專利名稱：管理機動車的電子計算機的微控制器的供給電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于管理機動車的電子計算機的電源電壓的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，被安裝在機動車中的電子計算機包括電源電路，所述電源電路被連接到車輛的電池，并且管理被輸送到在電子計算器中所包含的各種電子部件以及被輸送到微控制器的電源電壓。電源電路的目的是向這些部件供給經(jīng)過調(diào)節(jié)的并且穩(wěn)定的電源電壓，而不顧電池電壓的波動并且不顧來自微控制器和來自電子部件的電流需求。
事實上，將被理解的是，如果電池電壓波動，例如當(dāng)該電壓在起動發(fā)動機時下降時，那么電池輸送到電子計算機的電源電路的電壓也下降。計算機的電源電路接著必須針對該下降被適配和被補償，以便針對微控制器和針對部件維持穩(wěn)定的電源電壓，以便不對它們的工作有影響。相反地，如果來自微控制器和/或電源電路的部件的電流需求突然較高(例如通過接通諸如車輛的空調(diào)之類的部件)，那么電源電路必須接著適應(yīng)于電流需求的這個上升。在所謂的“斬波”電源電路的情況下，電源電路根據(jù)對于其斬波電路是固有的加載和卸載頻率(load and unload frequency)來調(diào)節(jié)電源電壓。斬波在于聚集能量并且把能量傳輸?shù)捷d荷，同時以循環(huán)的方式使電流的消耗中斷。斬波電源的工作頻率是預(yù)定的，并且并不總是適合于針對來自微控制器和/或部件的電流的高需求或該電流的大的下降的非常快速的瞬態(tài)階段。在沒有使電源電路過熱的風(fēng)險的情況下，持久地增加電源電壓的這個調(diào)節(jié)頻率是不可能的。直到現(xiàn)在，為了克服這個問題，通過在電源電壓線上使用具有高電容值(50 ^F)的電容器，微控制器的以及部件的電源電壓的調(diào)節(jié)已經(jīng)被實現(xiàn)，其中所述電源電壓線在一方面為電源電路與另一方面為微控制器和電子部件之間。這些電容器使得在電流需求的大變化期間使電源穩(wěn)定成為可能。這些電容器一般是過大的，以便甚至在電流需求的大變化的極端情況下也能夠使電壓穩(wěn)定。這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，并且在這里將不被更詳細(xì)地描述。這個解決方案的缺點是由于電子部件(在這個情況下是電容器)的過大尺寸所引起的顯著成本。此外，電源電路的適配時間沒有被優(yōu)化，因為一旦這已經(jīng)發(fā)生，它只對電流需求的修改起反應(yīng)。這的結(jié)果是，在轉(zhuǎn)變階段期間，電源電路供給如下電源電壓片刻(對于電容器調(diào)節(jié)電壓所需的時間)所述電源電壓不是穩(wěn)定的并且所述電源電壓的值根據(jù)所使用的電容器的瞬態(tài)階段波動。本發(fā)明計劃克服的就是這個缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于管理機動車的電子計算機的電源電壓的方法，從而使具有高電容值的電容器不成為必需的，并且對于電流需求變化比現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備反應(yīng)得更快。在這種情況下，本發(fā)明基于如下事實關(guān)于電流需求的即將來臨的變化的信息是在微控制器本身中可得到的信息項，其中所述電流需求的即將來臨的變化是由于接通或關(guān)斷由微控制器所管理的電子部件引起的。這使得預(yù)測這些變化并且在電流需求變化的瞬態(tài)階段期間更快地適配電源電壓成為可能。本發(fā)明的目的借助于一種用于管理機動車的電子計算機的電源電壓的方法被實現(xiàn)，其中所述電子計算機包括
微控制器，
電源電路，所述電源電路由來自電池的電壓所供電，并且向微控制器供給由具有由時鐘所設(shè)置的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率的調(diào)節(jié)器所調(diào)節(jié)的電源電壓，
至少一個電子部件，所述至少一個電子部件被連接到微控制器并且被連接到向微控制器供給經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓的電源電路，·
在微控制器與電源電路之間的通信裝置，
其特征在于所述方法包括下面的步驟
由微控制器識別來自至少一個電子部件的電流需求的即將來臨的修改，
借助通信裝置，由微控制器向電源電路發(fā)送增加電源電路的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率的指令，
在由電源電路的內(nèi)部時鐘所測量的預(yù)定的時間段內(nèi)，由電源電路將其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率增加到較高的調(diào)節(jié)頻率，
