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CN100392537C - 车载单元的电源管理方法 - Google Patents

车载单元的电源管理方法 Download PDF

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CN100392537C
CN100392537C CNB2004100175661A CN200410017566A CN100392537C CN 100392537 C CN100392537 C CN 100392537C CN B2004100175661 A CNB2004100175661 A CN B2004100175661A CN 200410017566 A CN200410017566 A CN 200410017566A CN 100392537 C CN100392537 C CN 100392537C
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China
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mcu
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board units
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王野
金可威
田涛
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Shanghai Huahong Integrated Circuit Co Ltd
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Shanghai Huahong Integrated Circuit Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种车载单元的电源管理方法，车载单元(OBU)内的MCU、5.8G微波模块中的唤醒电路、安检电路由电池持续供电；所述OBU有两种工作模式，睡眠模式和激活模式，在激活模式下，MCU可以控制OBU进入睡眠模式，在睡眠模式下，MCU可以通过激活的中断使OBU进入激活模式；IC卡读写模块、DSRC芯片、人机接口电路、5.8G微波模块中的调制/解调电路和MCU内部的低压检测电路的电源只有在激活模式下才开始供电。本发明可有效提高电池的利用率及带负载能力，降低产品的待机电流，增强产品的使用寿命。

Description

车载单元的电源管理方法
技术领域
本发明涉及一种智能交通领域中无线通讯设备的电源管理方法，特别是涉及一种车载单元电源管理电路的实现方法。
背景技术
目前在高速公路收费系统中，不停车收费(ETC)作为一种新型的收费方式，由于其操作的便捷和高效，越来越受到国际市场的青睐和推广。这种收费方式一般借助于红外或微波技术自动完成对车道上通过车辆的识别、收费和统计工作，收费效率高，可以有效地解决收费站车辆拥堵的情况。ETC在国内尚处于起步阶段，但必将成为未来发展的必然趋势。
在ETC系统中，OBU(On Board Unit车载单元)普遍采用电池供电，并且选用不可重复充电的锂-亚硫酸氯(Li-SOCl2 Battery)电池。它具有如下特点：放电压高；放电曲线极为平坦；低温操作性能优良；年自放电率低；贮存寿命长。采用这种电池供电省去了电池重复充电的烦恼，但也存在诸多问题：
1.电池利用率不高：长时间工作后随着电池容量的消耗，电池供电电压降低，甚至低于某些器件或模块，例如IC卡读写模块的最小工作电压，然而此时电池仍然存在大量的容量得不到利用，造成电池容量利用率降低。
2.带负载能力差：对于大电流负载，例如IC卡读写模块，DSRC(专用短距离通信)芯片等开始工作后，电池电压摆幅较大，不能保证恒定电压输出，至使某些器件或模块，例如IC卡读写模块无法正常工作。
3.待机电流(睡眠模式下的电流)过大：在OBU的整个生命周期内OBU绝大部分时间工作于睡眠模式，然而睡眠模式期间的工作电流又很难被控制在所允许的范围内，因此造成电池大量能量的无端浪费，从而降低产品的使用寿命。
发明内容
为解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种车载单元的电源管理方法，它可有效提高电池的利用率及带负载能力，降低产品的待机电流，增强产品的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明所述的车载单元的电源管理方法是，车载单元内的MCU(微控制器)、5.8G微波模块中的唤醒电路、安检电路由电池持续供电；所述OBU有两种工作模式，睡眠模式和激活模式，在激活模式下，MCU可以通过软件指令使其进入睡眠模式，在睡眠模式下，MCU可以通过激活的中断使其进入激活模式；IC卡读写模块、DSRC芯片、人机接口电路、5.8G微波模块中的调制/解调电路和MCU内部的低压检测电路的电源只有在激活模式下才开始供电。
