入电压进行调节。

根据本发明实施例的车载电子***，根据外部输入供电参数的变化来对电路模块的供电进行自适应控制，避免供电随外部输入供电参数的突变而波动，提高***工作的稳定性和可靠性。

为了解决上述问题，本发明第二方面实施例提出的车辆，包括第一方面实施例所述的车载电子***。

根据本发明实施例的车辆，通过采用上述方面实施例的车载电子***，可以根据外部输入供电参数的变化对电路模块的输入电压进行自适应调节，保证电路模块的正常工作，提高稳定性和可靠性。

为了解决上述问题，本发明第三方面实施例提出的车载电子***的电压自适应控制方法，其中，所述车载电子***包括电子装置和电源装置，所述电子装置包括至少一个电路模块，所述电压自适应控制方法包括：所述电源装置采集所述车载电子***的外部输入供电参数；所述电源装置根据所述外部输入供电参数的变化发出调节信号；所述电源装置根据所述调节信号对所述车载电子***的电路模块的输入电压进行调节。

根据本发明实施例的车载电子***的电压自适应控制方法，通过根据外部输入供电参数的变化来对电路模块的供电进行自适应控制，可以避免***的供电随外部输入供电参数的突变而波动，提高车载电子***工作的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是根据本发明实施例的车载电子***的功能框图；

图2是根据本发明的一个实施例的车载电子***的功能框图；

图3是根据本发明的一个实施例的整车配电示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的预处理模块的功能框图；

图5是根据本发明的一个实施例的预处理模块的电路示意图；

图6是根据本发明实施例的车辆的功能框图；

图7是根据本发明实施例的车载电子***的电压自适应控制方法的流程图；

图8是根据本发明的一个实施例的12.3吋全液晶仪表***的电源拓扑结构示意图，

图9是根据本发明的一个实施例的12.3吋全液晶仪表***的电压自适应控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明第一方面实施例的车载电子***。

图1是根据本发明实施例的车载电子***的框图，如图1所示，本发明实施例的车载电子***100包括电子装置10和电源装置20。

电子装置10，例如包括车辆的组合仪表或车外照明灯具类产品等，包括至少一个电路模块11例如仪表电路或照明灯电路等。

电源装置20包括采集模块21、调节模块22和控制模块23。其中，采集模块21用于采集外部输入供电参数，通常地采用蓄电池-发电机对车载电子***进行供电，则采集模块21可以采集蓄电池或发电机提供至供电网络上的电压；调节模块22与电路模块11相连，用于根据调节信号对电路模块11的输入电压进行调节；控制模块23用于根据外部输入供电参数的变化发出调节信号。

具体地，控制模块23对外部输入供电参数进行监控，例如，如果外部输入供电参数降低至阈值以下，则减少电路模块11的电消耗但仍然保证其处于有效工作状态，或者关闭电路模块11用电，反之，如果外部输入供电参数在阈值以上，则可以开启对电路模块11的供电，从而，可以根据外部供电的波动动态地调节电路模块11的供电，实现对外部供电的自适应，提高稳定性，避免器件损坏。

根据本发明实施例的车载电子***100，通过采集模块21采集外部输入供电参数，根据外部输入供电参数的变化来对电路模块11的供电进行自适应控制，避免随外部输入供电参数的突变而波动，提高***工作的稳定性和可靠性。

概括来说，本发明实施例的车载电子***100的电压自适应涉及总体思路为：硬件方面，调整了车载电子***100的电源装置20的拓扑结构，优化了硬件电磁兼容设计，并设计了若干采集电路，实时准确全面地采集车载电子***100的外部输入供电参数；软件方面，对比所采集的电压值和设定的阈值，通过特定的软件算法，适当地减小某些电路模块消耗的电流。当车载电子***100的外部输入电压降到正常工作电压范围以下时，确保电路模块11的输入电压稳定，从而保证车载电子***100的正常工作。

下面分别通过实施例对本发明实施例的车载电子***100的硬件和软件方面的改进进一步说明。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，本发明实施例的采集模块21包括数字采集电路211和模拟采集电路212。其中，数字采集电路211的输入端与外部点火信号处理电路相连，数字采集电路211的第一输出端与控制模块23的第一中断口INT1相连，数字采集电路211的第二输出端与控制模块23的第二中断口INT2相连，数字采集电路211用于采集点火信号。模拟采集电路212的输入端与车辆的供电网络相连，模拟采集电路212的输出端与控制模块23的模数转换端口AD1相连，用于采集供电网络提供的常电电压。通过数字采集和模拟擦剂相结合，可以使得外部输入供电参数的采集更加准确全面可靠。