當(dāng)預(yù)定的時間段已經(jīng)消逝時，由電源電路把較高的調(diào)節(jié)頻率降低到其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率。在本發(fā)明的第一實施例中，標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率是脈沖寬度被調(diào)制的信號，并且該頻率的增加通過修改該信號的形狀來實現(xiàn)。在另一實施例中，調(diào)節(jié)器是比例積分微分調(diào)節(jié)器，并且電源電路的調(diào)節(jié)頻率的增加通過修改該調(diào)節(jié)器的參數(shù)的值來實現(xiàn)。第三實施例組合前述兩個實施例。有利地，本發(fā)明提出，預(yù)定的時間段代表電流需求的修改的瞬態(tài)階段的典型的平均時間段，或者是增加電源電路的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率的指令的函數(shù)。最后，本發(fā)明還涉及機動車的實施上述方法的任何電子計算機。


在閱讀借助于非限制性的例子給出的下面的描述時，并且在仔細(xì)閱讀附圖時，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得明顯，在所述附圖中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的用于管理機動車的電子計算機的電源電壓的設(shè)備的框圖，
圖2是根據(jù)本發(fā)明的電子計算機的詳細(xì)電路圖，
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于管理電源電壓的方法的圖形表示。
具體實施例方式用于管理機動車(未示出)的電子計算機I的電源電壓的設(shè)備在圖I中被示出。電子計算機I包括微控制器4，所述微控制器4通過通信裝置9被連接到一個或多個電子部件
5。微控制器4管理這些部件5的工作。微控制器4通過電源電路3被供給有電壓和電流，所述電源電路3分別向微控制器4供給電源電壓Vs和電流Is，微控制器4使用所述電源電壓Vs和電流Is用于其自己的工作。部件5也被連接到電源電路3，并且被供給有相同的電壓％和相同的電流Is。電源電路3本身由車輛的電池2被供給有電流，所述車輛的電池2向電源電路3提供電壓％。該電源電路3的接通與車輛的狀態(tài)有關(guān)，并且特別地與點火鑰匙(ignitionkey) 6的狀態(tài)有關(guān),當(dāng)所述點火鑰匙6被插入(engage)時,也就是說，當(dāng)用戶起動他的車輛或簡單地接觸時，所述點火鑰匙6發(fā)送信號K，這給電子計算機I上電。電源電路3在圖2中被示出。該電源電路3具有電源 電壓Vs的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率Feef,所述電源電壓Vs的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率Fkef是例如由時鐘7控制并且由“比例積分微分”調(diào)節(jié)器(被稱為PID調(diào)節(jié)器8)調(diào)節(jié)或由調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的PWM (脈沖寬度調(diào)制(Pulse WidthModulation))類型的信號。微控制器4和電源電路3通過總線類型9的串行通信鏈路連接，所述總線類型9的串行通信鏈路連接針對診斷或針對電源的配置是必需的。該通信總線9使得在車輛已經(jīng)停止之后將微控制器4維持欠壓片刻成為可能，以便實現(xiàn)各種操作，例如實現(xiàn)當(dāng)發(fā)動機已經(jīng)停止時保持發(fā)動機的冷卻風(fēng)扇運行的操作。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)微控制器4探測到來自部件5之一的電流需求Id的即將來臨的修改時，例如當(dāng)微控制器4探測到空調(diào)的接通或關(guān)斷已經(jīng)由用戶(通過按壓車輛的儀表板上的起動/停止按鈕)實現(xiàn)時，微控制器4通過通信總線9并且甚至在空調(diào)已經(jīng)起動或停止之前向電源電路3發(fā)送請求增加其調(diào)節(jié)頻率Fkef的指令S。它這么做，以便使電源電壓Vs更快地適配于電流需求Is的這個增加或減少。應(yīng)該注意的是，由微控制器4實現(xiàn)的并且來自部件5的即將來臨的電流需求的這個探測是可能的，因為微控制器4管理這些部件5的工作，并且該微控制器4因此通過通信裝置9被連接到這些部件，但是該微控制器4還被連接到諸如致動其操作的接通按鈕之類的所有接口(未示出)。在部件5的由用戶所請求的接通或關(guān)斷與該部件的實際接通或關(guān)斷之間的等待時間(其是約十毫秒至一百毫秒的量級)遠(yuǎn)大于微控制器4向電源電路3發(fā)送指令S所需的時間。后者可以因此預(yù)測電流需求Is的修改，并且修改其調(diào)節(jié)頻率Fkef,以便更快地將電源電壓Vs調(diào)節(jié)到其標(biāo)稱值Vkef。因而，當(dāng)部件被接通時，也就是說在電流需求Is的實際修改的時候，電源電路3已經(jīng)以較高的調(diào)節(jié)頻率Faotl工作，并且更快速地使電源電壓Vs適配于其標(biāo)稱值VKEF。根據(jù)本發(fā)明的用于管理電源電壓的方法在圖3中通過圖形表示來圖示。在該圖3中，根據(jù)時間t示出下列內(nèi)容
