CN110271504A - 车辆电源系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆电源系统,包括安装在车辆上的第一电源;第一电源线,连接到所述第一电源并设置在车辆的宽度方向或前后方向的一侧上;安装在车辆上的第二电源,与所述第一电源不同;第二电源线,连接到所述第二电源并设置在车辆的宽度方向或前后方向的另一侧;第三电源线,其中一端连接到所述第一电源线,而另一端连接到所述第二电源线;以及功率半导体,其在所述第三电源线的短路和开路之间切换。

Description

车辆电源系统
发明领域
本发明涉及一种在诸如汽车的车辆中具有多个电源的车辆电源系统。
背景技术
近年来,已经在诸如汽车的车辆中自动驾驶系统的安装已经进行了各种研究。例如,研究了检测车辆的行驶位置和行驶状态以及驾驶员的驾驶状态并根据该状态警告驾驶员。此外,还研究了车辆通过始终检测驾驶环境而不直接由驾驶员驾驶来自主地控制车辆的驾驶。为了在车辆上安装这种自动驾驶系统,必须同时研究其技术内容和支持该技术的基本技术。
其中一项基本技术是车载电源系统。上述自动驾驶系统由诸如电动机的电动致动器以及用于控制电动机的许多电子部件和电子装置实现。因此,为了始终确保安装有自动驾驶系统的车辆的安全性,还强烈要求用于供电的车辆电源系统的可靠性。
作为现有技术中的与自动驾驶系统相关的车辆电源系统,已知一种电源系统,其除了具有诸如交流发电机的发电机和铅蓄电池的主电源系统之外,还包括具有锂离子电池的子电源系统(参见,例如,专利文献1:JP-A-2017-177857)。在主电源系统和子电源系统中,电源线连接到相应的电源,并且构造独立的电源系统。而且,在主电源系统中,在发电机和铅蓄电池之间构造独立的电源系统。
与自动驾驶系统相关的装置和辅机(accessory),例如电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统优选地连接到子电源系统,并且从子电源系统的电源(锂离子电池)向这些装置供电。结果,可以保持用于自动驾驶系统的车辆电源系统的可靠性。
锂离子电池基本上安装为用于安装在电动车辆或混合动力车辆上的行进电机的电源,但是行进电源的一部分用作自动驾驶系统的电源。
[专利文献1]JP-A-2017-177857
这里,将参照图5描述涉及自动驾驶系统的由本发明的发明人发明的车辆电源系统5(下文中,也称为相关技术的发明)。图5是示出相关技术的发明的车辆电源系统5的示意性配置图。
在图5所示的车辆V中,后述的锂离子电池60安装作为行进电机的电源。锂离子电池60的一部分电源用作自动驾驶系统的备用电源。
在图5中,通过将车辆V在车辆的前后方向上分成发动机舱、地板和后部的三个区域,进一步在车宽(左右)方向上将每个区域分成两个区域以共设六个区域,来描述系统的布局。即,设定总共六个区域,区域A1是发动机舱的左侧区域,区域A2是发动机舱的右侧区域,区域A3是地板的左侧区域,区域A4是地板的右侧区域,区域A5是后部的左侧区域,区域A6是后部的右侧区域。
如图5所示,相关技术的发明的车辆电源系统5包括作为主电源系统的作为发电机的交流发电机51(第一电源)、作为蓄电池的铅蓄电池52(第二电源),以及用于向安装在车辆V上的每个装置(未示出)和辅机输送电并将电传递给其他电连接箱的多个(在本发明中为六个)电连接箱53、54、55、56、57和58。在相关技术的发明中,交流发电机51和铅蓄电池52都设置在区域A1中并彼此靠近地布置。
相关技术的发明的车辆电源系统5还包括作为子电源系统的作为蓄电池的锂离子电池60(第三电源)、用于转换锂离子电池60的电压的DC/DC转换器61和其电压由DC/DC转换器61转换的用于接收电的配电箱62。
电源线W分别设置在设备51、52、60和61以及电箱53、54、55、56、57、58和62之间,并且电连接。
在主电源系统的多个电连接箱53、54、55、56、57和58中,第一电连接箱53设置在区域A1中,第二电连接箱54设置在区域A2中,第三电连接箱55设置在区域A3中,第四电连接箱56设置在区域A4中,第五电连接箱57设置在区域A5中,第六电连接箱58设置在区域A6中。
第一至第三电连接箱53、54和55设置成通过继电器电路59直接从交流发电机51和铅蓄电池52接收电。第三电连接箱55向第四和第五电连接箱56和57中继并输送电。此外,第四电连接箱56以同样的方式对第六电连接箱58中继并传输从所述第三电连接箱55中继的电。以这种方式,第一至第六电连接箱53、54、55、56、57和58设置成直接在两个系统中接收电或通过中继从交流发电机51和铅蓄电池52接收电。