进一步地，如图3所示为根据本发明的一个实施例的车辆的整车配电示意图，其中，本发明实施例的外部点火信号处理电路213包括控制开关K，控制开关K的第一端1与供电网络相连，控制开关K的第二端2与数字采集电路211相连，控制开关K的第三端3与车辆的车身控制器BCM相连。

具体地，参见图2和图3所示，发动机或动力电池提供机械能至发电机，发电机将机械能转换为电能，并输出电压经过调压器稳压后连接到供电网络，分别供蓄电池和车载电子***100使用。供电网络有一路电(以下简称常电)直接连接车载电子***100，另一路电(以下简称IG1电)经过控制开关K连接到车载电子***100，控制开关K受车身控制模块BCM控制。在本发明的实施例中，车载电子***只用常电作为电源输入，IG1电仅作为点火信号输入，因而，IG1电输入端不需要增加防反二极管等预处理电路，既降低了成本，又减小了PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)设计难度。如图2所示，IG1电VIG1连接数字采集电路211，通过调整数字采集电路211的开关阈值，可以使得VIG1在不同电压水平时，对应控制模块23的两个中断口依次开始跳变。当控制模块23的第一中断口INT1开始跳变时，意味着VIG1(点火信号)满足上电要求，控制模块23通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)端口控制调节模块22开启，驱动相应的电路模块11工作，从而实现车载电子***100在IG1电下的所有功能

在本发明的实施例中，如图2所示，本发明实施例的电源装置20还包括预处理模块24，预处理模块24的输入端与供电网络相连，预处理模块24的输出端分别与调节模块22和模拟采集电路212的输入端相连，预处理模块24对外部输入供电参数进行预处理，例如在外部输入供电参数降低时，可以提供补充电流，以及对外部输入供电参数进行滤波、抗电磁处理或抗浪涌等干扰处理。

在一些实施例中，如图4所示，预处理模块24包括储能电路241，储能电路241用于在外部输入电压跌落时为电路模块11提供补充电流，例如，图5所示为根据本发明的一个实施例的预处理电路的示意图，如图5所示，储能电路241包括电解电容C3、C5和C7，在外部输入电压跌落时提供后续电路模块11正常工作所需要的电流，以维持某些对工作电压精度要求较高的电路模块11的输入电压稳定。

在一些实施例中，如图4所示，预处理模块24还包括电快速瞬变脉冲群抗干扰电路242和浪涌冲击抗干扰电路243，电快速瞬变脉冲群抗干扰电路242、浪涌冲击抗干扰电路243和储能电路241分别并联相连。例如，如图5所示，电快速瞬变脉冲群抗干扰电路242包括瞬态电压抑制二极管TVS管D2，其相应速度很快，对电快速瞬变脉冲群作用显著；浪涌冲击抗干扰电路243包括气体放电管G1，气体放电管G1可以用于抗浪涌冲击。气体放电管G1和TVS管可以抑制车载电子***100的外部输入电压的电压尖峰，保护内部电路。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，预处理模块24还可以包括电磁兼容电路244，电磁兼容电路244与电快速瞬变脉冲群抗干扰电路242、浪涌冲击抗干扰电路243和储能电路241分别并联相连。例如，如图5所示，电磁兼容电路244可以包括陶瓷电容(C1、C2、C3、C6、C8)、共模电感LCM1、功率电感L1、铁氧体磁珠FB1、电阻等元件，用于提升产品的电磁兼容性能。在一些实施例中，如图5所示，在预设处理模块24中还可以设置二极管D1，用于防止电源接反而损坏电路。

在本发明的实施例中，如图2所示，调节模块22可以包括降压电路、或升压电路、或降压电路与升压电路的组合。常电VBAT经过预处理模块24后，分别供给可控的降压电路和升压电路，通过调节模块22的调节使得电路模块11的电压更加稳定。

