CN112243556A - 车辆电气系统中的dc/dc转换器过载管理 - Google Patents

车辆电气系统中的dc/dc转换器过载管理 Download PDF

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Abstract

提供了一种操作电气系统的方法，该电气系统包括被配置成供应第一电压电平的第一DC电压的电源、以及耦接到该电源并配置成供应第二DC电压的DC/DC转换器。该方法包括：监视由DC/DC转换器供应的电流的电平；基于对电流水平的监视，确定DC/DC转换器处于饱和；以及响应于确定DC/DC转换器处于饱和，调节由DC/DC转换器输出的电压水平。公开了相关的DC/DC转换器和车辆电气系统。

Description

车辆电气系统中的DC/DC转换器过载管理
技术领域
本发明构思涉及车辆电气系统，尤其涉及用于车辆的双电压电池系统。
背景技术
一些车辆，包括重型工程车辆、公共汽车和卡车，可能包括能够以不同电压电平供应电流的多电压电气系统。例如，车辆中的双电压电气系统可以供应24伏(24V)和12伏(12V)两者的电流，用于为车辆中的各种负载供电。双电压车辆电气系统如图1所示。如其中所示，电气系统包括第一和第二12伏(12V)电池——即，串联布置以提供总共24伏的下电池和上电池，来为24V负载供电。当车辆的发动机运转时，电池可以由与电池并联连接的24伏交流发电机充电。
在图1所示的系统中，在上电池的正极端子处供应24伏，而在下电池的正极端子处供应12伏。但是，也可以使用DC/DC降压转换器为12伏负载供电，该DC/DC降压转换器由上电池供应的24伏和/或24伏交流发电机供电。
发明内容
根据一些实施例，提供一种操作车辆电气系统的方法，该车辆电气系统包括被配置成以第一电压电平供应第一DC电压的电源以及耦接到电源并被配置成以不同于第一电压电平的第二电压电平供应第二DC电压的DC/DC转换器。该方法包括：监视由DC/DC转换器供应的电流水平；基于对电流水平的监视，确定DC/DC转换器处于饱和；以及响应于确定DC/DC转换器处于饱和，调节由DC/DC转换器输出的电压水平。
根据另一实施例，提供一种操作DC/DC转换器的方法，该DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，多个输出线中的每个具有相应的优先级。该方法包括：从电气控制单元接收切断请求；选择多个输出线当中、具有最低优先级的多个输出线中的一个；以及禁用多个输出线中的所选择的一个。
另一实施例提供一种操作DC/DC转换器的方法，该DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，多个输出线中的每个具有相应的优先级。该方法包括：从电气控制单元接收切断请求，其中，切断请求包括请求级；选择多个输出线中的一个；确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于请求级；以及响应于确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于请求级，禁用多个输出线中的所选择的一个。
根据一些实施例的一种车辆电气系统包括：DC电压电源，被配置为供应具有第一输出电压电平的第一输出电压；DC/DC转换器，被耦接到DC电压电源并且被配置为供应具有与第一输出电压电平不同的第二输出电压电平的第一输出电压；电气控制单元，被耦接至DC/DC转换器，并且包括微控制器，微控制器被编程以执行以下操作：监视由DC/DC转换器供应的电流水平；基于对电流水平的监视，确定DC/DC转换器处于饱和；以及响应于确定DC/DC转换器处于饱和，调节由DC/DC转换器输出的电压水平。
根据一些实施例的一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器，包括：控制器；以及多个输出线，被耦接到控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压。该控制器被配置为：从电气控制单元接收切断请求；响应于切断请求，选择多个电流和电压调整单元当中、具有最低优先级的多个输出线中的一个；以及禁用多个输出线中的所选择的一个。
根据一些实施例的一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器包括控制器；以及多个输出线，被耦接到控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压。该控制器被配置为：从电气控制单元接收切断请求，该切断请求包括请求级；选择多个输出线中的一个；确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于请求级；以及响应于确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于请求级，禁用多个输出线中的所选择的一个。