子电源系统的配电箱62单独地将电从锂离子电池60输送到第一至第六电连接箱53、54、55、56、57和58。即,总体而言,第一至第六电连接箱53、54、55、56、57和58在总共3(2+1)个系统中供电,其中主电源系统中有两个系统,副电源中有一个系统。
顺便提及,在如图5所示的现有技术的车辆电源系统5中,主电源系统中的电源线W通常在车辆上并行布线。也就是说,如图5所示,作为第一电源的交流发电机51和作为第二电源的铅蓄电池52的电源在车辆中彼此相对靠近地布置,并且电源线W被布线以便并联连接主电源系统中使用的多个电连接箱53、54、55、56、57和58。
因此,随着车辆的碰撞,有可能在车辆中并行布置的第一和第二电源51和52以及其中的电源线W都被破损或损坏。此时,如果没有上述的子电源系统,则不向车辆装置、辅机等供电,并且自动驾驶系统可能同时失效。例如,不再向装置和辅机,尤其是直接影响与自动驾驶系统相关的车辆安全的辅机诸如电动助力转向装置和防抱死制动系统等驱动系统装置提供电,可能会严重损害车辆的安全性。
因此,着眼于这种同时破损,本发明人进行了深入研究。结果,为了防备第一和第二电源51和52及其中的电源线W同时断裂的风险,本发明的发明人获得了最初用于旅行的锂离子电池60也可以冗余地作为用于自动驾驶系统的子电源系统的新想法。也就是说,发明人发现,如果可以降低第一和第二电源51和52同时破损的风险,则可以消除对子电源系统的需要。
然而,即使简单地不需要如图5所示的子电源系统,为了保证系统的可靠性,即使第一和第二电源51和52及其中电源线W中的一个破损或损坏,还应同时考虑从其他剩余电源51和52供电的备用方式。也就是说,本发明的发明人还研究了两个电源51和52以及其中的电源线W彼此互补的结构。结果,本发明人讨论了通过有效地利用剩余电可以保持系统的可靠性。
如上所述,由于第一和第二电源51和52及其电源线W分别独立地构造在上述主电源系统中,所以电源线W被单独布线并连接到各自的电源51和52中的装置和设备。因此,可能存在使车辆中使用的电源线W根据必要而变长。结果,电源线的布线变得复杂并且车辆的重量增加,因此存在改进的空间。
发明内容
一个或多个实施例提供了一种车辆电源系统,即使车辆发生故障也能够降低第一和第二电源以及电源线都破损或损坏的风险,并且实现这些电源系统之间的互补性以提高系统的电源冗余,并减少要使用的电源线的数量和简化其布线并减少系统的重量和成本。
在方面(1)中,车辆电源系统包括第一电源,安装在车辆上;第一电源线,其连接到第一电源并且设置在车辆的宽度方向或前后方向的一侧上;第二电源,安装在车辆上的,其与第一电源不同;第二电源线,其连接到第二电源并且设置在车辆的宽度方向或前后方向的另一侧;第三电源线,其中一端连接到第一电源线,另一端连接到第二电源线;和功率半导体,其在第三电源线的短路和开路之间切换。
在方面(2)中,功率半导体包括正向功率MOSFET和反向功率MOSFET。正向功率MOSFET和反向功率MOSFET中的一个设置在第三电源线的一端侧,而正向功率MOSFET和反向功率MOSFET的另一个设置在第三电源线的另一端侧。
在方面(3)中,车辆电源系统还包括第一电连接箱,其电连接到第一电源并且设置有正向功率MOSFET和反向功率MOSFET中的一个,以及第二电连接箱,其电连接到第二电源并设置正向功率MOSFET和反向功率MOSFET中的另一个。
在方面(4)中,将电供应到安装在车辆上的多个辅机。至少所述多个辅机的一部分被设置,使得从所述第一电连接箱和所述第二电连接箱供给所述电。
在方面(5)中,车辆电源系统还包括控制单元,其根据检测到的车辆的故障部分、第一电源或第二电源的损坏状态、或第一电源线或第二电源线的损坏状态向功率半导体产生指令值,以便在第三电源线的短路和开路之间切换。功率半导体根据控制单元的指令值在第三电源线的短路和开路之间切换。
在方面(1)中,即使车辆发生碰撞,也可以降低第一和第二电源和电源线都破损或损坏的风险,并实现这些电源系统之间的互补性以改善系统的电冗余,并且可以减少要使用的电源线的数量并简化其布线并减少系统的重量和成本。
在方面(2)中,可以通过第三电源线从另一电源快速供应大容量的电。
在方面(3)中,可以将来自其他电源的电分配给连接到电连接箱的多个辅机、装置等。
在方面(4)中,例如,当辅机是与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等时,即使其中一个电源供电不可用,也可以从其他电源直接供电。结果,无论损坏或断裂状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。