在一些实施例中，如图2所示，调节模块22包括第一降压电路221和第一升压电路222，第一降压电路221的输入端与预处理模块24的输出端相连，第一降压电路221的输出端与第一升压电路222的输入端相连，第一降压电路221的控制端与控制模块23的第一IO端口IO1相连，第一升压电路222的输出端与第一电路模块111的输入端相连，第一升压电路222的控制端与控制模块23的第二IO端口IO2相连。其中，在本发明的实施例中，第一电路模块111的正常工作电压范围较窄，对工作电压精度要求较高，采用先降压后升压的电源拓扑结构，当然，降压所得的VCC2还可以供给其他电路模块，当常电VBAT电压下降到降压电路正常工作的电压下限时，VCC2开始波动，第一升压电路222可以对波动的VCC2进行升压，保证第一电路模块111的正常工作，以及，再配合预处理模块24中用于储能的储能电路241例如电解电容组合，使得第一电路模块111的工作电压维持稳定。挡车在电子***100的外部输入电压降到正常工作电压范围以下时，可以确保某些对工作电压精度要求较高的电路模块的输入电压稳定，从而保证车载电子***100的正常工作。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，调节模块22包括第二降压电路223和第三降压电路224，第二降压电路223的输入端与预处理模块24的输出端相连，第二降压电路223的输出端与控制模块23的数字电源端DVCC相连，第三降压电路224的输入端与预处理模块24的输出端相连，第三降压电路224的输出端与模拟电路模块110相连，第三降压电路224的控制端与控制模块23的模拟电路上拉电源端AVRH相连。

具体地，控制模块23的数字电源端DVCC连接的数字电源可以采用低压差的降压电路提供，一方面考虑到模拟电路容易受到其他电路的干扰，因而单独使用了一个低压差的降压电路供电；另一方面，车载电子***100的模拟电路往往用于产品外部信号的采集和诊断，在极端情况下，外部故障可能导致模拟电路上拉电源过流，造成降压电路的损坏。如果采用现有的方案，模拟电路和控制模块23共用一个降压电路，无疑会影响控制模块23的正常工作，从而导致整个***瘫痪。当然，控制模块23中的模数转换器参考电源与模拟电路上拉电源应保持一致，确保模拟电路的有效性。

简言之，控制模块23的数字电源端DVCC和模拟电路上拉电源端AVRH使用两个降压电路分别供电，既可避免***内部其他电路模块电压波动影响模拟电路的正常工作，又可防止***外部故障导致模拟电路上拉电源端AVRH过流而损坏降压电路，因而影响产品外部信号的采集和诊断。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，调节模块22还包括第四降压电路225，第四降压电路225的输入端与预处理模块24的输出端相连，第四降压电路225的输出端与第二电路模块112相连，第四降压电路225的控制端与控制模块23的第三IO端口IO3相连。

在一些实施例中，如图2所示，调节模块22还包括第二升压电路226，第二升压电路226的输入端与预处理模块24的输出端相连，第二升压电路226的输出端与第三电路模块113相连，第二升压电路226的控制端与控制模块23的PWM端口相连。

控制模块23根据外部输入供电参数的变化，通过GPIO端口可以发出调节信号至对应的降压电路和升压电路，实现对第一电路模块111、第二电路模块112和第三电路模块113的开启、输入电压调节或关闭。

下面结合电压瞬间下降、碰撞电压跌落、启动电压扰动、电压缓降缓升四项试验，对本发明实施例的控制模块23的软件控制实现电压自适应策略进行进一步说明。

在本发明的实施例中，控制模块23用于，在点火信号的电压和常电电压达到第一阈值时，进行缓存初始化；或者，在点火信号的电压和常电电压达到第二阈值时，发出启动信号至调节模块22以开启电路模块11的供电，其中，第二阈值大于第一阈值；或者，在点火信号的电压和常电电压达到第三阈值时，发出减小信号至调节模块22以减小电路模块11的供电电流，其中，第三阈值大于第一阈值且大于第二阈值。

具体来说，参见图2所示，当常电电压VBAT和IG1电VIG1电压上升到第一阈值例如设为U1时，经过数字采集电路211的电平转换，使得相应的控制模块23的第一中断口INT1电平发生跳变，***判定点火信号(VIG1)有效，便开始对控制模块23缓存进行初始化。另外，通过调整数字采集电路211的开关阈值，保证电压达到U1时，模拟采集电路212的参考电源AVRH开始稳定。随后，当常电电压VBAT和IG1电VIG1电压上升到第二阈值U2(U1＜U2)时，对应的控制模块23的第二中断口INT2电平发生跳变，且此时模数转换端口AD1达到设定的阈值范围时，控制模块23通过GPIO端口依次开启第一电路模块111、第二电路模块112、第三电路模块113。此时，电压U2可以确保控制模块23和CAN收发器正常工作，如果***有些功能需要通过自适应识别，可以开始进行自学***发生跳变，同时模数转换端口AD1达到设定的阈值范围，此时软件通过特定的算法，立即减小第一电路模块112和第三电路模块113消耗的电流并维持一定时间t1，确保对工作电压精度要求较高的第一电路模块112和第三电路模块113的输入电压稳定。其中，在本发明的实施例中，减小负载电流的策略，需要保证所有电路模块11仍可正常工作，不能使得用户明显感觉到这种变化。例如，适当地降低液晶屏亮度或者以一定频率f1闪烁(亮灭时间相当)，由于视觉残留效应，用户察觉不到这种短时间的变化。