用于操作车辆电气系统的其他系统/方法通过阅读以下附图对于本领域技术人员将是或变得显而易见，并且应当被包括在本说明书中并受所附权利要求保护。此外，除非明确排除，否则旨在可以以任何方式和/或组合单独地或组合地实现本文公开的所有实施例。
各方面
根据一个方面，提供一种操作电气系统的方法，该电气系统包括被配置成以第一电压电平供应第一DC电压的电源以及耦接到电源并被配置成以不同于第一电压电平的第二电压电平供应第二DC电压的DC/DC转换器。该方法包括：监视由DC/DC转换器供应的电流水平；基于对电流水平的监视，确定DC/DC转换器处于饱和；以及响应于确定DC/DC转换器处于饱和，调节由DC/DC转换器输出的电压水平。
根据一个方面，调节由DC/DC转换器输出的电压水平包括：增加由DC/DC转换器输出的电压水平，以减小连接到DC/DC转换器的负载对由DC/DC转换器输出的电流的消耗。
根据方面，监视由DC/DC转换器供应的电流水平包括：从DC/DC转换器接收指示由DC/DC转换器供应的电流水平的数据信号。
根据方面，数据信号包括负载百分比指示符，负载百分比指示符指示由DC/DC转换器供应的电力相对于最大电力水平的百分比。
根据方面，经由控制器局域网CAN、或本地互连网络LIN、数据总线来提供数据信号。
根据方面，DC/DC转换器被配置为向多个独立电气负载供应电力，并且调节由DC/DC转换器输出的电压水平包括：选择性地调节由DC/DC转换器输出到多个独立电气负载的电压水平。
根据方面，调节由DC/DC转换器输出的电压水平包括：选择性地禁用供应给多个独立电气负载中的一个的电力。
根据方面，该方法可以进一步包括响应于确定DC/DC转换器处于饱和，选择性地调节由DC/DC转换器输出到多个独立电气负载中的一个的电流水平。
根据方面，车辆电气系统包括电池电源，以及该方法可以进一步包括测量电池电源的充电状态；其中，基于电池电源的充电状态，执行选择性地禁用多个独立电气负载中的一个。
根据方面，多个独立电气负载中的每个具有指配优先级，并且基于指配给多个独立电气负载中的一个的优先级，另外地执行选择性地禁用多个独立电气负载中的一个。
根据方面，选择性地调节由DC/DC转换器输出到多个独立电气负载的电压水平包括：平衡输出到多个独立电气负载中的每个的电力水平。
根据方面，调节由DC/DC转换器输出的电压水平包括将切断请求发送到DC/DC转换器。
根据方面，切断请求包括优先级。
根据方面，优先级基于以下至少一项：耦接到DC/DC转换器的电池的充电状态SOC、被切断的负载的负载功能、和/或DC/DC转换器的过电流状况的严重性。
根据方面，提供一种操作DC/DC转换器的方法，该DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，多个输出线中的每个具有相应的优先级。该方法包括：从电气控制单元接收切断请求；选择多个输出线当中、具有最低优先级的多个输出线中的一个；以及禁用多个输出线中的所选择的一个。
根据方面，DC/DC转换器包括多个电流和电压调整单元，电流和电压调整单元响应于通过多个输出线的相应一个耦接到负载电路的相应一个的DC输入电压来生成DC输出电压，禁用多个输出线中的所选择的一个包括禁用耦接到多个输出线中的所选择的一个的电流和电压调整单元。
根据方面，DC/DC转换器包括响应于DC输入电压生成DC输出电压的电压转换单元、以及多个开关，电压转换单元通过多个开关的相应一个耦接到多条输出线，禁用多个输出线中的所选择的一个包括：经由耦接到多个输出线中的所选择的一个的多个开关的相应一个，断连多个输出线中的所选择的一个。
根据方面，提供一种操作DC/DC转换器的方法，该DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，多个输出线中的每个具有相应的优先级。该方法包括：从电气控制单元接收切断请求，切断请求包括请求级；选择多条输出线之一；确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于请求级；以及响应于确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于请求级，禁用多个输出线中的所选择的一个。
根据方面，该方法进一步包括：在确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于请求级之后：选择多个输出线中的下一个；确定与多个输出线中的所选择的下一个相关联的优先级是否小于请求级；以及响应于确定与多个输出线中的所选择的下一个相关联的优先级小于请求级，禁用多个输出线中的所选择的下一个。
