CN111572477A - 车辆电源系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆电源系统，包括：供电路径；以及ECU，基于低于负载的最低工作电压和与供电路径相关的电压的设定值，将发生在供电路径的一部分中的故障发生部分与供电路径分离。该设定值设定在与供电路径相关的电压的正常范围内。供电路径包括连接到负载的多个电连接单元和以环形连接每个电连接单元的多条连接配线。在与每条连接配线相关的电压的一部分等于或低于设定值的情况下，控制单元经由与每条连接配线相关的电压的另一部分向负载供电。

Description

车辆电源系统
技术领域
本公开涉及一种车辆电源系统。
背景技术
在现有技术中，通过诸如接线盒的电连接单元将车辆电源系统分配到多个分配路径，并且将负载连接到每个分配路径。因此，从安装在车辆上的电源提供的电力经由多个分配路径中的每一个被提供给每个负载。因此，如果分配路径的一部分发生故障，则由于不向连接到该分配路径的一部分的负载供给电力，因此提出了构成以环形连接多个电连接单元中的每一个的供电路径，然后当发生短路时通过分离短路部分来向每个负载供电(例如，参见专利文献1)。
引用文件列表
专利文献
专利文献1：JP-A-H10-262330。
发明内容
然而，在如专利文献1所述的现有技术中，基于流过每个电连接单元的电流的大小来检测过电流，并且基于流过每个电连接单元的电流的方向来指定异常部分。因此，尽管可以检测到供电路径的短路并且可以将短路部分从供电路径分离，但是由于未检测到输入到电连接单元的电流的大小与从电连接单元输出的电流的大小之间的波动量，所以不能检测到在供电路径中发生的接地故障，并且接地故障部分不能从供电路径分离。另外，专利文献1中，除了检测每个电连接单元中电流的大小和方向的电路外，还提供了一种监视电压以进行断线检测的电路，但是前提是仅在一部分供电路径中检测到断开的发生，并且在每个电连接单元中检测并配合电流的大小和方向。
本公开鉴于这种情况做出，并且即使在供电路径的一部分中发生接地故障，也可以向负载供电。
根据本公开的一方面的车辆电源系统是一种将从电源供应的电力分配给负载的车辆电源系统。所述车辆电源系统包括：供电路径，将从所述电源提供的电力提供给所述负载；和控制单元，基于低于所述负载的最低工作电压的设定值和与所述供电路径相关的电压，将发生在所述供电路径的一部分中的故障发生部分与所述供电路径分离。所述设定值设定在与所述供电路径相关的电压的正常范围内，所述供电路径包括连接到所述负载的多个电连接单元和以环形连接每个所述电连接单元的多条连接配线。在与每条连接配线相关的电压的一部分等于或低于所述设定值的情况下，所述控制单元经由与每条连接配线相关的电压的另一部分向所述负载供电。
在根据本公开的一方面的车辆电源系统中，优选地，每个电连接单元包括：第一电压传感器；第一切断开关，与所述第一电压传感器相邻并串联连接；第二切断开关，与所述第一切断开关串联连接；第二电压传感器，与所述第二切断开关相邻并串联连接。所述连接配线将包括在与所述电连接单元中的另一个相邻的所述电连接单元中的一个中的第一电压传感器、和包括在所述电连接单元中的所述另一个中的第二电压传感器连接。所述控制单元将检测出由每个所述电连接单元中的所述第一电压传感器检测到的等于或低于所述设定值的电压中的最低电压的所述第一电压传感器相邻的所述第一切断开关断开，并且将检测出由每个所述电连接单元中的所述第二电压传感器检测到的电压中的最低电压的所述第二电压传感器相邻的所述第二切断开关断开。
优选地，根据本公开的一方面的车辆电源系统还包括：内部配线，串联连接所述第一切断开关和所述第二切断开关；以及分支配线，从所述内部配线分支设置并连接到所述负载。
根据本公开的一方面，即使接地故障发生在电力供应路径的一部分中，也可以将电力供应到负载。
附图说明
图1是示出根据应用了本公开的实施例的车辆电源系统的示例图。
图2是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时的电流路径的示例图。
