一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组的制作方法

本发明涉及汽车电子电源管理，更具体地说，本发明涉及一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组。

背景技术：

1、车载控制器在车辆熄火、休眠或异常掉电过程中，通常需要继续执行数据保存、故障信息写入、通信结束及外围设备关闭等任务，因此可采用超级电容作为短时后备电源，以在车辆主电源退出后维持车载控制器供电。

2、现有技术中，cn106965761b公开了一种车载设备系统断电保护装置，该方案采用超级电容为车载设备提供断电后的后备供电，设置有直流电压转换、电压检测、防倒灌、超级电容充电、均压及放电隔离等电路，并通过控制器检测供电状态，在车辆供电异常时利用超级电容存储的电能继续向车载设备供电，从而为车载设备完成掉电处理提供供电时间。

3、但是，在车辆正常下电且车辆主电源仍可恢复供电的场景下，超级电容长期处于备用状态，现有方案主要在主电源异常后启用超级电容，难以及时确认超级电容及后备供电路径在当前正常下电任务的实际负载条件下能够持续满足车载控制器供电要求的时间，实际主电源异常时仍可能出现后备供电持续时间不足的问题。

4、因此，仍有必要提供一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组，以提高对实际后备供电能力的确认能力。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组，用于在车辆正常下电且车辆主电源可恢复供电时确定超级电容及后备供电路径能够持续满足车载控制器供电要求的时间，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组，包括超级电容、供电开关和处理器，所述超级电容经后备供电路径连接车载控制器；所述处理器获取超级电容电压、后备供电电流、车载控制器供电电压及运行状态数据，在正常下电且车辆主电源可恢复供电时，使所述超级电容经所述后备供电路径供电；根据所述运行状态数据识别正常下电任务状态，任务状态变化引起后备供电电流变化时，以变化时刻为时间基准，获取变化前后三类供电数据的对应关系，确定超级电容电压不低于后备供电路径最低允许输入电压的第一时间范围和车载控制器供电电压不低于车载控制器最低工作电压的第二时间范围，根据两者自当前时刻起的共同连续时间确定后备供电时间；新的正常下电任务状态引起的后备供电电流变化达到电流变化阈值时更新所述后备供电时间，更新后的后备供电时间小于车载控制器所需供电时间时，控制所述供电开关恢复车辆主电源供电。

4、在一个优选的实施方式中，还包括充电电路、放电隔离电路和检测电路；所述充电电路连接车辆主电源和所述超级电容，所述供电开关设置于所述车辆主电源与所述车载控制器之间，所述后备供电路径包括所述放电隔离电路；所述检测电路用于获取所述超级电容电压、所述后备供电电流和所述车载控制器供电电压，其中，所述后备供电电流为从所述超级电容输出端流入所述后备供电路径的电流。

5、在一个优选的实施方式中，所述检测电路还用于获取温度数据；所述处理器在所述车辆主电源连续处于正常供电范围、所述超级电容电压不低于允许检测电压、所述温度数据处于允许温度范围且所述车载控制器不存在需要持续执行的车辆安全相关任务时，允许执行后备供电检测；在控制所述供电开关使所述车辆主电源退出直接供电前，使所述放电隔离电路保持允许所述超级电容向所述车载控制器供电并限制反向电流的状态；当所述后备供电电流不低于最小有效检测电流且所述车载控制器供电电压不低于车载控制器供电检测停止电压时，确定所述后备供电路径承担所述车载控制器的供电；当所述超级电容电压达到超级电容检测停止电压、所述车载控制器供电电压达到车载控制器供电检测停止电压、所述后备供电电流超过最大允许电流或者所述检测电路输出的数据无效，且所述车辆主电源仍可恢复供电时，控制所述供电开关恢复所述车辆主电源向所述车载控制器供电。

6、在一个优选的实施方式中，所述确定第一时间范围，包括：根据所述正常下电任务状态对应的超级电容电压确定所述正常下电任务状态下的超级电容电压变化；根据所述温度数据、所述超级电容电压变化以及尚未完成的正常下电任务对应的后备供电电流，确定所述超级电容电压达到所述后备供电路径的最低允许输入电压的时刻；根据当前时刻和该时刻确定所述第一时间范围。