在方面(5)中,由于控制单元根据故障部件、损坏或断裂状态适当地在功率半导体的短路和开路之间切换,因此可以抑制功率半导体的不必要切换。
根据本发明的车辆电源系统,即使车辆发生碰撞,也可以降低第一和第二电源及其电源线都破损或损坏的风险,并实现这些电源系统之间的互补性,以改善系统的电源冗余。可以减少要使用的电线的数量并简化布线并减少系统的重量和成本。
上面简要描述了本发明。通过阅读用于执行下面参考附图描述的本发明的实施例(下文中,称为“实施例”),将进一步阐明本发明的细节。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的车辆电源系统的结构示意图。
图2是用于说明图1所示的控制单元的操作的流程图。
图3是用于说明在图1所示的区域A1中如何发生电源线断裂的示意图。
图4是用于说明在图1所示的区域A2中如何发生电源线断裂的示意图。
图5是示出相关技术的车辆电源系统的结构示意图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述根据本发明的车辆电源系统的特定实施例。
<车辆电源系统的结构>
将参考图1描述本实施例的车辆电源系统1的结构。图1是示出根据本实施例的车辆电源系统1的结构示意图。
在图1中,通过将车辆V在车辆的前后方向上分成发动机舱、地板和后部的三个部分,进一步在车宽(左右)方向将每个区域分成两个区域以共设六个区域,来描述系统的布局。即,设定总共六个区域,区域A1是发动机舱的左侧区域,区域A2是发动机舱的右侧区域,区域A3是地板的左侧区域,区域A4是地板的右侧区域,区域A5是后部分的左侧区域,区域A6是后部的右侧区域。
图1示意性地示出了将在后面描述的正向和反向功率MOSFET15和25,但是也为这些功率MOSFET15和25中的每一个提供用于施加预定电压的电路(未示出),使得功率MOSFET可以分别通过稍后描述的电子控制单元17和27控制接通和断开。
如图1所示,本实施例的车辆电源系统1安装在诸如汽车的车辆V中,配置有第一电源系统10和第二电源系统20的两个系统,并且向将在后面描述的辅机D1和D2等供应电。第一和第二电源系统10和20沿车辆的前后方向彼此平行设置。具体地,第一电源系统10设置在车辆的左侧,即,区域A1、A3和A5中。第二电源系统20设置在车辆的右侧,即,区域A2、A4和A6中。
辅机中标号“D1”表示的那个是指仅从第一和第二电源系统10和20中的一个供电的辅机。与行进系统相关的设备,例如灯、仪表、空调、警报器等对应于辅机D1。另一方面,标号“D2”表示的那个是指从第一和第二电源系统10和20两者供电的辅机。辅机D2对应于构成与驱动系统相关的辅机例如,与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等的装置和设备。
第一电源系统10被配置为包括:交流发电机11(第一电源);继电器电路12;第一、第二和第三电连接箱13、14和19;第一和第二电源线W11和W12,用于分别电连接交流发电机11和第一和第二电连接箱13和14;和第三电源线W13,用于电连接交流发电机11和第二和第三电连接箱14和19。
第一电源系统10的交流发电机11设置在区域A1中并且由发动机(未示出)驱动旋转以发电和供电。在交流发电机11中,DC/DC转换器(未示出)在内部安装或外部安装并电连接。交流发电机11的电通过DC/DC转换器转换成期望的电压值并且被供应到车辆的内部。
交流发电机11用作主电源并且还向第二电源系统20供电。
第一电源系统10的第一电连接箱13设置在区域A1中,经由继电器电路12和第一电源线W11连接到交流发电机11,并且直接从交流发电机11供电。辅机D1连接到第一电连接箱13,并且第一电连接箱13向辅机D1供电。
第一电源系统10的第二电连接箱14设置在区域A3中,经由继电器电路12和第二电源线W12连接到交流发电机11,并且直接从交流发电机11供电。辅机D1和辅机D2连接到第二电连接箱14,并且第二电连接箱14向辅机D1和辅机D2两者供电。
辅机D2还电连接到稍后描述的第二电源系统20的第二电连接箱24,并且被设置为从第二电源系统20供电。
第二电连接箱14包括构成功率半导体的一部分的正向功率MOSFET15、电源控制装置16(控制单元)、电子控制单元17(控制单元)和继电器电路18。
继电器电路18结合在第二电连接箱14中并连接到第三电源线W13的一端侧(图1中的上端侧)。电源控制装置16是用于将预定量的待接收电分配和供应到每个装置、辅机D1和D2等的控制装置。