图3是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时第一切断开关处于断开状态的示例图。
图4是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时与第一切断开关相关联的电流路径处于断开状态的示例图。
图5是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时第二切断开关处于断开状态并且第一切断开关处于断开状态的示例图。
图6是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时的控制示例的流程图。
具体实施方式
在下文中，将基于附图描述本公开的实施例，但是本公开不限于以下实施例。
图1是示出根据应用了本公开的实施例的车辆电源系统的示例图。车辆电源系统将从电源供应的电力分配给负载，并被设置在车辆1中。车辆1包括ECU2、交流发电机3、电池4、供电路径5等。ECU2例如控制稍后将详细描述的供电路径5，并且用作控制单元。交流发电机3由发动机(未示出)驱动旋转，并产生交流电。交流发电机3产生的电力作为充电电力被提供给电池4。交流发电机3连接到电池4的上游侧，供电路径5连接到电池4的下游侧。供电路径5将从用作电源的电池4提供的电力提供给负载。供电路径5连接到正常负载，例如车头和尾灯、喇叭、仪表盘中的仪表、附件和室内灯(均未示出)。ECU2也作为负载之一连接。
另外，尽管图1示出了一个示例，其中一个电池4被安装在车辆1上以用作电源，当然多个电池4也可以被安装在车辆1上。只要其用作电源，不限于电池4，并且可以是诸如电容、电容器，二次电池单元和薄板电池之类的可以存储电力的装置。
供电路径5包括主配线Lm、连接配线Ls_1、连接配线Ls_2、连接配线Ls_3、连接配线Ls_4、电连接单元8A、电连接单元8B、电连接单元8C和电连接单元8D。除非特别限定，通常将连接配线Ls_1、连接配线Ls_2、连接配线Ls_3和连接配线Ls_4中的任何一条称为连接配线Ls。通常将电连接单元8A、电连接单元8B、电连接单元8C和电连接单元8D中的任何一个称为电连接单元8。电连接单元8连接到负载。此外，作为负载之一，ECU2至少连接到电连接单元8A至8D中的任何一个。连接配线Ls以环形连接每个电连接单元8A至8D。经由主配线Lm从电池4向环状连接的各电连接单元
Figure BDA0002366303570000041
供电。
电连接单元8可以仅需要具有诸如接线盒、保险丝盒和继电器盒的电路结构，只要其具有电连接盒的功能即可。电连接单元8A包括第一电压传感器V1_1、第一切断开关S1_1、第二切断开关S2_1和第二电压传感器V2_1。第一切断开关S1_1与第一电压传感器V1_1相邻并串联连接。第二切断开关S2_1与第一切断开关S1_1串联连接。第二电压传感器V2_1与第二切断开关S2_1相邻并串联连接。
电连接单元8B包括第一电压传感器V1_2、第一切断开关S1_2、第二切断开关S2_2和第二电压传感器V2_2。第一切断开关S1_2与第一电压传感器V1_2相邻地串联连接。第二切断开关S2_2与第一切断开关S1_2串联连接。第二电压传感器V2_2与第二切断开关S2_2相邻地串联连接。
电连接单元8C包括第一电压传感器V1_3、第一切断开关S1_3、第二切断开关S2_3和第二电压传感器V2_3。第一切断开关S1_3与第一电压传感器V1_3相邻串联。第二切断开关S2_3与第一切断开关S1_3串联连接。第二电压传感器V2_3与第二切断开关S2_3相邻串联。
电连接单元8D包括第一电压传感器V1_4、第一切断开关S1_4、第二切断开关S2_4和第二电压传感器V2_4。第一切断开关S1_4与第一电压传感器V1_4相邻串联。第二切断开关S2_4与第一切断开关S1_4串联连接。第二电压传感器V2_4与第二切断开关S2_4相邻串联。