IC卡读写模块、DSRC芯片的供电电源由DC/DC电路控制，MCU通过其输出口控制DC/DC电路的工作使能引脚实现DC/DC电路的开关控制，当MCU的开启DC/DC引脚输出高电平时，则DC/DC电路开始供电，并输出3.3V电压，当MCU的开启DC/DC引脚输出低电平时，则DC/DC电路关断停止电压输出。
本发明采用软件指令使MCU在进入睡眠模式前将其开启RF输出引脚输出高电平，其余输出引脚输出低电平，以防止MCU输出引脚对关断电源芯片的供电所引起的功耗；采用软件指令使唤醒中断请求信号和安检中断请求信号相对应的MCU输入引脚在进入睡眠模式前中断功能使能，以使MCU能够在睡眠模式下通过中断唤醒；在激活模式，MCU对于可选择查询方式和中断方式访问的模块，例如DSRC芯片和IC卡读写模块的操作采用中断方式，以减少查询方式对外部模块访问时总线变动所造成的功耗；在硬件电路上采用DC/DC电路给IC卡读写模块、DSRC芯片、人机接口电路、5.8G微波模块中的调制解调电路等大电流负载供电，有效地提高了OBU的带负载能力和电池利用率；采用MCU内部的模数转换器(AD)并只在激活模式下进行电池电压检测，以进一步降低硬件成本和功耗。
综上所述，本发明车载单元的电源管理方法以MCU作为电源管理的核心器件，采用硬件电路和软件控制相结合的方法，有效地提高了电池的利用率和带负载能力，降低了产品的待机电流，增强了产品的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
附图是本发明车载单元的电源管理方法的结构图。
具体实施方式
如图所示，本发明的车载单元的电源管理方法，由MCU U8负责对OBU所有功能进行统一管理，其中包括电源管理。对于OBU的电源管理，MCU主要通过控制OBU的模式切换和可关断电源芯片或模块的电源开关实现的。
OBU的工作模式由MCU控制，所述OBU有两种工作模式，睡眠模式和激活模式，在激活模式下，MCU可以通过软件指令使其进入睡眠模式，在睡眠模式下，MCU可以通过激活的中断使其进入激活模式。为实现OBU从睡眠模式到激活模式的唤醒，OBU在进入睡眠模式前，MCU将唤醒中断请求信号和安检中断请求信号相对应的MCU的输入引脚中断功能使能，以使MCU能够在睡眠模式下通过激活的中断唤醒。另外，OBU在进入睡眠模式前，MCU的开启RF输出引脚输出高电平，其余输出引脚输出低电平，以防止MCU输出引脚对关断电源芯片或模块的供电所引起的功耗。在激活模式下，MCU对于可选择查询方式和中断方式访问的模块的操作采用中断方式，以减少查询方式对外部模块访问时总线变动所造成的功耗，例如MCU通过DSRC中断请求信号和IC卡模块中断请求信号的中断请求来实现对DSRC和IC读写模块的中断访问。IC卡读写模块U5、DSRC芯片U6、人机接口电路U9、5.8G微波模块U3中的调制/解调电路和MCU内部的低压检测电路的电源只有在激活模式下才开始供电。
可关断电源芯片或模块的电源开关是MCU通过输出口控制的。IC卡读写模块U5、DSRC芯片U6的供电电源由DC/DC电路U7控制。MCU通过其输出口控制DC/DC电路U7的工作使能引脚，实现DC/DC电路U7的开关控制，。当MCU的开启DC/DC引脚输出高电平时，则DC/DC电路U7开始供电，并输出3.3V电压；当MCU的开启DC/DC引脚输出低电平时，则DC/DC电路U7关断停止电压输出。
人机接口电路U9的供电电源由DC/DC电路和开关管Q2共同控制，第一步，MCU的开启DC/DC引脚输出高电平使DC/DC电路有电压输出，第二步，MCU的开启人机接口引脚输出高电平，使开关管Q2打开，上面两个步骤中任何一个不满足，则人机接口电路U9的供电电源断开。
5.8G微波模块U3中的调制/解调电路的供电电源由开关管Q1控制，当MCU的开启RF引脚输出低电平时，则开关管Q1打开，5.8G微波模块U3中调制/解调电路的电源接通；当MCU的开启RF引脚输出高电平时，则开关管Q1关闭，5.8G微波模块U3中调制/解调电路的电源断开。
本发明采用软件指令使DC/DC电路、开关管Q1、Q2进入睡眠模式前关断，停止对IC卡读写模块、DSRC芯片、人机接口电路和5.8G微波模块U3中调制解调电路的供电，以减少OBU待机电流。
在ETC系统中，OBU大部分时间都处于睡眠模式，只有当安装OBU设备的车辆进入路边设备(RSU)交易通讯区域后，才和RSU进行通讯。因此，要求OBU具有识别车辆是否进入RSU通讯区域的功能，该功能通过5.8G微波模块U3中的唤醒电路实现；另外，还要求OBU具有安全检测的功能以防止OBU内部安全数据被非法窃取，该功能通过安检电路U2实现。以上所述OBU的两种功能的实现都具有随机性，因此，这两部分功能电路需要由电池U1持续供电。另外，作为整个OBU的核心器件MCU，也由电池U1持续供电。
电池电压的检测采用MCU内部的模数转换器(AD)实现。MCU通过访问该AD转换器相对应的寄存器实现AD转换的控制，并将转换结果折算成相应的电压值。电池电压的检测仅在激活模式下进行，并在进入睡眠模式前，由MCU关断所述AD转换器的电源以进一步降低OBU待机电流。
为去除5.8G微波模块U3电源同低频电源之间的相互影响，在5.8G微波模块U3的电源输入端增加滤波电路U4进行滤波，以有效地将5.8G微波模块U3电源同低频电路电源进行隔离。