根据方面，该方法进一步包括响应于接收到切断请求，尝试减小由所述DC/DC转换器输出的电流水平而不禁用任何输出线。
根据方面，DC/DC转换器包括多个电流和电压调整单元，电流和电压调整单元响应于通过多个输出线的相应一个耦接到负载电路的相应一个的DC输入电压来生成DC输出电压，以及禁用多个输出线中的所选择的一个包括禁用耦接到多个输出线中的所选择的一个的电流和电压调整单元。
根据方面，DC/DC转换器包括响应于DC输入电压，生成DC输出电压的电压转换单元以及多个开关，电压转换单元通过多个开关的相应一个，耦接到多个输出线，以及禁用多个输出线中的所选择的一个包括：经由耦接到多个输出线中的所选择的一个的多个开关的相应一个，来断连多个输出线中的所选择的一个。
根据一方面的一种车辆电气系统包括：DC电压电源，被配置为供应具有第一输出电压电平的第一输出电压；DC/DC转换器，被耦接到DC电压电源并且被配置为供应具有与第一输出电压电平不同的第二输出电压电平的第一输出电压；电气控制单元，被耦接至DC/DC转换器，并且包括微控制器，该微控制器被编程以执行以下操作：监视由DC/DC转换器供应的电流水平；基于对电流水平的监视，确定DC/DC转换器处于饱和；以及响应于确定DC/DC转换器处于饱和，调节由DC/DC转换器输出的电压水平。
根据一方面的一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器包括控制器；以及多个输出线，被耦接到控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压。该控制器被配置为：从电气控制单元接收切断请求；选择多个电流和电压调整单元当中、具有最低优先级的多个输出线中的一个；以及禁用多个输出线中的所选择的一个。
根据一方面的一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器包括控制器；以及多个输出线，被耦接到控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压。控制器被配置为从电气控制单元接收切断请求，该切断请求包括请求级；选择多个输出线中的一个；确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于请求级；以及响应于确定与多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于请求级，禁用多个输出线中的所选择的一个。
附图说明
被包括以提供对本公开的进一步理解并且被并入本申请并构成本申请的一部分的附图示出了发明构思的某些非限制性实施例。在附图中：
图1是示出传统的双电压车辆电气系统的框图。
图1是根据本发明构思的一些实施例的车辆电气系统的框图。
图2是根据本发明构思的一些实施例的双电压车辆电气系统的框图。
图3是更详细地示出根据本发明构思的一些实施例的车辆电气系统的双电压电池子系统的各个组件的框图。
图4是根据一些实施例的电子控制单元的框图。
图5A是根据一些实施例的DC/DC转换器的框图。
图5B是根据另外的实施例的DC/DC转换器的框图。
图6是可以用在根据一些实施例的DC/DC转换器中的降压转换器的框图。
图7至9是示出根据本发明构思的一些实施例的系统/方法的操作的流程图。
具体实施方式
一些双电压车辆电气系统使用DC/DC降压转换器或更简单的DC/DC转换器向12伏负载供应电流，该DC/DC降压转换器或更简单的DC/DC转换器由诸如24伏电池和/或24伏交流发电机的24伏电气系统供应的24伏供电。
尽管DC/DC转换器可用于以与车辆电气系统的标称电压电平不同的电压电平提供DC电压，但可能会出现以下情况：对12伏电流的高需求导致DC/DC转换器饱和。当DC/DC转换器饱和时，可能无法向一个或多个负载供应足够电流水平，和/或可能使得DC/DC转换器由于过电流状况而完全停机。
一些实施例通过提供一种车辆电气系统来解决这些问题中的一个或多个，该车辆电气系统监视由多电压电池系统中的DC/DC转换器供应的输出电流，以减小/避免DC/DC转换器的饱和。在一个方面中，车辆电气系统监视DC/DC转换器并确定DC/DC转换器供应的输出电流处于饱和或接近饱和，并且采取补救措施以减少由DC/DC转换器供应的电流水平，从而减轻饱和状况和/或避免过电流状况。响应于确定由DC/DC转换器关于的电流处于饱和或接近饱和而采取的动作可以包括例如增加由DC/DC转换器输出的电压电平。可以采取的其他动作包括警告车辆的用户减少12V负载，自动地禁用非关键的12V负载，诸如与安全性无关的12V负载等。