除非特别限定，通常将第一切断开关S1_1至S1_4中的任何一个称为第一切断开关S1。除非特别限定，通常将第二切断开关S2_1至S2_4中的任何一个称为第二切断开关S2。除非特别限定，通常将第一电压传感器V1_1至V1_4中的任何一个称为第一电压传感器V1。除非特别限定，通常将第二电压传感器V2_1至V2_4中的任何一个称为第二电压传感器V2。
即，电连接单元8A至8D中的每一个包括第一电压传感器V1、与第一电压传感器V1相邻并串联连接的第一切断开关S1、与第一切断开关S1串联连接的第二切断开关S2、以及与第二切断开关S2相邻地连接的第二电压传感器V2。
第二电压传感器V2_1经由连接配线Ls_1与第一电压传感器V1_2连接。第二电压传感器V2_2经由连接配线Ls_2与第一电压传感器V1_3连接。第二电压传感器V2_3经由连接配线Ls_3与第一电压传感器V1_4连接。第二电压传感器V2_4经由连接配线Ls_4与第一电压传感器V1_1连接。即，连接配线Ls将包括在电连接单元8A至8D中的每一个的相邻的一部分中的第一电压传感器V1和、包括在其另一部分中的第二电压传感器V2连接。
在第一切断开关S1_1和第二切断开关S2_1之间设置内部配线Li_1。内部配线Li_1串联连接第一切断开关S1_1和第二切断开关S2_1。在内部配线Li_1中设置了三个分支配线Lb_1。分支配线Lb_1通过从内部配线Li_1分支设置，并与负载连接。
在第一切断开关S1_2和第二切断开关S2_2之间设置内部配线Li_2。内部配线Li_2串联连接第一切断开关S1_2和第二切断开关S2_2。在内部配线Li_2中设置了三个分支配线Lb_2。分支配线Lb_2通过从内部配线Li_2分支设置，并与负载连接。
在第一切断开关S1_3与第二切断开关S2_3之间设置内部配线Li_3。内部配线Li_3串联连接第一切断开关S1_3和第二切断开关S2_3。在内部配线Li_3中设置了三个分支配线Lb_3。分支配线Lb_3通过从内部配线Li_3分支设置，并与负载连接。
在第一切断开关S1_4和第二切断开关S2_4之间设置内部配线Li_4。内部配线Li_4串联连接第一切断开关S1_4和第二切断开关S2_4。在内部配线Li_4中设置了三个分支配线Lb_4。分支配线Lb_4通过从内部配线Li_4分支设置，并与负载连接。
除非特别限定，通常将内部配线Li_1到内部配线Li_4中的任何一条称为内部配线Li。除非特别限定，通常将分支配线Lb_1至Lb_4中的任何一条称为分支配线Lb。另外，由于当通过任何连接配线Ls检测到接地故障时第一切断开关S1需要高速工作，因此第一切断开关S1由半导体继电器构成。
主开关Sm设置在电连接单元8A中。然而，主开关Sm也可以设置在电连接单元8D中而不是电连接单元8A中。即，主开关Sm仅需要设置在与主配线Lm并联连接的电连接单元8中。因此，例如，在电路结构中，如果电连接单元8B和电连接单元8C与主配线Lm并联连接，则仅需要将主开关Sm设置在电连接单元8B和电连接单元8C中的任何一个中。在电路结构中，如果电连接单元8C和电连接单元8D与主配线Lm并联连接，则仅需要将主开关Sm设置在电连接单元8C和电连接单元8D中的任何一个中。在电路结构中，如果电连接单元8A和电连接单元8B与主配线Lm并联连接，则仅需要将主开关Sm设置在电连接单元8A和电连接单元8B中的任何一个中。
在如上所述的电路结构中，即使在供电路径5的一部分中发生接地故障，也可以使该部分脱离，并且其中供电路径5的另一部分向负载供电的电路结构是可能的。具体而言，在第二电压传感器V2_1与第一电压传感器V1_2之间设置连接配线Ls_1。即，连接配线Ls_1连接在第二切断开关S2_1与第一切断开关S1_2之间。因此，如果将第二切断开关S2_1和第一切断开关S1_2中的每一个控制为断开状态，则连接配线Ls_1与供电路径5分离。即使连接配线Ls_1从供电路径5分离，也可以形成经由电连接单元8A从主配线Lm向负载供给电力的电路结构和经由电连接单元8D、8C和8B中的每一个从主配线Lm向负载供给电力的电路结构，从而可以向电连接单元8A至8D中的每一个供电。因此，可以经由电连接单元8A至8D中的每一个向负载供电。