在本发明的实施例中，控制模块23还用于记录点火信号的电压和常电电压达到第三阈值的维持时间，并在维持时间达到预设时间时，发出关闭信号至调节模块22以关闭电路模块11的供电。

具体来说，当控制模块23的第二中断口INT2的电平发生跳变且模拟采集电路212的AD1达到设定的阈值范围开始计时，计时时间超过预设时间t2时，控制模块23判定为外部输入电压长时间处于低压状态，立即启动低压保护策略，关闭所有电路模块11的电源，防止***长时间处于低压状态而出现异常。其中，在实施例中，考虑到***的容错性，t2时间不能太短，否则容易误触发，影响用户体验；以及，数字采集电路211的开关阈值的迟滞量不能太大，即第二中断口INT2的电平发生两次跳变之间的电压差值(U2-U3)不能太大。

简言之，在本发明实施例中，当电压瞬间下降、碰撞电压跌落、启动电压扰动、电压缓降时，控制模块23根据第二中断口INT2的电平状态和计时时间t2来区分外部输入电压处于瞬时低压还是长时低压，分别采取相应的处理措施，从而实现车载电子***100的电压自适应控制。

为了进一步提高控制的容错性和可靠性，在本发明的实施例中，控制模块23在发出调节信号之前还用于预判外部输入供电参数的变化趋势。

在一些实施例中，控制模块23在预判外部输入供电参数的变化趋势时具体用于，捕获第一中断口INT1或第二中断口INT2的上升沿或下降沿，根据上升沿或下降沿判断外部输入供电参数的变化趋势，例如，如果捕捉到上升沿则确定外部输入供电参数处于上升趋势，反之，如果捕获到下降沿则确定外部输入供电参数处于下降趋势。

或者，控制模块23采集模数转换端口的AD值，根据在预设时间内的AD值的变化判断所述外部输入供电参数的变化趋势。具体地，利用AD1采集外部输入电压，比较不同时刻采集的AD值，如果AD值一直增大，那么电压有上升趋势，如果AD值一直减小，那么电压有下降趋势。

当电压缓升时，控制模块23通过INT1、INT2和AD1进行判断，依次实现初始化缓存、开启各电路模块电源、自适应学习等功能。

概括来说，本发明实施例的车载电子***100，将数字采集(INT1、INT2)和模拟采集(AD1)相结合，使电压采集更为准确全面可靠。当外部输入电压突变时，控制模块23的中断口采集能保证车载电子***100的电压自适应响应速度更快。硬件设计方面通过增加少量的电解电容以及软件设计方面通过减小负载电流策略，两者相结合，灵活经济地维持了***内部各电压等级的稳定，即不会随外部输入电压的突变而波动，从而保证某些对工作电压精度要求较高的电路模块11的正常工作。并且，本发明实施例的车载电子***100，具有设计简单、灵活性好、低成本等突出优势，便于行业内大力推广。

基于上面实施例的车载电子***，下面参照附图描述根据本发明第二方面实施例的车辆。

如图6所示，本发明实施例的车辆1000包括上述方面实施例的车载电子***100，例如，组合仪表***、照明***等。本发明实施例的车辆1000，通过采用上述方面实施例的车载电子***100，可以根据外部输入供电参数的变化对电路模块的输入电压进行自适应调节，保证电路模块的正常工作，提高稳定性和可靠性。

下面参照附图描述根据本发明第三方面实施例的车载电子***的电压自适应控制方法进行说明。

在本发明的实施例中，车载电子***包括电子装置和电源装置，电子装置包括至少一个电路模块。图7是根据本发明的实施例的车载电子***的电压自适应控制方法的流程图，如图7所示，本发明实施例的电压自适应控制方法包括：

S1，电源装置采集车载电子***的外部输入供电参数。

在实施例中，电源装置包括控制模块、数字采集电路和模拟采集电路，数字采集电路的输入端与外部点火信号处理电路相连，数字采集电路的第一输出端与控制模块的第一中断口相连，数字采集电路的第二输出端与控制模块的第二中断口相连，模拟采集电路的输入端与车辆的供电网络相连，模拟采集电路的输出端与控制模块的模数转换端口相连，用于采集供电网络提供的常电电压。通过数字采集电路采集点火信号，以及，通过模拟采集电路采集车辆的供电网络提供的常电电压。