正向功率MOSFET15包括二极管元件,可以应对大容量的电,并且具有高的开关速度。正向功率MOSFET15用于与后面将描述的第二电源系统20的反向功率MOSFET25一起用作短路或开路的一个电开关。也就是说,如果正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25都被用于通过关断来开路,则可以在第一电源系统10和第二电源系统20之间切断电,并且如果两者都通过接通而短路,则在第一电源系统10和第二电源系统20之间供电。
来自安装在车辆上的传感器(未示出)的各种检测信号被输入到电子控制单元17。传感器的一部分具有监控交流发电机11、后面将描述的铅蓄电池21等的损坏状态和电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23的断裂状态和这些故障部分等的功能。电子控制单元17根据由传感器检测到的电源11和21的损坏状态,电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23的断裂状态或故障部分,产生关于是否短路或打开功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)的指令值。
其上安装有该指令值生成功能的设备不限于电子控制单元17,只要该设备是可以根据传感器的检测信号确定的计算设备即可。例如,该设备可以设置在电源控制设备16中,可以整体地设置在稍后将描述的第二电源系统20的电子控制单元27中,或者可以通过新设置其他微计算机来实现。
第一电源系统10的第三电连接箱19设置在区域A5中并且经由第三电源线W13连接到第二电连接箱14。在第三电连接箱19中,电由第二电连接箱14中继,并且电从交流发电机11供电。辅机D1和辅机D2连接到第三电连接箱19,并且第三电连接箱19向辅机D1和辅机D2供电。
类似地,辅机D2还电连接到稍后将描述的第二电源系统20的第三电连接箱29,并且被设置为从第二电源系统20供电。
以这种方式,在第一电源系统10中,设置第一至第三电源线W11、W12和W13,连接至交流发电机11,并且设置在车辆V的宽度方向的左侧,即在区域A1、A3和A5中。然后,第一至第三电源线W11、W12和W13分别将电从交流发电机11传输到第一至第三电连接箱13、14和19。
接下来,将描述第二电源系统20。
与第一电源系统10类似,第二电源系统20被配置为包括铅蓄电池(第二电源)21,继电器电路22,第一、第二和第三电连接箱23、24和29,用于电连接铅蓄电池21和第一和第二电连接箱23和24的第一和第二电源线W21和W22,以及用于电连接铅蓄电池21和第二和第三电连接箱24和29的第三电源线W23。
铅蓄电池21设置在区域A2中并设置为接地。铅蓄电池21由诸如交流发电机11的发电机充电,使得电池容量不会降低。
在本实施例中,铅蓄电池21用作第二电源,但是本发明不限于此。只要具有电源的功能,就可以适当地使用发电机、诸如锂离子电池的蓄电池等。铅蓄电池21通常不供电,而是在发生异常时进行切换以便供电。
第二电源系统20的第一电连接箱23设置在区域A2中,并且经由继电器电路22和第一电源线W21连接到铅蓄电池21,并且直接从铅蓄电池21供电。与第一电源系统10的第一电连接箱13类似,辅机D1连接至第一电连接箱23。
第二电源系统20的第二电连接箱24设置在区域A4中,并且经由继电器电路22和第二电源线W22连接到铅蓄电池21,并且直接从铅蓄电池21供电。辅机D1和辅机D2两者均被连接到第二电连接箱24。
与第一电源系统10类似,第二电连接箱24包括构成功率半导体一部分的反向功率MOSFET25、电源控制装置26(控制单元)、电子控制单元27(控制单元)、以及继电器电路28。
电源控制装置26、电子控制单元27和继电器电路28具有与第一电源系统10中的那些相同的功能。
如上所述,反向功率MOSFET25与第一电源系统10的正向功率MOSFET15一起用作电开关,以根据第一或第二电源系统10和20的电子控制单元17和27的指令值在后面将描述的整体连接电源线W3(第三电源线)的短路和开路之间切换。
在初始状态下,即,在电子控制单元17和27未检测到电源11和21的损坏的正常状态下,功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25两者))通过接通而短路。在该初始状态下,主要由交流发电机11产生的电被供应给第一和第二电源系统10和20,并且当交流发电机11的供电不足时从铅蓄电池21供应电。