类似地，在第二电压传感器V2_2和第一电压传感器V1_3之间设置连接配线Ls_2。即，连接配线Ls_2连接在第二切断开关S2_2和第一切断开关S1_3之间。因此，如果将第二切断开关S2_2和第一切断开关S1_3中的每一个控制为断开状态，则连接配线Ls_2与供电路径5分离。即使连接配线Ls_2从供电路径5分离，也可以形成经由电连接单元8A和8B的每一个从主配线Lm向负载供给电力的电路结构和经由电连接单元8D和8C中的每一个从主配线Lm向负载供给电力的电路结构，从而可以向电连接单元8A至8D中的每一个供电。因此，可以经由电连接单元8A至8D中的每一个向负载供电。
类似地，在第二电压传感器V2_3和第一电压传感器V1_4之间设置连接配线Ls_3。即，连接配线Ls_3连接在第二切断开关S2_3和第一切断开关S1_4之间。因此，如果将第二切断开关S2_3和第一切断开关S1_4中的每一个控制为断开状态，则连接配线Ls_3从供电路径5分离。即使连接配线Ls_3从供电路径5分离，也可以形成经由电连接单元8A至8C中的每一个从主配线Lm向负载供给电力的电路结构和经由电连接单元8D从主配线Lm向负载供给电力的电路结构，从而可以向电连接单元8A至8D中的每一个供电。因此，可以经由电连接单元8A至8D中的每一个向负载供电。
类似地，在第二电压传感器V2_4和第一电压传感器V1_1之间设置连接配线Ls_4。即，连接配线Ls_4连接在第二切断开关S2_4和第一切断开关S1_1之间。因此，如果将第二切断开关S2_4和第一切断开关S1_1中的每一个控制为断开状态，则连接配线Ls_4从供电路径5分离。即使连接配线Ls_4从供电路径5分离，也可以形成经由电连接单元8A至8D中的每一个从主配线Lm向负载供电的电路结构，从而可以向电连接单元8A至8D中的每一个供电。因此，可以经由电连接单元8A至8D中的每一个向负载供电。
用于形成上述电路结构的控制将具体描述。由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2中的每一个检测的电压提供给图1中的ECU2。ECU2可以通过将控制信号提供给第一切断开关S1和第二切断开关S2中的每一个来将第一切断开关S1和第二切断开关S2中的每一个控制为断开状态或闭合状态。根据从ECU2提供的控制信号控制第一切断开关S1和第二切断开关S2中的每一个的门电路未示出。
基于设定值和与供电路径5相关的电压，EUC2将在供电路径5的一部分中产生的故障发生部分与供电路径5分离。设定值是低于负载的最低工作电压的值，并且被设定在与供电路径5相关的电压的正常范围内。例如，如果电池4是12V系统，则包括ECU2在内的负载的最低工作电压大约为8V至9V。因此，如果供电路径5是正常的，则由于与供电路径5相关的电压不会变为7V或更小，因此只需将设定值设定为低于最低工作电压的电压，例如大约7V。
当与每条连接配线Ls相关的一部分电压等于或低于设定值时，ECU2经由其另一部分向负载供电。具体地，在电连接单元8A至8D的每一个中，ECU2将检测出由第一电压传感器V1检测的等于或低于设定值的电压中的最低电压的第一电压传感器V1相邻的第一切断开关S1断开。另外，ECU2将检测出由第二电压传感器V2检测到的电压中的最低电压的第二电压传感器V2相邻的第二切断开关S2断开。
接下来，将参照图2至图5描述具体的电路结构。图2是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时的电流路径的示例图。图3是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时第一切断开关S1_4处于断开状态的示例图。在图2的示例中，接地故障发生在连接配线Ls_3中，并且电流流过主配线Lm、连接配线Ls_4、电连接单元8D和连接配线Ls_3至框架地线(未示出)。因此，在第一电压传感器V1和第二电压传感器V2中，由电连接单元8的电连接单元8D中包括的第一电压传感器V1_4检测到的电压最低。在这种情况下，如图3所示，与第一电压传感器V1_4相邻的第一切断开关S1_4被控制为断开状态。