如本文所使用的，“饱和(saturation)”是指DC/DC转换器正在输送等于或接近其最大额定输出电流的输出电流的状况。当DC/DC转换器饱和时，则DC/DC转换器可能无法输送足够的电流来满足系统的需求，并且可能导致转换器的电气组件过热和/或损坏。在某些情况下，当DC/DC转换器正在输送其最大额定输出电流的95％时，可以确定该DC/DC转换器处于饱和状态。在某些情况下，当DC/DC转换器正在输送其最大额定输出电流的98％时，可以确定该DC/DC转换器处于饱和。在某些情况下，当DC/DC转换器正在输送其最大额定输出电流的99％或更大时，可以确定该DC/DC转换器处于饱和。“过电流”是指DC/DC转换器的输出电流超过其最大额定输出电流的情况。
参考图2，其是可以采用本发明构思的实施例的双电压车辆电气系统100的框图。尽管电气系统100是双电压电气系统，但是应当认识到，本文公开的实施例可以在能够供应两个以上电压的电气系统中实现。
车辆电气系统100总体上包括耦接到发动机100和电池系统200的发动机电子系统190。电池系统200为包括一个或多个24V负载的24V子系统160和包括一个或多个12V负载的12V子系统170供电。一个或多个电子控制单元(ECU)，诸如例如ECU 120，监视和控制发动机电子系统190和电池系统200的操作。
图3是更详细地示出了车辆电气系统100的某些组件的框图。如其中所示，发动机电子系统190包括发动机ECU 115、24V交流发电机135和起动器125。如所示，电气控制单元(ECU)120和/或ECU 115控制24V交流发电机135和起动器125的操作。例如，ECU 115/120可以调整起动器125的电压调节、点火信号的控制定时等。发动机ECU115可以与ECU 120分开设置或与ECU 120集成在一起，并且可以执行本文所述的一些功能。交流发电机135和起动器125可以耦接到ECU115/120并由来自ECU 115/120的信号控制。显示器122耦接到ECU120，并且向车辆的操作者提供信息。
仍然参考图3，电池系统200被配置为以24伏供应电力。电池系统200可以包括串联连接的第一(下)电池和第二(上)电池，以在24伏输出线255上关于24伏电流。在一些实施例中，可以设置单个24伏电池。在其他实施例中，可以以并联和/或串联配置设置更多的电池。电池系统200可以包括充电状态(SOC)传感器，其测量上和/或下电池和/或整个电池系统的充电状态，并且将SOC报告给ECU 120。DC/DC转换器210从电池系统200接收24伏电压，并从24伏转换为12伏，以便将电力供应给12伏输出线245上的12伏负载。
ECU 120监视和控制发动机电子系统190、电池系统200和DC/DC转换器210的操作。例如，ECU 120可以监视交流发电机135和/或起动器125输出的电流和/或电压和/或可以监视其他参数，诸如交流发电机135和/或起动器125的温度。ECU 120可以监视输入到电池系统200的电流和/或电压或由电池系统200输出的电流和/或电压和/或可以监视其他参数，诸如电池系统200的温度和/或充电状态(SOC)。同样地，ECU 120可以监视输入到DC/DC转换器210的电流和/或电压或由DC/DC转换器210输出的电流和/或电压和/或可以监视其他参数，诸如DC/DC转换器210的温度。ECU 120可以使用显示器122，向操作者显示与电气系统的一个或多个组件的操作有关的信息。
图4是根据一些实施例的电气控制单元120的框图。如图4所示，ECU 120包括微控制器电路800。ECU 220包括存储器810和例如通过系统总线845连接到微控制器电路800的总线接口820。微控制器电路800可以是任何合适的可编程控制器，诸如能够执行由执行诸如监视均衡电流的水平、确定转换器电流处于饱和等的上述操作的、由Chandler Arizona的Microchip Technology Inc.制造的16位或32位PIC微控制器。总线接口820可以是串行通信芯片，诸如使能与DC/DC转换器210和/或车辆电气系统100的其他部件的串行通信的UART芯片。存储器810可以与微控制器电路800分离或包括在微控制器电路的板上，并且可以包括存储用于由微控制器电路800使用的指令和/或数据的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、高速缓冲存储器或任何其他类型的存储器。存储器810可以包含配置ECU 120以执行本文描述的操作的指令的功能模块。
图5A是示出根据一些实施例的DC/DC转换器的各方面的框图。如其中所示，DC/DC转换器210包括控制器224，该控制器224通过总线接口222与ECU 120通信。控制器224可以包括如上参考ECU 120所述的微控制器电路。DC/DC转换器210还包括电压转换单元226，该电压转换单元226接收输入DC电压信号，诸如24伏输入电压信号，并且将输入电压转换为一个或多个输出电压信号，诸如12伏输出电压信号。