连接电源线W3设置在这些功率MOSFET15和25之间。换句话说,连接电源线W3在电路上,在其一端连接到第一电源系统10的电源线W11、W12和W13,在其另一端分别连接到第二电源系统20的电源线W21、W22和W23。配置有正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25的功率半导体被设置为插入在连接电源线W3中的电开关电路,以在电源线W3的短路和开路之间切换。
第二电源系统20的第三电连接箱29设置在区域A6中并且经由第三电源线W23连接到第二电连接箱24。然后,在第三电连接箱29中,通过第二电连接箱24中继电,并且从铅蓄电池21供电。辅机D1和辅机D2连接到第二电连接箱29。
<车载电源系统的操作>
接下来,将参考图2描述本实施例的车辆电源系统1的操作。图2是用于说明图1所示的电子控制单元17和27(控制单元)的操作的流程图。
如图2所示,在步骤S1中,电子控制单元17和27接收来自安装在车辆上的传感器、其他控制装置或辅机D1和D2等的检测信号。电子控制单元17和27确定是否在检测信号中接收到诸如电源11和21的损坏或电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23的断裂以及故障部件之类的检测信号。作为该确定的结果,如果确定已经接收到故障检测信号(是),则流程进行到步骤S2。另一方面,如果确定未接收到故障检测信号(否),则流程返回到第一步骤(START)。
在步骤S2中,电子控制单元17和27基于故障检测信号确定是否关断正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25以切换到开路状态。作为该确定的结果,如果电子控制单元17和27确定要切换(是),则流程进行到步骤S3。另一方面,如果确定不需要切换(否),则流程返回到第一步骤(START)。
在步骤S3中,电子控制单元17和27产生用于对正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25将连接电源线W3开路的指令值。正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25通过根据这些指令值关断的方式而被开路。结果,在第一电源系统10和第二电源系统20之间切断电。
这样,当电源11和21中的一个或电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23损坏或断裂并停止工作时,正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25通过执行从步骤S1到步骤S3的一系列步骤来切换至开路以便在第一电源系统10和第二电源系统20之间切断电。即使在这种情况下,即使来自电源11和21之一的电供应不可用,电也可从另一个电源11和21供应到辅机D2,比如构成与驱动系统相关的辅机,例如,与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等辅机的装置和设备。结果,无论损坏或断裂状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。
<功率半导体的补充电状态>
参照图3和图4,将描述当一个电源系统10和20的电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23断开时如何供电。图3是用于说明在图1所示的区域A1中电源线W11和W12如何发生断裂的示意图。图4是用于说明在图1中所示的区域A2中电源线W21和W22如何发生断裂的示意图。
如图3所示,在这种情况下,在第一电源系统10的第一和第二电源线W11和W12中发生断裂。在这种情况下,不从交流发电机11供电,并且电连接到第一电源系统10的辅机D1和D2可以原样停止。当电源线W11和W12损坏时,可能会出现异常电流。
因此,电子控制单元17和27根据由传感器检测的电源线W11和W12的断裂状态,产生用于将正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25切换为开路的指令值(关断)。然后,根据该指令值,正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25关断,并且连接电源线W3切换到开路状态。
结果,即使在第一电源系统10中来自交流发电机11的电供应不可用,来自铅蓄电池21的电供应也可以在第二电源系统20中保持。换句话说,即使来自电源11的电供应不可用,电也从电源21供应到辅机D2,比如构成与驱动系统相关的辅机,例如与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等辅机的装置和设备。结果,无论损坏或断裂状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。
