车辆功率架构、功率控制模块以及相关方法与流程

本公开涉及车辆功率架构，以及用于车辆功率架构中的功率控制模块。本公开还涉及一种操作车辆功率架构中的电子控制单元(ecu)的方法。

背景技术：

1、近年来，ecu在车辆应用中，特别是在支持自主驾驶(ad)和高级驾驶员辅助系统(adas)的架构中变得越来越重要。ecu的任务是实现各种功能，包括控制功能、处理操作和外围组件接口。

2、图1示出了包括ecu 2的说明性车辆功率架构1，在该示例中ecu 2是多域控制器(mdc)。ecu 2包括多个内部块6、7，例如用于执行安全和性能功能的安全处理器和性能处理器。该功率架构1还可以包括用于执行感测和致动功能的外部块4、5，例如传感器和致动器。每个内部块和外部块4、5、6、7包括实现特定功能的多个主子块。例如，子块41、51、61、71可以包括各种不同类型的计算单元，例如中央处理单元(cpu)、专用集成电路(asic)、微控制器单元(mcu)、现场可编程门阵列(fpga)和片上系统(soc)。此外，子块4还将包含对作为整体的块的工作必不可少的某些基本子块，诸如功率管理级子块43、53、63、73(例如，功率管理集成电路，pmic)。ecu 2还包括控制块3，以控制在不同块4、5、6、7处的操作。

3、虽然上述示例在概念上涉及域架构，但是应当理解，分区架构采用与上述类似的布置，尽管ecu 2将用作分区控制器、用作车辆的相关物理部分内的功能块的功率分配和数据连接要求的集线器。通常，在类似于图2所示的这种布置中，中央车辆控制器(cvc)8将经由诸如控制区域网络(can)总线或以太网的公共车辆通信层81将命令中继到ecu 2。控制块3可以处理该命令，并通过向所讨论的块内的相应功率管理子块43、53、63、73发送唤醒信号来接通相关块4、5、6、7。

4、然而，上述架构的问题在于，为了给主子块41、51、61、71供电，这些块的功率管理子块43、53、63、73必须经由多条电力线91、92、93、94连接到恒定带电的直流电源输入端9(例如kl30干线-din 72552)，使得它们保持带电，以便在被指示时实现唤醒过程。因此，从永久电源汲取恒定的空闲电流，其随着时间的推移将耗尽车辆电池。此外，在pmic 43、53、63、73中实现唤醒机制增加了这些块布置的复杂性，这又增加了成本和整个pcb的占用面积。

5、为了尝试解决上述问题，已经提出了利用具有较低空闲电流的功率级的一些解决方案。然而，这需要使用集成电流(ic)，这不仅增加了成本，而且由于需要具有唤醒和关闭能力的功率管理子块而显著增加了总体复杂性。此外，这种解决方案仅部分地减轻了该问题，因为初始功率级在空闲时仍必须由电源供电。

6、因此，仍然需要解决常规功率架构中的上述缺点。

技术实现思路

1、根据第一方面，提供了一种车辆功率架构，其包括：用于实现功能的多个功能块；用于接收直流电源的电源输入端；以及电子控制单元ecu，其包括用于控制所述多个功能块以执行功能的控制块，以及多个功率控制开关，其中，所述控制块被配置用于在闭合状态和断开状态之间操作所述功率控制开关中的每一个，在所述闭合状态下，至少一个相应的功能块连接到所述电源输入端，在所述断开状态下，所述至少一个相应的功能块从所述电源输入端断开。

2、以此方式，功能块不直接连接到直流电源，例如kl 30或电池正极线，而是通过功率控制开关阵列连接。这样，功率控制开关形成电子控制单元内的功率控制模块，允许切换各个开关以选择性地将功率施加到由与该开关相关联的电流路径提供的一个或更多个功能块。这样，可以在启动唤醒操作之前立即将功率施加到包括设备、处理器、传感器、致动器和诊断模块的功能块。相反，当不使用功能块时，它们可以选择性地从电源断开以避免空闲电流消耗。因此，可以提供一种ecu，其具有低得多的空闲电流消耗，而不会由于需要复杂的功率级或用于管理该功率级的相关集成电路而显著增加其复杂性。

3、在实施方式中，控制块被配置成通过向其发送唤醒命令来操作功率控制开关。

4、在实施方式中，所述多个开关是智能熔丝。以此方式，可以使用电子熔丝器件(efuse)来实现对功率传送的控制，该电子熔丝器件可以结合低空闲电流汲取来提供切换和诊断能力两者。此外，智能熔丝的使用还消除了在其它地方为相关联的内部和外部块提供熔丝布置(例如熔断熔丝melting fuses)的需要。应当理解，智能熔丝还可以包括高速数字(hsd)开关，以及其它智能自监测电源开关。