电压转换单元226可以包括一个或多个DC-DC电压转换电路，其可以例如使用用于降压电压转换的降压转换器电路来实现。简单参考图6，其示意性地示出了可以设置在电压转换单元226中的降压转换器电路300。降压转换器电路包括二极管D1、电感器L1、输出电容器C1和晶体管开关Q1。通过操作开关Q1，输入电压Vin选择性地耦接到二极管D1的阴极。开关Q1的状态由控制信号Vctrl控制，该控制信号Vctrl可以例如由DC/DC转换器210的控制器224产生。在输出电容器C1两端产生输出电压Vout。输出电压Vout的电平由输入电压Vin的电平、施加到开关Q1的控制信号Vctrl的开关频率、电感器L1的电感和电容器C1的电容来确定。通过适当地选择电路组件值和开关频率，控制器224可以控制由转换器电路300供应的输出电压Vout的电平。降压DC/DC电压转换器的设计是本领域技术人员众所周知的，无需赘述。
再次返回图5A，电压转换单元226可以包括多个电压和电流调整单元228，每个电压和电流调整单元228可以包括DC-DC电压转换电路300，并且可以经由各自的输出线232-1、232-2、232-3，将电力供应给单独的12伏负载电路。可以基于感测由各自的电压和电流调整单元228供应的电压和/或电流的水平的电压和/或电流感测输入，由控制器224独立地控制电压和电流调整单元228中的每一个。由此，例如，控制器224可以有选择地增加或减小由电压和电流调整单元228之一输出的电压水平，而与其他电压和电流调整单元228无关。在图5A所示的示例中，DC/DC转换器210包括三个分开的电压和电流调整单元228-1、228-2和228-3，其被配置为向三个分开的12伏负载电路供应12伏电力。然而，将意识到，该数量仅提供为示例，并且可以提供更多或更少的电压和电流调整单元228。
DC/DC转换器210可以经由总线接口222向ECU 120提供关于DC/DC转换器的状态的信息，包括电流调节单元228的状态。例如，DC/DC转换器210可以在任何给定时间，向ECU120提供关于由电压和电流调整单元228中的相应一个供应的电流和/或电压的水平的信息。可以使用本领域中众所周知的控制器区域网络(CAN)或本地互连网络(LIN)协议，在DC/DC转换器210和ECU 120之间传送信息。
通过经由控制器224提供的消息，监视由电压和电流调整单元228输出的电流的水平，ECU可以确定这些单元中的DC/DC转换器电路是否处于饱和或接近饱和。
图5B是示出根据另外的实施例的DC/DC转换器310的各方面的框图。如其中所示，DC/DC转换器310包括控制器224，该控制器224通过总线接口222与ECU 120通信。DC/DC转换器310还包括电压转换单元326，该电压转换单元326接收输入DC电压信号，诸如24伏输入电压信号，并且将输入电压转换为一个或多个输出电压信号，诸如12伏输出电压信号。
电压转换单元326可以包括一个或多个DC-DC电压转换电路328，其可以例如使用如上所述用于降压转换的降压转换器电路来实现。电压转换单元可以响应于控制器224提供的控制信号，在输出线330上输出诸如12伏输出电压的输出电压。电压转换单元326可以向控制器224提供指示电压转换单元326输出的电流的水平的电流感测信号。可以将由电压转换单元326在输出线330上输出的电压馈送到包括直接(无开关)输出线332-1和一个或多个开关输出线332-2、332-3、332-4的一个或多个输出线332。控制器224经由开关320——在一些实施例中，其可以是电压控制的MOSFET开关——控制开关输出线332-2、332-3、332-4的输出。基于输出电流水平，控制器224可以选择性地断开开关输出线332-2、332-3、332-4中的一个或多个，以减小电流饱和的可能性。
在图5B所示的示例中，DC/DC转换器310包括被配置为向三个单独的12伏负载电路供应12伏电力的三个单独的开关输出线332-2、332-3、332-4。然而，将认识到，该数量仅提供为示例，并且可以提供更多或更少的开关输出线。
在一些实施例中，在检测到DC/DC转换器210处于饱和或接近饱和时，ECU 120可以使DC/DC转换器210增加转换器电压调节。例如，ECU 120可以发送指示DC/DC转换器210将输出电压从12V增加到更高电压的消息。增加输出电压可以减少电流消耗，这可以降低或限制转换器的饱和，并避免出现过电流情况。特别地，诸如加热器、风扇、便携式电子充电器等的车辆电气系统中的某些负载可能会通过降低其电流消耗而对增加的输入电压做出反应。当这样的负载存在于车辆电气系统的12伏负载电路上时，增加DC/DC转换器210输出的电压可以导致来自DC/DC转换器210的减少的电流消耗，这有助于避免DC/DC转换器210的饱和。