Claims (5)

1.一种车载单元的电源管理方法，车载单元内的MCU、5.8G微波模块中的唤醒电路、安检电路由电池持续供电；所述车载单元有两种工作模式，睡眠模式和激活模式，在激活模式下，MCU可以控制车载单元进入睡眠模式，在睡眠模式下，MCU可以通过激活的中断使车载单元进入激活模式；其特征在于：IC卡读写模块、DSRC芯片、人机接口电路、5.8G微波模块中的调制/解调电路和MCU内部的低压检测电路的电源只有在激活模式下才开始供电。
2.如权利要求1所述的车载单元的电源管理方法，其特征在于：进入睡眠模式前，MCU开启RF的输出引脚输出高电平，其余输出引脚输出低电平，并且MCU将唤醒中断请求信号和安检中断请求信号相对应的中断输入引脚中断功能使能；在激活模式，MCU对于可选择查询方式和中断方式访问的模块的操作采用中断方式。
3.如权利要求1所述的车载单元的电源管理方法，其特征在于：人机接口电路的供电电源由DC/DC电路和开关管Q2共同控制，第一步，MCU的开启DC/DC引脚输出高电平使DC/DC电路有电压输出；第二步，MCU的开启人机接口引脚输出高电平，使开关管Q2打开，上面两个步骤中任何一个不满足，则人机接口电路的供电电源断开。
4.如权利要求1所述的车载单元的电源管理方法，其特征在于：5.8G微波模块中的调制/解调电路的供电电源由开关管Q1控制，当MCU的开启RF引脚输出低电平时，则开关管Q1打开，5.8G微波模块中调制/解调电路的电源接通；当MCU的开启RF引脚输出高电平时，则开关管Q1关闭，5.8G微波模块中调制/解调电路的电源断开。
5.如权利要求1所述的车载单元的电源管理方法，其特征在于：电池电压的检测采用MCU内部的模数转换器实现，并只有在激活模式下进行电压检测；5.8G微波模块的电源输入经过滤波电路滤波，以有效地将5.8G微波模块电源同低频电路电源进行隔离。
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