CN110843707A - 一种汽车电源分配系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种汽车电源分配系统,系统设有电源、中央网关和多个独立的域单元,每个域单元包括域控制器、电源分配单元和至少一个用电器件,每个所述域控制器均与中央网关通信,每个所述域控制器均与所属域单元内的电源分配单元通信并向电源分配单元发出所属域单元内用电器件的电源通断命令,所述电源分配单元执行电源通断命令,所述电源分配单元的电源输入端连接电源正极,所述电源分配单元的电源输出端连接所属域单元内的每个用电器件。电源分配系统采用分布式架构,可有效的降低系统成本,基于域控制器开发,可利用控制器算法优势,也能降低单件成本,采用智能控制电路,安全性提升明显,功能扩展较易,可支持2‑3代车型开发。

Description

一种汽车电源分配系统
技术领域
本发明涉及汽车电源分配技术领域。
背景技术
目前,汽车上使用的电源分配系统仍以较传统的电器盒为主,主要分为硬线式电器盒和PCB式电器盒两种。采用的技术较为传统,虽然在性价比方面仍保有较高的水平,但受限于物理规律局限,无法进一步的提升性能和降低成本。
现代电子技术日新月异,汽车技术明显的向智能化、网联化、自动化发展,车载电子设备数目不断突破记录,整车用电功率直线上升。对应的电源分配方面需求在数量上和质量上也逐步提高,长远看以前的技术无法再满足使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种基于域控制器架构的电源分配系统,以适应汽车电子设备的增加以及域控制器技术的应用。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种汽车电源分配系统,系统设有电源、中央网关和多个独立的域单元,每个域单元包括域控制器、电源分配单元和至少一个用电器件,每个所述域控制器均与中央网关通信,每个所述域控制器均与所属域单元内的电源分配单元通信并向电源分配单元发出所属域单元内用电器件的电源通断命令,所述电源分配单元执行电源通断命令,所述电源分配单元的电源输入端连接电源正极,所述电源分配单元的电源输出端连接所属域单元内的每个用电器件。
所述域单元至少包括动力总成域单元、底盘域单元和车身域单元。
每个所述域控制器均与所属域单元内每个用电器件通信。
所述电源分配单元包括CAN收发器、MCU芯片和多个HSD芯片,所述CAN收发器连接域控制器并通过CAN信号通信,所述CAN收发器输出转发信号至MCU芯片,所述MCU对信号进行运算、处理,针对需要进行动作的命令,发送驱动信号至相应的HSD芯片,所述HSD芯片根据指令接通或断开用电器的电源。
每个所述HSD芯片的电源输入由单个线束从电源正极直接取电,所述电源分配单元的壳体上固定有为每个HSD芯片配备的电源接口,所述HSD芯片的电源输出端连接相应用电器件。
所述电源分配单元内设有电流检测单元,所述电流检测单元对每个HSD芯片的电源回路进行监控,当发生过载、短路情况时将将检测信号输送至MCU芯片。
所述电源分配单元内设有温度传感器,所述温度传感器输出信号至MCU芯片。
本发明电源分配系统的适配与域控制器架构符合技术发展方向,功能集成度高,系统成本有明显优势,智能控制,电路安全可靠程度高。
此外,采用分布式架构,可有效的降低系统成本,基于域控制器开发,可利用控制器算法优势,也能降低单件成本,采用智能控制电路,安全性提升明显,功能扩展较易,可支持2-3代车型开发。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明:
图1为汽车电源分配系统原理图;
图2为电源分配单元原理图。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
为适应适应背景技术中提出的问题,整车电子技术提出并实践了分布式控制的架构,采用域控制器的方法,来简化电路、集中区域控制,降低整体电子系统的复杂程度。对应的电源分配系统,需要根据域控制器的架构,来进行重新的设计,采用智能化的技术,达到提升控制效率、提高能量传递、简化控制系统、降低系统成本的目的。
本发明是利用电子技术、汽车架构技术、软件编程技术、电源分配技术、电源计算技术、汽车布置技术、计算机仿真技术等,进行设计开发出一种功能满足要求、体积大小适中、成本较低的智能电源分配系统。汽车电路设计对车辆的电路安全、电路效率有直接的影响,同时对整车能耗、降重亦有一定的贡献
如图1所示,汽车电源分配系统设有电源、中央网关和多个独立的域单元,每个域单元包括域控制器、电源分配单元和至少一个用电器件,每个域控制器均与中央网关通信,每个域控制器均与所属域单元内的电源分配单元通信并向电源分配单元发出所属域单元内用电器件的电源通断命令,电源分配单元执行电源通断命令,电源分配单元的电源输入端连接电源正极,电源分配单元的电源输出端连接所属域单元内的每个用电器件。