5、在实施方式中，所述多个开关分别包括控制电路和用于在闭合状态和断开状态之间切换的半导体开关。这样，以电子方式实现切换以提供快速反应时间。这种电子开关装置包括智能熔丝。

6、在实施方式中，控制电路包括电流监测器，用于监测在至少一个相应功能块与电源输入端之间的相应电流路径上的电流。以此方式，电流监测的提供为ecu内的各个块提供了附加的功率分析。

7、在实施方式中，控制电路还包括反馈模块，用于将各个电流路径的监测电流数据发送到控制块。以此方式，功率分析数据可以被报告回控制块，以用于分析和性能监测。

8、在实施方式中，所述功能块分别包括功率管理级子块，并且其中，功率控制开关连接在相应的至少一个功能块的功率管理级子块与电源输入端之间。以此方式，功率控制开关可以控制施加到功率管理级子块(例如功率管理集成电路(pmic)或其它电驱动器集成电路)的电流。

9、在实施方式中，所述多个功能块包括至少一个内部块，其中，ecu包括所述至少一个内部块。以此方式，功率控制开关可以控制到同一ecu内的功能块以及可以位于ecu外部的外部块的功率。外部块通常包括较不复杂的子块。

10、在实施方式中，控制块还包括用于从中央车辆控制器(cvc)接收输入命令的接口，并且其中，控制块被配置成响应于输入命令来切换功率控制开关。以此方式，cvc可以集中控制与特定控制块相关联的块的功率状态。这样，例如，在分区架构中，全局命令可以由cvc发布到充当分区控制器的多个ecu，这又引起每个可应用分区中的功率控制开关的切换，以对其中的功能块供电。这使得不同分区中的相关功能块在cvc的控制下被同时加电。例如，与无钥匙进入相关联的功能块可被同时加电，以例如给门锁致动器加电，从而一次启用或触发车辆上的所有门的解锁。

11、在实施方式中，车辆功率架构还包括连接在控制块与功率控制开关之间的通信线路，用于传送用于切换各个功率控制开关的命令。以此方式，较高电流功率控制开关可以与ecu内的较低电流控制块分离。在实施方式中，通信线路可以被实现为简单的控制线。

12、根据另一方面，提供了一种用于车辆功率架构中的电子控制单元ecu的功率控制模块，所述功率架构具有用于实现功能的多个功能块和电源输入端。功率控制模块包括多个功率控制开关，每个功率控制开关在ecu中的控制块的控制下在闭合状态与断开状态之间切换，在所述闭合状态下，至少一个相应的功能块连接到电源输入端，在所述断开状态下，至少一个相应的功能块从电源输入端断开。以此方式，可提供功率控制模块以用于通过车辆功率架构内的功能块来减轻空闲电流消耗。

13、在实施方式中，所述多个功率控制开关是智能熔丝。以此方式，功率控制模块可以实现为用于实现开关和附加诊断功能的智能熔丝阵列。

14、在实施方式中，所述多个开关分别包括控制电路，其中每个控制电路包括电流监测器，用于监测在至少一个相应功能块与电源输入端之间的相应电流路径上的电流。

15、在实施方式中，功率控制模块还包括用于连接到控制块并用于接收用于切换功率控制开关中的各个开关的命令的接口。

16、根据另一方面，提供了一种在具有用于实现功能的多个功能块和电源输入端的车辆功率架构中操作电子控制单元ecu的方法，该方法包括以下步骤：将唤醒命令从所述ecu中的控制块传输到多个功率控制开关中的至少一个功率控制开关；响应于所述唤醒命令，在所述至少一个功率控制开关处从其中所述至少一个相应功能块从所述电源输入端断开的断开状态切换到其中至少一个相应功能块连接到所述电源输入端的闭合状态。以此方式，提供了一种用于通过车辆功率架构内的功能块来减轻空闲电流消耗的方法。同时，可以简化部件设计，并且可以提供其它系统优点，例如来自功能块的电流反馈。

17、在实施方式中，所述方法还包括以下步骤：将块关断命令从所述控制块传输到所述多个功能块中的至少一个；响应于所述块关断命令在所述至少一个功能块处发起关断操作；从所述控制块向与所述至少一个功能块相关联的至少一个相应的功率控制开关发送功率关断命令；以及在所述至少一个功率控制开关处，响应于所述功率关断命令，从其中至少一个相应功能块连接到所述电源输入端的闭合状态切换到其中所述至少一个相应功能块从所述电源输入端断开的断开状态。以此方式，可以执行适当的关断操作以确保在功能块断电之前数据是安全的。