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乘用车车身控制系统的低功耗设计
来源:汽车电器  作者:佚名  2015-08-01 07:02:15



    2.2软件设计
    BCM的低功耗设计,不仅仅需要选择具有低功耗模式或小电流运行的硬件,还必须具备合理的功能策略,以避免那些“看不见”的功耗损失。功能策略的具体实现需在软件设计中体现,奔腾B90车型的BCM是一个CAN-LIN网关,控制策略中合理应用了睡眠/唤醒机制,将总线睡眠和本地睡眠分开,加强网络及本地功能的管理,从而降低了系统功耗。将车身控制系统分为3个状态,分别为状态A—总线唤醒和ECU唤醒;状态B—总线睡眠和ECU唤醒;状态C—总线睡眠和ECU睡眠。通过控制系统I/O功能,监测触发及总线信号的传输,在3个状态间跳转,当无总线信号和I/O变化时,完全进入总线睡眠和ECU睡眠状态,从而达到低功耗设计。状态转换图如图7所示。

    2.2.1总线睡眠/唤醒
    总线睡眠/唤醒机制,包含CAN模块的睡眠/唤醒,LIN模块的睡眠/唤醒。对于在某情况下不需要工作的模块,可以将其进行睡眠,减少系统总功耗;当需要开启某些模块的功能,BCM通过指令将该模块唤醒。通过加入睡眠唤醒机制,可以大大降低BCM系统总功耗。
    2.2.1.1      CAN总线睡眠/唤醒
      CAN总线的睡眠/唤醒主要需要进行合理化的网络管理,奔腾B90车身控制单元的CAN总线网络管理是基于OSEK规范的。
    1)网络管理初始化在CAN唤醒或在网络管理初始状态期间,本地发生一个唤醒条件,此时CAN初始化启动。在控制单元唤醒后,它会先发一个网络管理报文,然后再发送应用报文。应用通信的启动应该独立于网络管理状态。
    2)网络管理睡眠若控制单元的睡眠条件已经满足,则控制单元开始向管理睡眠状态迁移,并先发送一个带有睡眠指示位的网络管理报文。每一个控制单元监控全部网络管理报文的睡眠指示位。第1个检测出全部控制单元都置睡眠指示位后,会发送一个带有睡眠应答的网络管理报文。若这样的报文被传输,则所有控制单元进入网络管理,等待总线睡眠的状态并停止发送报文。在等待时间内,所有控制单元清理发送报文缓存,这之后,全部控制单元进入网络管理总线睡眠状态。
    2.2.1.2  LIN总线睡眠/唤醒
    在奔腾B90车身控制系统中,车身控制单元做为LIN的主节点,通过LIN的从节点模块进行信号检测,BCM只需要进行简单的接收数据,这样可以大大减少BCM模块的数据处理量,是控制系统能量消耗的一个重要措施,同时要做好LIN总线的睡眠/唤醒的网络管理。LIN总线收发器在正常工作模式下,工作电流在4~6 mA(隐性一显性),而在睡眠模式下,电流为8μA(隐性)或300μA(显性)。因此,当总线处于Idle状态并确认一段时间内不会使用时,将LIN总线收发器设到睡眠模式,并保持总线为隐性态,可以最大地节省LIN收发器及总线电流,降低功耗。
    1)系统LIN总线睡眠与唤醒LIN总线睡眠与唤醒是针对系统而言的,即睡眠时所有节点的LIN总线收发器都进入睡眠。当任何一个节点需要总线通信时,都可以主动唤醒总线。所有其他节点在收到唤醒信号时,分别使能自己的LIN总线收发器。
    主节点睡眠方法:主节点的睡眠方法是,广播一个MasterReq报文,通知其他从节点同时进入睡眠模式,然后自己便进入睡眠模式。当该报文在总线上发送成功时,LIN SCI中断处理程序会在程序中自动完成进入睡眠的处理工作,主节点可以等待到状态机变为LIN ISM_ SLEEP进入睡眠模式。
    从节点睡眠方法:收到主节点广播的一个Mas-terReq报文,当该报文在总线上接收成功时,LINSCI中断处理程序会在LIN EndOfFrame中自动完成进入睡眠的处理工作,从节点等待到状态机变为LIN_ISM_SLEEP进入睡眠模式。
    2) LIN的网络管理LIN网络管理指睡眠和集群唤醒。睡眠命令帧,可以使从节点都进入低功耗模式。从节点的软件负责正确处理进入低功耗模式所需要的基本步骤。
    处于睡眠唤醒状态下的每个从机节点必须监测唤醒请求,同时准备在100 ms内监听LIN总线命令。LIN节点功率管理状态如图8所示。

    2.2.2本地睡眠管理
    根据系统时钟速率和用户操作习惯,BCM将各个功能模块合理划分,分时周期地执行各个模块功能;且在发动机不工作时,将系统部分功能强制关闭;降低系统功耗。
    2.2.2.1功能模块的合理调用
    由于单片机的中断源有限,且部分功能需实时查询发送各个I/O状态,这会带来很多额外的功耗,所以需要将各个模块功能合理划分。分时运行各个模块功能,既可以保证系统监测的实时性,又可以降低系统功耗。
    2.2.2.2功能节电管理
    1)前照灯能源管理如果位置灯信号有效,TNS继电器、远/近光灯继电器断开,前后位置灯、前后雾灯、近光灯和远光灯会被强制熄灭,但须满足以下任意一种条件:①点火开关处于钥匙拔出/钥匙插入LOCK/ACC,持续15 min后熄灭;②系统进入防盗未报警状态0s后熄灭。在防盗未报警状态下反复操作遥控器闭锁键,或用机械钥匙闭锁不会重新使上述灯光点亮。
    2)小灯能源管理为了实现BCM更好地进行电源管理,BCM中设置了一个节电继电器。当车辆长时间无操作时,BCM会关断该继电器,强制关掉点火钥匙照明、室内灯、门灯、化妆镜灯等,从而避免电能的浪费。
    对灯光功能的策略管理,最长15min熄灭,同时本地功能进入睡眠状态。

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关键词:车身控制单元

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