在圖3a中，點火鑰匙6的狀態(tài)K，其中0對應(yīng)于鑰匙沒有被插入，而I對應(yīng)于已插入的鑰匙，
在圖3b中，來自微控制器4和部件5的電流需求Is，
在圖3c中，根據(jù)電流需求Is的修改的來自電源電路3的電壓\，
在圖3d中，根據(jù)不同的階段PO、PI、P2、P3、P4和P5的由電源電路3所使用的電源電壓的不同調(diào)節(jié)頻率Fkef和FArca，其中所述不同的階段PO、PI、P2、P3、P4和P5根據(jù)電流需求Is的值和修改被限定。當(dāng)點火鑰匙6被插入時(圖3a中的位置I )，電子計算機I用電流Is和電壓Vs=Vkef(參見圖3b和圖3c)被供電。這個階段對應(yīng)于圖3b中的階段P1。在這個階段Pl期間，電源電路3以等于其標(biāo)稱頻率Fkef的調(diào)節(jié)頻率將電壓Vs調(diào)節(jié)在其標(biāo)稱值Vkef處。當(dāng)來自微控制器和/或部件5的電流突然增加Is+時(參見圖3b )，在階段P2期間，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由電源電路3所輸送的電壓Vs突然下降(參見圖3c中的虛線A)。根據(jù)本發(fā)明，之前在時間tl已經(jīng)接收到指令S的電源電路3已經(jīng)將其調(diào)節(jié)頻率Fkef增加到較高的頻率(參見圖3d)，以便使電源電壓Vs更快地適配于電流需求的該上升Is+。因而，電源電壓Vs的瞬時下降在幅度方面和在持續(xù)時間方面比在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備的情況下的電源電壓\的瞬時下降小得多(參見圖3c中的實線B)。由電源電路3對較高的調(diào)節(jié)頻率的使用在預(yù)定的時間段T內(nèi)被實現(xiàn)。一旦該預(yù)定的時間段T已消逝，在電流需求的穩(wěn)定的階段P3期間，電源電路3返回到其標(biāo)稱調(diào) 節(jié)頻率Fkef。預(yù)定的時間段T例如代表電流需求Is的修改的瞬態(tài)階段的典型的平均時間段，并且不應(yīng)超過數(shù)個毫秒，以便不使電源電路3過熱。它還可以變化，并且可以與由微控制器4所發(fā)送的指令S有關(guān)。階段P4表示電流下降Is —發(fā)生的情況。以相同的方式，根據(jù)本發(fā)明的方法使得將電源電路3的調(diào)節(jié)頻率Fkef從時間t3開始(一經(jīng)指令S在階段P4之前已經(jīng)被發(fā)送到電源電路)并且在預(yù)定的時間段T內(nèi)增加到頻率并且因而在幅度和持續(xù)時間方面減少由電流需求的這個下降所激發(fā)的電壓Vs的上升成為可能(參見圖3c中的實線B和虛線A)。指令S從微控制器4到電源電路3的發(fā)送以及電源電路3的調(diào)節(jié)頻率的改變通過被包含在微控制器4中和在電源電路3中的軟件的編程來實現(xiàn)，而無需添加電子部件。通過修改PWM頻率信號和/或通過修改PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)，電源電路3的調(diào)節(jié)頻率Fkef的改變被實現(xiàn)。使用高頻率的預(yù)定的時間段T通過使用在電源電路3中已經(jīng)現(xiàn)存的時鐘7來確定，所述時鐘7被連接到PID控制器8并且設(shè)置PWM信號的定時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明因而使得在幅度方面和在持續(xù)時間方面減少被供給到微控制器4和被供給到部件5的電源電壓Vs在電流需求Is的修改的瞬態(tài)階段期間的波動成為可能。本發(fā)明此外具有擁有低成本的優(yōu)點，因為本發(fā)明可以通過對軟件進行編程被簡單地產(chǎn)生，并且使得顯著地減少現(xiàn)有技術(shù)的電容器的電容值成為可能。本發(fā)明當(dāng)然不限于僅僅通過例子已經(jīng)被給出的所描述的和所示出的實施例。本發(fā)明并不限于被供給到微控制器和被供給到微控制器管理其工作的部件的電壓的調(diào)節(jié)，并且當(dāng)然，本發(fā)明可適用于被供給到任何所謂的“智能(intelligent)”部件(傳感器、執(zhí)行器)(也就是說，具有向電源電路發(fā)送警告其有由于其接通或關(guān)斷引起的電流需求的即將來臨的變化的指令的能力的電子部件)的電壓的調(diào)節(jié)。在這個方面，本發(fā)明可以被應(yīng)用于所謂的“智能化(SMART)”電子部件。
權(quán)利要求