S2，电源装置根据外部输入供电参数的变化发出调节信号。

S3，电源装置根据调节信号对车载电子***的电路模块进行调节。

在本发明的实施例中，当点火信号的电压和常电电压达到第一阈值时，控制模块进行缓存初始化；或者，当点火信号的电压和常电电压达到第二阈值时，控制模块发出启动信号以开启所述电路模块的供电，其中，第二阈值大于第一阈值；或者，当点火信号的电压和常电电压达到第三阈值时，控制模块发出减小信号以减小电路模块的供电电流，其中，第三阈值大于第一阈值且大于第二阈值。

进一步地，在本发明的实施例中，控制模块记录点火信号的电压和常电电压达到第三阈值的维持时间；控制模块在维持时间达到预设时间时发出关闭信号以关闭电路模块的供电，防止***长期处于低压状态而出现异常。

在本发明的一些实施例中，电压自适应控制方法还包括：电源装置在发出调节信号之前预判外部输入供电参数的变化趋势，可以提高控制的容错性和可靠性。

在本发明的一些实施例中，预判外部输入电压的变化趋势，具体包括：控制模块捕获第一中断口或第二中断口的上升沿或下降沿，根据上升沿或下降沿判断外部输入供电参数的变化趋势；例如，如果捕捉到上升沿则确定外部输入供电参数处于上升趋势，反之，如果捕获到下降沿则确定外部输入供电参数处于下降趋势。

或者，控制模块采集模数转换端口的AD值，根据在预设时间内的AD值的变化判断外部输入供电参数的变化趋势。具体地，如图2所示，利用AD1采集外部输入电压，比较不同时刻采集的AD值，如果AD值一直增大，那么电压有上升趋势，如果AD值一直减小，那么电压有下降趋势。

当电压缓升时，控制模块通过INT1、INT2和AD1进行判断，依次实现初始化缓存、开启各电路模块电源、自适应学习等功能。

根据本发明实施例的车载电子***的电压自适应控制方法，通过采集外部输入供电参数，根据外部输入供电参数的变化来对电路模块的供电进行自适应控制，避免随外部输入供电参数的突变而波动，提高车载电子***工作的稳定性和可靠性。

本发明提出的电压自适应控制方法，适用于大部分车载电子***，尤其是对电压瞬间下降、碰撞电压跌落、启动电压扰动、电压缓降缓升、电快速瞬变脉冲群抗干扰、浪涌冲击抗干扰等试验项目有严格要求的产品。下面以车辆的12.3吋全液晶仪表***为例，对车载电子***的电压自适应实现进行说明。

在一些实施例中，车辆的12.3吋全液晶仪表***的预处理电路如图5所示，G1为气体放电管，其耐受浪涌冲击的能力完全满足IEC 61000-4-5-2014的要求。陶瓷电容C1和C2串联后整体并入主干回路，容值选择在100pF到22nF之间效果更为明显。电阻R1和R2作为主干回路的放电回路，阻值不能太大，当然考虑到产品的功耗，也不能太小，一般在100kΩ到200kΩ之间。D1选用肖特基二极管，用于防止电源反接而损坏产品。TVS管D2响应速度很快，可以有效抑制电快速瞬变脉冲群等高幅值低能量的干扰信号。电解电容C3、C5、C7用于储能，提高主干回路电压稳定性。陶瓷电容C4、C6、C8用于滤波，减小主干回路电压纹波。在实际应用中该仪表***包含大量的模拟采集电路，用于采集和诊断几十路外部输入信号，考虑到模拟电路的敏感性，增加了共模电感LCM1用于隔地，提高了仪表的抗干扰能力。另外，功率电感L1、铁氧体磁珠FB1与电容构成滤波电路，进一步提升了仪表的电磁兼容性能。

12.3吋全液晶仪表***的电源拓扑结构如图8所示，其中，在本实施例中，升压电路采用Boost型DC/DC电路，降压电路采用Buck型DC/DC电路，具体地，Buck型DC/DC电路为降压型直流变直流开关电源，适用于输入电压大于输出电压，优点是转换效率高、可以输出大电流、静态电流小；Boost型DC/DC电路为升压型直流变直流开关电源，一般有恒流和恒压两种工作模式，同样可以输出较大的电流。PWM为脉冲宽度调制，利用MCU模块的数字信号对模拟电路进行控制的一种驱动方式，控制简单，灵活性好，动态响应好。LDO(low dropoutregulator)为低压差线性稳压器，作为降压模块，具有输出电压精度高、成本低、静态电流小等优点。DDR3为一种高速的SDRAM，其工作电压一般为1.35V或1.5V。eMMC(EmbeddedMulti Media Card)为一种带有控制器的内嵌式存储器标准规格，其工作电压一般为1.8V或3.3V。