接下来,将描述与图3不同的情况。
如图4所示,在这种情况下,在第二电源系统20的第一和第二电源线W21和W22中发生断裂。在这种情况下,存在随着当电源线W21和W22损坏,发生异常电流的可能性。
因此,电子控制单元17和27根据由传感器检测到的电源线W21和W22的断裂状态产生用于将正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25切换为开路的指令值(关断)。然后,根据该指令值,正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25关断,并且连接电源线W3切换到开路状态。
结果,即使在第二电源系统20中来自铅蓄电池21的电供应不可用,来自交流发电机11的电供应也在第一电源系统10中保持。换句话说,即使来自电源21的电供应不可用,电也从电源11连续供应到辅机D2,比如构成与驱动系统相关的辅机,例如与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等辅机的装置和设备。结果,无论损坏或断裂状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。
<本实施例的车辆电源系统的优点>
本实施例的车辆电源系统1包括安装在车辆V上的交流发电机11(第一电源),连接到交流发电机11并且设置在车辆V的区域A1、A3和A5(宽度方向或前后方向的一侧)上的第一电源系统10的电源线W11、W12和W13(第一电源线),安装在车辆V上的铅蓄电池21(不同于第一电源的第二电源),连接到铅蓄电池21并且设置在车辆V的A2、A4和A6(宽度方向或前后方向的另一侧)中的第二电源系统20的电源线W21、W22和W23(第二电源线),一端连接到第一电源系统10的电源线W11、W12和W13并且另一端连接到第二电源系统20的电源线W21、W22和W23的连接电源线W3(第三电源线),以及在连接电源线W3的短路和开路之间切换的功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)。因此,即使车辆V发生碰撞,也可以降低交流发电机11和铅蓄电池21或电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23同时都被损坏或断裂的风险,实现这些电源系统10和20之间的互补性以改善系统的电源冗余。可以减少要使用的电线的数量并简化布线以及减少系统的重量和成本。
特别地,根据本实施例的车辆电源系统1,第一和第二电源系统10和20的电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23(第一和第二电源线)在车辆V的宽度方向上彼此分开设置。因此,即使车辆V在前、后、左、右的任何位置碰撞,也可以防止交流发电机11、铅蓄电池21或其中的电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23同时断裂或损坏。结果,即使来自电源11和21之一的电供应不可用,电也从电源11和21中的另一个供应到辅机D2,比如构成与驱动系统相关的辅机,例如,与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等辅机的装置和设备。结果,无论损坏或断裂的状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。以这种方式,可以降低不向与驱动系统相关的辅机供电并且所有功能都停止的风险。
根据本实施例的车辆电源系统1,功率半导体配置有正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25,正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25中的一个设置在连接电源线W3(第三电源线)的一端侧,而正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25中的另一个设置在连接电源线W3的另一端侧。因此,即使向连接电源线W3供给大量电,也可以将电供应切换到连接电源线W3。