1.一種用于管理機動車的電子計算機(I)的電源電壓(Vs)的方法，其中，電子計算機(I)包括微控制器(4)， 電源電路(3)，所述電源電路(3)由來自電池(2)的電壓(V1)供電，并且向微控制器(4)供給由具有由時鐘(7)所設(shè)置的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)的調(diào)節(jié)器(8)所調(diào)節(jié)的電源電壓(Vs)， 至少一個電子部件(5)，所述至少一個電子部件(5)被連接到微控制器(4)并且被連接到向微控制器(4)供給經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓(Vs)的電源電路(3)， 在微控制器(4)與電源電路(3)之間的通信裝置(9)， 其特征在于所述方法包括下面的步驟 由微控制器(4)識別來自至少一個電子部件(5)的電流需求(Id)的即將來臨的修改， 借助通信裝置(9)，由微控制器(4)向電源電路(3)發(fā)送增加電源電路(3)的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)的指令(S)， 在由電源電路(3)的內(nèi)部時鐘(7)所測量的預(yù)定的時間段(T)內(nèi)，由電源電路(3)將其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)增加到較高的調(diào)節(jié)頻率(F^)， 當(dāng)預(yù)定的時間段(T)已經(jīng)消逝時，由電源電路(3)把較高的調(diào)節(jié)頻率(Fn)降低到其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管理方法，其特征在于，標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，并且該頻率的增加通過修改該信號的特征被實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的管理方法，其特征在于，調(diào)節(jié)器(8)是比例積分微分調(diào)節(jié)器(8)，并且電源電路(3)的調(diào)節(jié)頻率(Fkef)的增加通過修改PID調(diào)節(jié)器(8)的參數(shù)的值被實現(xiàn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的管理方法，其特征在于，預(yù)定的時間段(T)代表電流需求(Is)的修改的瞬態(tài)階段的平均時間段。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的管理方法，其特征在于，預(yù)定的時間段(T)是增加電源電路(3)的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(Fkef)的指令(S)的函數(shù)。
6.一種機動車的電子計算機(I )，其實施根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
一種用于管理機動車的電子計算機(1)的電源電壓(VS)的方法，其中電子計算機(1)包括微控制器(4)，電源電路(3)，所述電源電路(3)由來自電池(2)的電壓(VI)供電，并且向微控制器(4)供給由具有由時鐘(7)所設(shè)置的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(FREF)的調(diào)節(jié)器(8)所調(diào)節(jié)的電源電壓(VS)，至少一個電子部件(5)，所述至少一個電子部件(5)被連接到微控制器(4)并且被連接到向微控制器(4)供給經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓(VS)的電源電路(3)，在微控制器(4)與電源電路(3)之間的通信裝置(9)，其特征在于所述方法包括下面的步驟由微控制器(4)識別來自至少一個電子部件(5)的電流需求(ID)的即將來臨的修改，借助通信裝置(9)，由微控制器(4)向電源電路(3)發(fā)送增加電源電路(3)的標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(FREF)的指令(S)，在由電源電路(3)的內(nèi)部時鐘(7)所測量的預(yù)定的時間段(T)內(nèi)，由電源電路(3)將其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(FREF)增加到較高的調(diào)節(jié)頻率(FACCEL)，當(dāng)預(yù)定的時間段(T)已經(jīng)消逝時，由電源電路(3)把較高的調(diào)節(jié)頻率(FACCEL)降低到其標(biāo)稱調(diào)節(jié)頻率(FREF)。
文檔編號B60L1/00GK102971933SQ201180030922
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者F.勒-亨格, S.圣-馬卡里 申請人:法國歐陸汽車公司, 歐陸汽車有限責(zé)任公司