例如，参考图7，示出了根据一些实施例的系统和/或方法的操作。取决于所使用的特定实施方式，这些操作在各个实施例中，由ECU 120和/或DC/DC转换器210实现。在框702中，系统/方法监视由DC/DC转换器210供应的电流。例如，可以在框702处监视由电流和电压调整单元228中的一个或多个输出的电流。在框704，系统/方法确定DC/DC转换器是否处于饱和或接近饱和。如果否，则操作返回到框702。但是，如果在框704处确定DC/DC转换器处于饱和或接近饱和，则系统/方法在框706处调节由DC/DC转换器210供应的输出电压的水平。在调节由DC/DC转换器210供应的输出电压的水平之后，操作返回到框702，其中，系统/方法继续监视由DC/DC转换器210供应的电流。
如上所述，可以通过修改在DC/DC转换器210的电压转换电路中使用的控制信号Vctrl的开关频率来执行输出电压的调节。可以在各个电压和电流调整单元228上选择性地执行输出电压的调节。
在一些实施例中，在检测到DC/DC转换器210处于饱和或接近饱和时，ECU 120可以向车辆的操作者显示信息消息，请求该操作者通过关闭车辆上的一个或多个12伏设备来降低12伏电流消耗。除了显示器122之外，还可以使用其他通信方式，例如通过在移动应用上向操作者发送消息等，通过声音警报告知操作者。
在一些实施例中，在检测到DC/DC转换器210处于饱和或接近饱和时，ECU 120可以自动地关闭或请求使一些12V的电气负载停机以减少12V电流消耗。
如图5所示，DC/DC转换器210可以为多个独立的12伏负载电路供电。在一些实施例中，ECU 120可以通过例如限制一个或多个输出电流水平、调整一个或多个输出负载，和/或关闭独立的12伏负载电路上的一个或多个输出负载来尝试在不同负载电路之间平衡12V输出电力。
在一些实施例中，ECU 120可以断开电压和电流调节电路228中的一个或多个，以减小DC/DC转换器输出的总电流来避免饱和。哪个负载电路适配或断开的决定可以基于所指配的各个负载电路的优先级。例如，在一些实施例中，可以为每个负载电路指配优先级。在ECU120确定需要使负载电路之一停机以避免饱和的情况下，ECU 120可以禁用有源的12伏负载电路当中与优先级最低的12伏负载电路相关联的电压和电流调整单元228。。
例如，图8示出了根据一些实施例的系统和/或方法的操作。如其中所示，DC/DC转换器210从ECU 120接收切断请求(框802)。作为响应，DC/DC转换器禁用有源电流和电压调整单元当中具有最低优先级的电流和电压调整单元228(框804)。
可以基于负载的重要性将负载连接到负载电路。例如，与操作者安全有关的负载可以连接到优先级最高的负载电路，该负载电路可以是在饱和或过流情况下要断开的最后一个负载电路。
在一些实施例中，可以部分地基于电池系统200的充电状态(SOC)来做出通过禁用相应的电压和电流调整单元228来断开负载电路的决定。例如，SOC传感器212可以将电池系统200的SOC报告给ECU 120，并且ECU 120可以基于电池充电状态来控制DC/DC转换器210的12V输出。
在一些实施例中，可以定义多个优先级。电流和电压调整单元228中的每一个可以具有相关联的优先级，并且ECU 120可以基于优先级和报告的SOC响应于电流和电压调整单元228的饱和和/或接近饱和来控制电流和电压调整单元228的操作。
例如，在一些实施例中，可以定义0到4的优先级，并且可以为电流和电压调整单元228中的每一个指配优先级。基于例如负载的安全性和/或临界度，每个优先级可以与由电流和电压调整单元228供应的负载相关联的重要性相关联。在一些实施例中，在ECU 120检测到饱和状态的情况下，ECU 120可以将具有请求级的切断请求发送到DC/DC转换器210，其中，该请求级基于电池系统的SOC。然后，DC/DC转换器210可以基于切断请求的请求级禁用电流和电压调整单元228中的一个或多个。以这种方式，可以控制DC/DC转换器210来独立地关闭负载电路。
例如，在一种实施方式中，可以基于下表1中所示的SOC指配请求级。
SOC(％) 切断请求级
100 0
40 1
30 2
25 3
20 4
15 5
表1-SOC和切断请求级
DC/DC转换器210可以将切断请求的请求级与电流和电压调整单元228中的每一个的优先级进行比较，并且禁用具有小于请求级的优先级的任何电流和电压调整单元228。对于切断请求级0，除了通过禁用电流和电压调整单元228之一，DC/DC转换器210可以采取降低饱和的措施，诸如通过尝试平衡电流负载，或者通过增加电流和电压调整单元228输出的电压电平等。