在实施例中，电路模块11包括声音模块、显示模块和模拟电路以及液晶屏背光的驱动模块。声音模块由专用的语音芯片驱动扬声器，由控制模块例如图中MCU模块的串行口控制语音芯片从外置的flash芯片调用并播放固化的音源，实现仪表的报警功能，声音模块正常工作电流250mA左右。液晶屏背光由升压DC/DC电路供电，MCU通过一定频率的脉宽调制(简称PWM)信号驱动DC/DC电路供电，MCU调整PWM的占空比就可以改变液晶屏的亮度，液晶屏背光的驱动模块工作电流360mA左右。

下面详细说明12.3吋全液晶仪表***的电压自适应控制策略。

在本发明的实施例中，图8所示的仪表标称电压为12V，要求在9V-16V电压范围内实现全部功能。电压瞬间下降试验时，输入电压从9V瞬间下降到4.5V并维持100ms，要求仪表液晶屏不会损坏但允许重启，扬声器声音无异常但允许音量略微变小。碰撞电压跌落试验时，输入电压跌落到3.6V，维持2ms时间，再上升到4.7V，维持8ms，要求仪表液晶屏显示正常，扬声器声音无异常。启动电压扰动试验时，最低电压为6V，要求仪表液晶屏显示正常，扬声器声音无异常。电压缓降缓升试验时，输入电压先从9V以0.5V/min左右的速率缓慢下降到0V，后以同样的速率从0V缓慢上升到9V，要求仪表升到9V后实现所有功能，包括自学习的功能。

上面实施例提到的12.3吋全液晶仪表***的电压自适应控制过程，如图9所示：具体包括：

S900，INT1、INT2、AD1采集常电电压和IG1电。

S910，预判外部输入电压的变化趋势。

S920，判断外部输入电压是否处于上升趋势，如果是，则进入步骤S930，否则，进入步骤S970。

S930，判断外部输入电压是否上升至U1，如果是，则进入步骤S940，否则返回步骤S900。

S940，点火信号有效，MCU缓存初始化。

具体地，参见图8所示，当常电VBAT和IG1电VIG1电压上升到U1时，电平采集芯片输入端IN1上升到芯片跳变阈值，其输出端OUT1开始跳变，与其连接的MCU中断口INT1跳变为“0”，***判定点火信号有效，便开始对MCU缓存进行初始化。此时模拟采集电路的参考电源AVRH开始稳定为5V。

S950，判断外部输入电压是否上升至U2，如果是，则进入步骤S960，否则返回步骤S900。

S960，开启显示模块电源，开启液晶屏背光，执行自学习功能。

具体地，参见图8所示，当常电VBAT和IG1电VIG1电压上升到U2时，电平采集芯片OUT2发生跳变，即中断口INT2跳变为“0”，且此时模拟采集电路AD1达到设定的阈值范围时，中断口INT2电平和AD1数值进行“与”运算。***通过MCU的GPIO端口依次开启显示模块电源、通过PWM端口驱动液晶屏背光。此时的电压可以确保MCU和CAN收发器正常工作，驻车***故障指示灯、前大灯故障指示灯等功能开始自学习。显示模块包括仪表主控CPU(内核工作电压为1.2V，通过IIC总线与MCU通信)、DDR3(工作电压为1.35V，主要存储运行内存)、eMMC(工作电压为3.3V，主要存储操作***、应用程序、仪表主题等信息)等高速芯片，对电压纹波和上电时序有严格要求。液晶屏背光电源为27V，PWM驱动频率为26kHz，通过占空比调整背光亮度。

S970，判断外部输入电压是否处于下降趋势，如果是，进入步骤S980，否则，返回步骤S900。

S980，判断外部输入电压是否下降至U3，如果是，则进入步骤S990，否则返回步骤S900。

S990，液晶屏背光调到最暗，并计时t1、计数n次。

具体地，当常电VBAT和IG1电VIG1电压下降到U3时，相应的MCU中断口INT2跳变为“1”，且模拟采集电路AD1达到设定的阈值范围，此时软件通过特定的算法，立即减小PWM占空比，使得液晶屏背光亮度调到最暗并维持t1时间，由于视觉残留效应，用户感觉不到液晶屏的闪烁。