根据本实施例,车辆电源系统1还包括电连接到交流发电机11(第一电源)并且设置有正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25中的一个的第一电源系统10的第二电连接箱(第一电连接箱)14,以及电连接到铅蓄电池21(第二电源)并且设置有正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25的另一个的第二电源系统20的第二电连接箱24(第二电连接箱)。因此,可以通过电连接箱14和24从另一电源向所述多个辅机D1和D2、设备或等分配电。
根据本实施例的车辆电源系统1,电被供应到安装在车辆V上的多个辅机D1和D2,和多个辅机D1和D2的至少一部分,即辅机D2设置成分别从第一和第二电源系统10和20的两个电连接箱13、14、19、23、24和29(第一和第二电连接箱)供电。因此,例如,当辅机D2是与自动驾驶系统高度相关的系统、电动助力转向系统、防抱死制动系统、高级运动支持系统等时,即使来自电源11和21之一的电供应不可用,电也会从电源11和21的另一个直接供应。结果,无论损坏或断裂状态如何,都可以尽可能地避免自动驾驶系统的停止。
根据本实施例,车辆电源系统1还包括电子控制单元17和27(控制单元),用于根据检测到的车辆V的故障部件、交流发电机11或铅蓄电池21(第一或第二电源)的损坏状态、或第一或第二电源系统10、20的电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23(第一或第二电源线)的断裂状态,相对于功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)产生的用于在连接电源线W3(第三电源线)的短路和开路之间切换的指令值。功率半导体根据电子控制单元17和27的指令值在连接电源线W3的短路和开路之间切换。因此,电子控制单元17和27根据故障部分、损坏或断裂状态在功率半导体的短路和开路之间适当地切换,因此可以抑制功率半导体的不必要的切换。
也就是说,利用这样的结构,即使电源11和21的其中一个或其电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23由于车辆碰撞而停止工作,剩余的电源11和21和电源线W11、W12、W13、W21、W22和W23也允许系统整体起作用。换句话说,可以实现电源系统10和20之间的互补性,以改善系统的电源冗余。由于不需要将电源线从电源11和21直接延伸到安装在车辆V上的所有电连接箱13、14和19,因此可以省略一部分电源线并且简化布线以及减少系统的重量和成本。
尽管上面已经描述了具体实施例,但是本发明的各方面不限于这些实施例,并且可以适当地进行变化、改进等。
这里,分别在下面的[1]至[5]中简要概述了上述根据本发明的车辆电源系统的实施例的特征。
[1]一种车辆电源系统(1),包括:
安装在车辆(V)上的第一电源(交流发电机,11);
第一电源线(第一电源系统10的电源线W21、W22或W23),连接到第一电源(交流发电机11)并设置在车辆(V)的宽度方向或前后方向的一侧;
安装在车辆(V)上的第二电源(铅蓄电池21),与第一电源(交流发电机11)不同;
第二电源线(第二电源系统20的电源线W21、W22或W23),连接到第二电源(铅蓄电池21)并设置在车辆(V)的宽度方向或前后方向的另一侧;
第三电源线(连接电源线W3),其中一端连接到第一电源线(第一电源系统10的电源线W11、W12或W13)而另一端连接到第二电源线(第二电源系统20的电源线W21、W22或W23);和
功率半导体(正向功率MOSFET15或反向功率MOSFET25),其在第三电源线(连接电源线,W3)的短路和开路之间切换。
[2]根据[1]的车辆电源系统(1),
其中,功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)包括正向功率MOSFET(15)和反向功率MOSFET(25),和
其中,正向功率MOSFET(15)和反向功率MOSFET(25)中的一个设置在第三电源线(连接电源线W3)的一端侧,而正向功率MOSFET(15)和反向功率MOSFET(25)的另一个设置在第三电源线(连接电源线W3)的另一端侧。
[3]根据[2]所述的车辆电源系统(1),还包括:
第一电连接箱(第一电源系统10的第二电连接箱14),电连接到第一电源(交流发电机11)并设置有正向功率MOSFET(15)和反向功率MOSFET(25)中的一个;和
第二电连接箱(第二电源系统20的第二电连接箱24),电连接到第二电源(铅蓄电池21)并设置有正向功率MOSFET(15)和反向功率MOSFET中的另一个(25)。