例如，图9示出了根据其他实施例的DC/DC转换器210的操作。参考图9，DC/DC转换器210在框902处从ECU接收切断请求。DC/DC转换器210首先在框904处确定切断请求是否具有请求级0，如果是，则操作进行到框920，其中DC/DC转换器210诸如通过增加一个或多个电流和电压调整单元228的输出电压来尝试减小电流输出，而不禁用任何电流和电压调整单元228。
如果请求的请求级大于0，则操作进行到框906，其中DC/DC转换器210选择下一个电流和电压调整单元228，然后确定与所选择的电流和电压调整单元228相关联的优先级是否小于请求级(框908)。如果与所选择的电流和电压调整单元228相关联的优先级不小于请求级，则操作进行到框912。但是，如果与所选择的电流和电压调整单元228相关联的优先级小于请求级，则DC/DC转换器210禁用所选择的电流和电压调整单元228(框910)。然后，DC/DC转换器210在框912处确定所选择的电流和电压调整单元228是否是最后一个电流和电压调整单元228，如果是，则操作终止。否则，操作返回到框906以选择下一个电流和电压调整单元228。
通过适当设置电流和电压调整单元228的切断请求级和优先级，DC/DC转换器210可以被配置为在发生饱和时或在过电流状况发生之前关断非必要功能，但保持甚至在饱和情况下也可操作的必要功能。
在一些实施例中，如果由ECU 120采取以减轻饱和状况的一个或多个动作无效，则ECU 120可以例如通过在显示器上显示消息或通过任何其他适当的方式向车辆操作者提供临界警报。
本文在双电压车辆电气系统的上下文中通过非限制性示例，描述了各种实施例。应当理解到，实施例不限于本文公开的具体配置。
当一个元件被称为“连接”、“耦接”、“响应”、“安装”(或它们的变体)到另一元件时，它能够直接连接、耦接、响应于或安装到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”、直接耦接”、“直接响应”、“直接安装”(或它们的变体)到另一元件时，则不存在中间元件。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在还包括复数形式。为了简洁和/或清楚起见，可能不详细描述众所周知的功能或结构。术语“和/或”及其缩写“/”包括相关联的所列出的条目中的一个或多个中的任何一个和所有组合。
应当理解到，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件/操作，但这些元件/操作不应该受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件/操作与另一元件/操作区分开。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，在一些实施例中的第一元件/操作在其它实施例中可能被称为第二元件/操作。在整个说明书中，相同的附图标号或相同的附图标记表示相同或相似的元件。
如本文中所使用的，术语“包括(comprise、comprising和comprises)”、“包含(include，including和includes)”、“具有(has和having)”或它们的变体是开放式的，并且包括一个或多个所陈述的特征、整数、元件、步骤、组件或功能，但并不排除一个或多个其它特征、整数、元件、步骤、组件、功能或它们的组合的存在或添加。另外，如本文中所使用的，源自拉丁短语“exempli gratia”的通用缩写“例如(e.g.)”可以用于介绍或指定前面提及的条目的一个一般示例或多个示例，并且不旨在限制这样的条目。源自拉丁短语“id est”的通用缩写“即(i.e.)”可以用于从更一般的叙述中指定特定的条目。
本领域技术人员将认识到，上述实施例的某些元件可以被不同地组合或消除，以产生另外的实施例，并且这些另外的实施例落入发明构思的范围和教导内。对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，上述实施例可以全部或部分地组合，以在发明构思的范围和教导内产生附加的实施例。因此，尽管本文中出于说明的目的描述了发明构思的具体实施例和示例，但如相关领域的技术人员将认识到的，在发明构思的范围内，各种等效变型是可能的。因此，发明构思的范围由所附权利要求书及其等同物决定。

Claims (25)

1.一种操作车辆电气系统的方法，所述车辆电气系统包括被配置成以第一电压电平供应第一DC电压的电源以及耦接到所述电源并被配置成以不同于所述第一电压电平的第二电压电平供应第二DC电压的DC/DC转换器，所述方法包括：
监视由所述DC/DC转换器供应的电流水平；
基于对所述电流水平的监视，确定所述DC/DC转换器处于饱和；以及
响应于确定所述DC/DC转换器处于饱和，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平。