S1000，判断计数是否达到n次，如果是，则进入步骤S1001，否则返回步骤S900。

S1001，关闭液晶屏背光，关闭显示模块电源，启动低压保护控制策略。

具体地，当MCU中断口INT2跳变为“1”且AD1达到设定的阈值范围，开始计时，时间超过t2时间时，MCU判定为外部电压长时间低压，立即启动低压保护策略，依次关闭液晶屏背光、所有电路模块电源，防止***长时间处于低压状态而出现异常。其中，时间t2可以通过MCU定时器计数n次来判断(t2＝n*t1)，而且需要兼顾***的容错性和低压保护的有效性，不能太短，否则容易误触发，不能太长，否则仪表显示异常。

需要特别说明的是，在本实施例中，外部输入电压长期在6V以下时，达到了DC/DC芯片工作电压的最小值，CPU内核和DDR3供电出现尖峰，仪表会出现花屏或者白屏(一般重新断电上电可恢复)，甚至永久性的损坏。

在本实施例中，作为优选，所用电平采集芯片采用六个通道的MCF4206，ESD保护高达4000V。作为优选，Buck型DC/DC采用TI公司的TPS54260Q1，工作电压范围为3.5V～60V。作为优选，Boost型DC/DC采用D4020，工作电压范围为2.8V～60V。

本发明实施例的车载电子***及其电压自适应控制方法，创造性地、低成本地、可靠地实现了车载电子***的电压自适应控制，采用高度集成的电平采集芯片实时准确全面地采集车载电子***外部输入电压，控制模块根据中断口状态和延时智能区分外部输入电压瞬时低压和长时低压，软件通过特定的算法自动调节***内部负载大小和电压分配。具有设计简单、灵活性好、低成本等突出优势，值得行业内大力推广。

需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种车载电子***，其特征在于，所述车载电子***包括：

电子装置，所述电子装置包括至少一个电路模块；

电源装置，所述电源装置包括：

采集模块，用于采集外部输入供电参数；

控制模块，用于根据所述外部输入供电参数的变化发出调节信号，其中，所述外部输入供电参数包括点火信号的电压和车辆的供电网络提供的常电电压；

调节模块，所述调节模块与所述电路模块相连，用于根据所述调节信号对所述电路模块的输入电压进行调节；

所述控制模块在根据所述外部输入供电参数 的变化发出调节信号时，具体用于，在所述点火信号的电压和所述常电电压达到第一阈值时，进行缓存初始化；在所述点火信号的电压和所述常电电压达到第二阈值时，发出启动信号至所述调节模块以开启所述电路模块的供电，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；在所述点火信号的电压和所述常电电压降低至第三阈值时，发出减小信号至所述调节模块以减小所述电路模块的供电电流，其中，所述第三阈值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值。

2.如权利要求1所述的车载电子***，其特征在于，所述采集模块包括：

数字采集电路，所述数字采集电路的输入端与外部点火信号处理电路相连，所述数字采集电路的第一输出端与所述控制模块的第一中断口相连，所述数字采集电路的第二输出端与所述控制模块的第二中断口相连，所述数字采集电路用于采集点火信号；

模拟采集电路，所述模拟采集电路的输入端与车辆的供电网络相连，所述模拟采集电路的输出端与所述控制模块的模数转换端口相连，用于采集所述供电网络提供的常电电压。

3.如权利要求2所述的车载电子***，其特征在于，所述外部点火信号处理电路包括：

控制开关，所述控制开关的第一端与所述供电网络相连，所述控制开关的第二端与所述数字采集电路相连，所述控制开关的第三端与所述车辆的车身控制器相连。

4.如权利要求2所述的车载电子***，其特征在于，所述电源装置还包括：

预处理模块，所述预处理模块的输入端与所述供电网络相连，所述预处理模块的输出端分别与所述调节模块和所述模拟采集电路的输入端相连，所述预处理模块对外部输入供电参数进行预处理。

5.如权利要求4所述的车载电子***，其特征在于，所述预处理模块包括：

储能电路，用于在所述外部输入供电参数 跌落时为所述电路模块提供补充电流；

电快速瞬变脉冲群抗干扰电路和浪涌冲击抗干扰电路，所述电快速瞬变脉冲群抗干扰电路、浪涌冲击抗干扰电路和所述储能电路分别并联相连；

电磁兼容电路，所述电磁兼容电路与所述电快速瞬变脉冲群抗干扰电路、浪涌冲击抗干扰电路和所述储能电路分别并联相连。

6.如权利要求5所述的车载电子***，其特征在于，所述调节模块包括降压电路、或升压电路、或降压电路与升压电路的组合。

7.如权利要求6所述的车载电子***，其特征在于，所述调节模块包括第一降压电路和第一升压电路，所述第一降压电路的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述第一降压电路的输出端与所述第一升压电路的输入端相连，所述第一降压电路的控制端与所述控制模块的第一IO端口相连，所述第一升压电路的输出端与第一电路模块的输入端相连，所述第一升压电路的控制端与所述控制模块的第二IO端口相连；