该系统是基于域控制器架构的,域控制器有运算能力强大的特点,所以各个用电器相关控制策略及算法部分,均放在域控制器内完成,电源分配单元只作为执行单元起作用,执行命令由域控制器发出,智能电源分配系统具体控制每个用电器的电源通断。
整车域的划分及电器功能的分配,由负责电子架构的部门完成。此项工作作为智能电源分配系统设计的前提条件。电器功能分配时要注意考虑负载均衡的原则,尽量将大负载均匀的分布在各个域,避免过于集中带来的局部负载过大问题。同时考虑到负载的重要程度不同,将高安全等级和低安全等级的负载放置在不同域。其他设计原则由架构部门把握,在此不做详细赘述。
域单元至少包括动力总成域单元、底盘域单元和车身域单元,各个域的电源分配单元考虑到具体的功能差异,可以做成不同的分配系统,但仍强烈建议做成统一的硬件平台,由软件来实施差异。这样总体的投入最少,单车的开发成本有所降低,且单件成本得到有效控制。具体分析各个域的功能,以最多的需求为基础,设计匹配的硬件电路,充分考虑复用的可能性。同时需要评估未来3-5年内,电器功能的升级需求,做好相应的硬件空间预留
如图2所示,电源分配单元主要由MCU芯片、CAN收发器、HSD芯片、驱动电路、保护电路、检测电路、接口等组成,电源分配单元包括CAN收发器、MCU芯片和多个HSD芯片,CAN收发器连接域控制器并通过CAN信号通信,CAN收发器输出转发信号至MCU芯片,MCU对信号进行运算、处理,针对需要进行动作的命令,发送驱动信号至相应的HSD芯片,HSD芯片根据指令接通或断开用电器的电源。
外部操作信号、传感器信号等通过域控制器的分析计算,形成明确的、唯一的、可执行的信号,通过CAN传输给智能电源分配系统。CAN收发器接收并转发信号至MCU芯片。MCU对信号进行运算、处理,针对需要进行动作的命令,发送驱动信号至HSD芯片。HSD芯片根据指令接通或断开用电器的电源。电流检测电路对电源回路进行监控,在发生过载、短路等异常情况下,通知MCU关闭驱动信号。
每个HSD芯片的电源输入由单个线束从电源正极直接取电,电源分配单元的壳体上固定有为每个HSD芯片配备的电源接口,HSD芯片的电源输出端连接相应用电器件。电源输入由单个线束从蓄电池正极直接取电,通过接口连接到智能电源分配系统。从而取代了各个用电器均从前舱取电的多回路的复杂电源系统,有效的降低了线束成本。就近取电对于线束的防护和可靠性也产生了较大的好处。
电源分配单元采用了HSD芯片控制负载,取消了传统的保险丝和继电器。这样回路电流可以实现实时监控、过载保护,也不需要额外预留较大的设计余量,线束可以进一步的降低规格和成本。在可靠性上,电子器件也相较于传统机械器件有更高的寿命。软件上较为简单,重点在于安全性的考虑。各种电器负载的电流特性不同,对应的电流波形及参数需要设置,防止因为参数波动而导致的误判断。同时,在过载、短路等情况下,要及时关断电路。
电源分配单元的器件选型均需要遵循车载器件的标准,不能使用非车规件。最终产品的发布需经过完整的验证流程,由主机厂依据各自标准实施。仿真需要针对负载电流开展,模拟实际工况,确认温度范围在可接受的范围内。在开发过程中,需要开展实物试验验证,再次确认温度没有超出限值。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车电源分配系统,其特征在于:系统设有电源、中央网关和多个独立的域单元,每个域单元包括域控制器、电源分配单元和至少一个用电器件,每个所述域控制器均与中央网关通信,每个所述域控制器均与所属域单元内的电源分配单元通信并向电源分配单元发出所属域单元内用电器件的电源通断命令,所述电源分配单元执行电源通断命令,所述电源分配单元的电源输入端连接电源正极,所述电源分配单元的电源输出端连接所属域单元内的每个用电器件。
2.根据权利要求1所述的汽车电源分配系统,其特征在于:所述域单元至少包括动力总成域单元、底盘域单元和车身域单元。
3.根据权利要求2所述的汽车电源分配系统,其特征在于:每个所述域控制器均与所属域单元内每个用电器件通信。
4.根据权利要求1、2或3所述的汽车电源分配系统,其特征在于:所述电源分配单元包括CAN收发器、MCU芯片和多个HSD芯片,所述CAN收发器连接域控制器并通过CAN信号通信,所述CAN收发器输出转发信号至MCU芯片,所述MCU对信号进行运算、处理,针对需要进行动作的命令,发送驱动信号至相应的HSD芯片,所述HSD芯片根据指令接通或断开用电器的电源。
5.根据权利要求4所述的汽车电源分配系统,其特征在于:每个所述HSD芯片的电源输入由单个线束从电源正极直接取电,所述电源分配单元的壳体上固定有为每个HSD芯片配备的电源接口,所述HSD芯片的电源输出端连接相应用电器件。
6.根据权利要求5所述的汽车电源分配系统,其特征在于:所述电源分配单元内设有电流检测单元,所述电流检测单元对每个HSD芯片的电源回路进行监控,当发生过载、短路情况时将将检测信号输送至MCU芯片。
7.根据权利要求5或6所述的汽车电源分配系统,其特征在于:所述电源分配单元内设有温度传感器,所述温度传感器输出信号至MCU芯片。
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