图4是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时第一切断开关S1_4处于断开状态时的电流路径的示例图。图5是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时第二切断开关S2_3处于断开状态同时第一切断开关S1_4处于断开状态的示例图。如图4所示，由于接地故障发生在连接配线Ls_3上，电流通过主配线Lm、电连接单元8A、连接配线Ls_1、电连接单元8B、连接配线Ls_2、电连接单元8B和连接配线Ls_3流到框架地线(未示出)。因此，在第一电压传感器V1和第二电压传感器V2中，由电连接单元8的电连接单元8C中包括的第二电压传感器V2_3检测到的电压最低。在这种情况下，如图5所示，与第二电压传感器V2_3相邻的第二切断开关S2_3被控制为断开状态。
接下来，将使用图6描述具体操作。图6是示出根据应用了本公开的实施例的当发生接地故障时的控制示例的流程图。在步骤S11中，ECU2监视由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2检测到的电压，并且流程进入到步骤S12。在步骤S12中，ECU2确定在每个电连接单元8A至8D中由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2检测到的电压是否等于或低于设定值。当ECU2确定在每个电连接单元8A至8D中由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2检测到的电压等于或低于设定值时(步骤S12；是)，流程进入到步骤S13。当ECU2确定在每个电连接单元8A至8D中由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2检测到的电压不等于或低于设定值时(步骤S12；否)，流程返回步骤S11。
在步骤S13中，ECU2确定第一电压传感器V1是否检测到等于或低于设定值的电压中的最低电压。当ECU2确定第一电压传感器V1检测到等于或低于设定值的电压中的最低电压时(步骤S13；是)，流程进入到步骤S14。当ECU2确定第一电压传感器V1没有检测到等于或低于设定值的电压中的最低电压时，即，当第二电压传感器V2检测到最低电压时(步骤S13；否)，流程进入到步骤S15。在步骤S14中，ECU2断开与检测到最低电压的第一电压传感器V1相邻的第一切断开关S1，然后流程进入到步骤S16。在步骤S15中，ECU2断开与检测到最低电压的第二电压传感器V2相邻的第二切断开关S2，然后流程进入到步骤S16。
在步骤S16中，ECU2监视由第一电压传感器V1和第二电压传感器V2检测到的电压，并且流程进入到步骤S17。在步骤S17中，ECU2确定第一切断开关S1是否处于断开状态。当ECU2确定第一切断开关S1处于断开状态时(步骤S17；是)，流程进入到步骤S18。当ECU2确定第一切断开关S1未处于断开状态时(步骤S17；否)，流程进入到步骤S19。在步骤S18中，ECU2断开与检测到最低电压的第二电压传感器V2相邻的第二切断开关S2，并且流程结束。在步骤S19中，ECU2断开与检测到最低电压的第一电压传感器V1相邻的第一切断开关S1，并且流程结束。
根据以上描述，当与以环形连接的每个电连接单元8A至8D的多条连接配线Ls_1至Ls_4中的每个相关的一部分电压等于或低于设定值时，电力通过另一部分提供给负载。如果与连接配线Ls相关的电压的一部分变得等于或低于设定值，则发生接地故障。因此，由于经由与连接配线Ls相关的电压的另一部分向负载供电，因此经由未发生接地故障的连接配线Ls向负载供电。因此，即使在供电路径5的一部分中发生接地故障，也可以将电力提供给负载。由于接地故障仅通过电压的大小关系来检测，因此在供电路径5中不需要用于检测电流方向的电路。