或者，所述调节模块包括第二降压电路和第三降压电路，所述第二降压电路的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述第二降压电路的输出端与所述控制模块的数字电源端相连，所述第三降压电路的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述第三降压电路的输出端与模拟电路模块相连，所述第三降压电路的控制端与所述控制模块的模拟电路上拉电源端相连；

或者，所述调节模块包括第四降压电路，所述第四降压电路的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述第四降压电路的输出端与第二电路模块相连，所述第四降压电路的控制端与所述控制模块的第三IO端口相连；

或者，所述调节模块包括第二升压电路，所述第二升压电路的输入端与所述预处理模块的输出端相连，所述第二升压电路的输出端与第三电路模块相连，所述第二升压电路的控制端与所述控制模块的PWM端口相连。

8.如权利要求1所述的车载电子***，其特征在于，所述控制模块还用于记录所述点火信号的电压和所述常电电压达到所述第三阈值的维持时间，并在所述维持时间达到预设时间时，发出关闭信号至所述调节模块以关闭所述电路模块的供电。

9.如权利要求7所述的车载电子***，其特征在于，所述控制模块在发出所述调节信号之前还用于预判所述外部输入供电参数的变化趋势，具体用于，捕获所述第一中断口或所述第二中断口的上升沿或下降沿，根据所述上升沿或所述下降沿判断所述外部输入供电参数的变化趋势；或者，采集所述模数转换端口的AD值，根据在预设时间内的AD值的变化判断所述外部输入供电参数的变化趋势。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的车载电子***。

11.一种车载电子***的电压自适应控制方法，其特征在于，所述车载电子***包括电子装置和电源装置，所述电子装置包括至少一个电路模块，所述电压自适应控制方法包括：

所述电源装置采集所述车载电子***的外部输入供电参数；

所述电源装置根据所述外部输入供电参数的变化发出调节信号，其中，所述外部输入供电参数包括点火信号的电压和车辆的供电网络提供的常电电压；

所述电源装置根据所述调节信号对所述车载电子***的电路模块的输入电压进行调节；

所述电源装置根据所述外部输入供电参数的变化发出调节信号，具体包括：

当所述点火信号的电压和所述常电电压达到第一阈值时，控制模块进行缓存初始化；

当所述点火信号的电压和所述常电电压达到第二阈值时，所述控制模块发出启动信号以开启所述电路模块的供电，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；

当所述点火信号的电压和所述常电电压降低至第三阈值时，所述控制模块发出减小信号以减小所述电路模块的供电电流，其中，所述第三阈值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值。

12.如权利要求11所述的车载电子***的电压自适应控制方法，其特征在于，所述电源装置包括控制模块、数字采集电路和模拟采集电路，所述数字采集电路的输入端与外部点火信号处理电路相连，所述数字采集电路的第一输出端与所述控制模块的第一中断口相连，所述数字采集电路的第二输出端与所述控制模块的第二中断口相连，所述模拟采集电路的输入端与车辆的供电网络相连，所述模拟采集电路的输出端与所述控制模块的模数转换端口相连，用于采集所述供电网络提供的常电电压，所述电源装置采集所述车载电子***的外部输入供电参数具体包括：

通过所述数字采集电路采集点火信号，以及，通过所述模拟采集电路采集车辆的供电网络提供的常电电压。

13.如权利要求11所述的车载电子***的电压自适应控制方法，其特征在于，所述电压自适应控制方法还包括：

所述控制模块记录所述点火信号的电压和所述常电电压达到所述第三阈值的维持时间；

所述控制模块在所述维持时间达到预设时间时发出关闭信号以关闭所述电路模块的供电。

14.如权利要求12所述的车载电子***的电压自适应控制方法，其特征在于，所述电压自适应控制方法还包括：

所述电源装置在发出所述调节信号之前预判所述外部输入供电参数的变化趋势；

其中，预判所述外部输入供电参数的变化趋势具体包括：

所述控制模块捕获所述第一中断口或所述第二中断口的上升沿或下降沿，根据所述上升沿或所述下降沿判断所述外部输入供电参数的变化趋势；

或者，所述控制模块采集所述模数转换端口的AD值，根据在预设时间内的AD值的变化判断所述外部输入供电参数的变化趋势。

15.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求11-14中任一所述的车载电子***的电压自适应控制方法。

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