7、在一个优选的实施方式中，当尚未完成的正常下电任务包括至少两个按照先后顺序执行的正常下电任务时，根据第一个尚未完成的正常下电任务对应的后备供电电流、温度数据、超级电容起始电压和剩余持续时间，确定所述第一个尚未完成的正常下电任务执行结束时的超级电容电压；将所述超级电容电压作为后一个正常下电任务对应的超级电容起始电压，并按照各尚未完成的正常下电任务的执行顺序依次确定对应的超级电容电压；当其中一个尚未完成的正常下电任务执行期间所述超级电容电压达到所述后备供电路径的最低允许输入电压时，确定所述第一时间范围的结束时刻。

8、在一个优选的实施方式中，所述确定第二时间范围，包括：根据所述正常下电任务状态变化前后的超级电容电压、后备供电电流和车载控制器供电电压之间的对应关系，以及尚未完成的正常下电任务对应的后备供电电流和超级电容电压，确定所述尚未完成的正常下电任务对应的车载控制器供电电压；确定所述车载控制器供电电压达到所述车载控制器最低工作电压的时刻，并根据当前时刻和该时刻确定所述第二时间范围。

9、在一个优选的实施方式中，所述超级电容与所述车载控制器之间未设置直流电压转换电路，所述后备供电路径包括所述放电隔离电路和连接线路；根据所述正常下电任务状态变化前后的超级电容电压与车载控制器供电电压之间的电压差以及后备供电电流变化，确定所述后备供电路径在对应后备供电电流范围内的电压变化关系；根据所述超级电容电压确定所述尚未完成的正常下电任务对应的超级电容电压；根据所述电压变化关系、所述尚未完成的正常下电任务对应的后备供电电流以及对应的超级电容电压，确定所述尚未完成的正常下电任务对应的车载控制器供电电压。

10、在一个优选的实施方式中，所述后备供电路径包括直流电压转换电路；从预先存储的超级电容电压、后备供电电流、温度与车载控制器供电电压之间的对应数据中，确定与当前超级电容电压、后备供电电流和温度数据对应的标定数据；根据所述标定数据以及正常下电过程中获取的超级电容电压、后备供电电流和车载控制器供电电压，确定所述尚未完成的正常下电任务对应的车载控制器供电电压；按照所述尚未完成的正常下电任务的执行关系，确定所述车载控制器供电电压达到所述车载控制器的最低工作电压的时刻。

11、在一个优选的实施方式中，所述电流变化阈值根据所述后备供电电流的检测误差和相同正常下电任务状态下的后备供电电流正常波动范围确定；当尚未完成的正常下电任务按照先后顺序执行时，根据各正常下电任务的剩余持续时间及先后关系确定所述车载控制器所需供电时间；当至少两个尚未完成的正常下电任务并行执行时，根据各正常下电任务的开始条件、完成条件和依赖关系确定完成全部剩余正常下电任务所需的时间，并将该时间确定为所述车载控制器所需供电时间。

12、在一个优选的实施方式中，所述超级电容后备供电保护模组设置于车辆中，所述车辆包括所述车载控制器和用于向所述车载控制器供电的车辆主电源。

13、本发明一种用于车载控制器的超级电容后备供电保护模组的技术效果和优点：

14、本发明通过在车载控制器正常下电且车辆主电源仍可恢复供电的条件下，使超级电容经后备供电路径承担车载控制器供电，并利用正常下电任务变化产生的后备供电电流变化作为同一时间基准，在不等待车辆实际发生主电源故障的情况下获取超级电容及后备供电路径的实际供电数据。

15、本发明分别根据超级电容侧的供电条件确定第一时间范围，根据车载控制器供电侧的实际供电条件确定第二时间范围，并根据两个时间范围自当前时刻起的共同连续时间确定后备供电时间，使得到的后备供电时间同时受到超级电容剩余供电能力和后备供电路径实际供电能力的约束，提高对当前后备供电能力判断的准确性。

16、本发明还根据后备供电时间与车载控制器完成剩余正常下电任务所需供电时间的比较结果控制车辆主电源恢复供电，并可随正常下电任务变化更新后备供电时间，从而降低实际主电源异常时因后备供电持续时间不足导致正常下电任务无法完成的风险。