在本实施例中，在每个电连接单元8A至8D中，将检测出在第一电压传感器V1检测到的等于或低于设定值的电压中最低电压的第一电压传感器V1相邻的第一切断开关S1设置为切断状态，并且将检测出在第二电压传感器V2检测到的电压中的最低电压的第二电压传感器V2相邻的第二个切断开关S2设置为切断状态。因此，能够将发生了接地故障的连接配线Ls与其他连接配线Ls分离。因此，由于故障部分可以从供电路径5上分离，因此可以将与供电路径5相关的电压恢复到正常电压，并返回到向负载供电的状态。
在本实施例中，分支布线Lb通过连接第一个切断开关S1和第二切断开关S2的分支Li设置，并连接到负载。因此，即使每个电连接单元8将第一切断开关S1和第二切断开关S2中的任何一个控制为断开状态，分支配线Lb也连接至负载，从而向负载供电。因此，可以可靠地向负载供电。
尽管以上已经基于实施例描述了应用本公开的车辆电源系统，但是本公开不限于此，并且可以在不脱离本公开的精神的情况下进行改变。
例如，在本实施例中，已经描述了其中每三条分支配线Lb从内部配线Li分支的电路结构，但是本公开不特别限于此。例如，可能存在如下电路结构：分支配线Lb_1从内部配线Li_1分支成一条，分支配线Lb_2从内部配线Li_2分支成两条，分支配线Lb_3从内部配线Li_3分支成五条，分支配线Lb_4从内部配线Li_4分支成三条。
例如，在本实施例中，已经描述了其中四个电连接单元8经由连接配线Ls以环形连接的电路结构，但是本公开不特别限定于此。例如，可以存在其中经由连接配线Ls以环形连接五个或以上的电连接单元8或三个或以下的电连接单元8的电路结构。也就是说，仅需要其中至少两个电连接单元8以环形连接的电路结构。
例如，在本实施例中，已经描述了其中在任何电连接单元8中提供主开关Sm的电路结构，但是本公开不特别限定于此。例如，可以存在其中主开关Sm包括在主配线Lm中的电路结构。如果是其中主开关Sm包括在主配线Lm中的电路结构，则主开关Sm可以不设置在任何电连接单元8中。

Claims (3)

1.一种车辆电源系统，用于将从电源提供的电力分配给负载，所述车辆电源系统包括：
供电路径，将从所述电源提供的电力提供给所述负载；和
控制单元，基于低于所述负载的最低工作电压的设定值和与所述供电路径相关的电压，将发生在所述供电路径的一部分中的故障发生部分与所述供电路径分离，
其中，所述设定值设定在与所述供电路径相关的电压的正常范围内，
其中，所述供电路径包括连接到所述负载的多个电连接单元和将每个所述电连接单元连接为环形的多条连接配线，以及
其中，在与每条所述连接配线相关的电压的一部分等于或低于所述设定值的情况下，所述控制单元经由与每条所述连接配线相关的电压的另一部分向所述负载供电。
2.根据权利要求1所述的车辆电源系统，其中，
每个所述电连接单元包括：
第一电压传感器；
第一切断开关，与所述第一电压传感器相邻并串联连接；
第二切断开关，与所述第一切断开关串联连接；和
第二电压传感器，与所述第二切断开关相邻并串联连接，
所述连接配线将包括在与所述电连接单元中的另一个相邻的所述电连接单元中的一个中的第一电压传感器、和包括在所述电连接单元中的所述另一个中的第二电压传感器连接，以及
所述控制单元将检测出由每个所述电连接单元中的所述第一电压传感器检测到的等于或低于所述设定值的电压中的最低电压的所述第一电压传感器相邻的所述第一切断开关断开，并且将检测出由每个所述电连接单元中的所述第二电压传感器检测到的电压中的最低电压的所述第二电压传感器相邻的所述第二切断开关断开。
3.根据权利要求2所述的车辆电源系统，还包括
内部配线，串联连接所述第一切断开关和所述第二切断开关；和
分支配线，从所述内部配线分支并连接到所述负载。
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