[4]根据[3]的车辆电源系统(1),
其中,电供应到安装在车辆(V)上的多个辅机(D1和D2),和
其中,多个辅机(D1和D2)的至少一部分(D2)设置成使得从第一电连接箱和第二电连接箱供应电(第一电源系统10的第二电连接箱14和第二电源系统20的第二电连接箱24)。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的车辆电源系统(1),还包括:
控制单元(电子控制单元,17和27),其根据检测到的车辆(V)的故障部分、第一电源或第二电源(交流发电机11或铅蓄电池21)的损坏状态、或第一电源线或第二电源线(第一电源系统10的电源线W11、W12或W13或第二电源系统20的电源线W21、W22或W23)的断裂状态向功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)产生指令值,以用于在第三电源线(连接电源线W3)的短路和开路之间切换的,
其中,功率半导体(正向功率MOSFET15和反向功率MOSFET25)根据控制单元(电子控制单元17和27)的指令值在第三电源线(连接电源线W3)的短路和开路之间切换。
[参考数字和符号的描述]
1:车载电源系统
10:第一电源系统
11:交流发电机(第一电源)
12:继电器电路
13:第一电连接箱
14:第二电连接箱(第一电连接箱)
15:正向功率MOSFET
16:电源控制装置
17:电子控制单元(控制单元)
18:继电器电路
19:第三电连接箱
20:第二电源系统
21:铅蓄电池(第二电源)
22:继电器电路
23:第一电连接箱
24:第二电连接箱(第二电连接箱)
25:反向功率MOSFET
26:电源控制装置
27:电子控制单元(控制单元)
28:继电器电路
29:第三电连接箱
5:车载电源系统
51:交流发电机
52:铅蓄电池
53:第一电连接箱
54:第二电连接箱
55:第三电连接箱
56:第四电连接箱
57:第五电连接箱
58:第六电连接箱
59:继电器电路
60:锂离子电池
61:DC/DC转换器
62:配电箱
V:车辆
A1:区域(发动机舱左侧区域)
A2:区域(发动机舱右侧区域)
A3:区域(地板左侧区域)
A4:区域(地板右侧区域)
A5:区域(后部左侧区域)
A6:区域(后部右侧区域)
W:电源线
W11:第一电源线(第一电源线)
W12:第二电源线(第一电源线)
W13:第三电源线(第一电源线)
W21:第一电源线(第二电源线)
W22:第二电源线(第二电源线)
W23:第三电源线(第二电源线)
W3:连接电源线(第三电源线)
D1:辅机
D2:辅机

Claims (5)

1.一种车辆电源系统,包括:
安装在车辆上的第一电源;
第一电源线,连接到所述第一电源并设置在所述车辆的宽度方向或前后方向的一侧;
安装在车辆上的与所述第一电源不同的第二电源;
第二电源线,连接到所述第二电源并设置在所述车辆的宽度方向或前后方向的另一侧;
第三电源线,其中一端连接到所述第一电源线,另一端连接到所述第二电源线;和
功率半导体,其在所述第三电源线的短路和开路之间切换。
2.根据权利要求1所述的车辆电源系统,
其中,所述功率半导体包括正向功率MOSFET和反向功率MOSFET,和
其中,所述正向功率MOSFET和所述反向功率MOSFET中的一个设置在所述第三电源线的一端侧,而所述正向功率MOSFET和所述反向功率MOSFET的另一个设置在所述第三电源线的另一端侧。
3.根据权利要求2所述的车辆电源系统,还包括:
第一电连接箱,电连接到所述第一电源,并设置有所述正向功率MOSFET和所述反向功率MOSFET中的一个;和
第二电连接箱,电连接到所述第二电源,并设置有所述正向功率MOSFET和所述反向功率MOSFET中的另一个。
4.根据权利要求3所述的车辆电源系统,
其中,将电供应到安装在车辆上的多个辅机,和
其中,所述多个辅机的至少一部分设置成使得从所述第一电连接箱和所述第二电连接箱供应所述电。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆电源系统,还包括:
控制单元,其根据检测到的所述车辆的故障部分、所述第一电源或所述第二电源的损坏状态、或所述第一电源线或所述第二电源线的断裂状态,向所述功率半导体产生指令值,以用于在所述第三电源线的短路和开路之间切换,
其中,所述功率半导体根据所述控制单元的所述指令值,在所述第三电源线的短路和开路之间切换。
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