2.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平包括：增加由所述DC/DC转换器输出的电压水平，以减小连接到所述DC/DC转换器的负载对由所述DC/DC转换器输出的电流的消耗。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，监视由所述DC/DC转换器供应的电流水平包括：从所述DC/DC转换器接收指示由所述DC/DC转换器供应的电流水平的数据信号。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述数据信号包括负载百分比指示符，所述负载百分比指示符指示由所述DC/DC转换器供应的电力相对于最大电力水平的百分比。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中，所述数据信号是经由控制器局域网CAN、或本地互连网络LIN、数据总线来提供。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述DC/DC转换器被配置为向多个独立电气负载供应电力，并且其中，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平包括：选择性地调节由所述DC/DC转换器输出到所述多个独立电气负载的电压水平。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平包括：选择性地禁用供应给所述多个独立电气负载中的一个的电力。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
响应于确定所述DC/DC转换器处于饱和，选择性地调节由所述DC/DC转换器输出到所述多个独立电气负载中的一个的电流水平。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述车辆电气系统包括电池电源，所述方法进一步包括：
测量所述电池电源的充电状态；
其中，基于所述电池电源的充电状态，执行选择性地禁用所述多个独立电气负载中的一个。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述多个独立电气负载中的每个具有指配优先级，并且其中，基于指配给所述多个独立电气负载中的一个的优先级，另外地执行选择性地禁用所述多个独立电气负载中的一个。
11.根据权利要求6所述的方法，其中，选择性地调节由所述DC/DC转换器输出到所述多个独立电气负载的电压水平包括：平衡输出到所述多个独立电气负载中的每个的电力水平。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平包括：将切断请求发送到所述DC/DC转换器。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述切断请求包括优先级。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述优先级基于以下至少一项：耦接到所述DC/DC转换器的电池的充电状态SOC、被切断的负载的负载功能、和/或所述DC/DC转换器的过电流状况的严重性。
15.一种操作DC/DC转换器的方法，所述DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，所述多个输出线中的每个具有相应的优先级，所述方法包括：
从电气控制单元接收切断请求；
选择所述多个输出线当中、具有最低优先级的所述多个输出线中的一个；以及
禁用所述多个输出线中的所选择的一个。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述DC/DC转换器包括多个电流和电压调整单元，所述电流和电压调整单元响应于通过所述多个输出线的相应一个耦接到所述负载电路的相应一个的DC输入电压来生成DC输出电压，其中，禁用多个输出线中的所选择的一个包括禁用耦接到所述多个输出线中的所选择的一个的电流和电压调整单元。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述DC/DC转换器包括响应于DC输入电压生成DC输出电压的电压转换单元、以及多个开关，其中，所述电压转换单元通过所述多个开关的相应一个耦接到所述多个输出线，其中，禁用所述多个输出线中的所选择的一个包括：经由耦接到所述多个输出线中的所选择的一个的所述多个开关的相应一个，断连所述多个输出线中的所选择的一个。
18.一种操作DC/DC转换器的方法，所述DC/DC转换器包括耦接到相应的负载电路的多个输出线，所述多个输出线中的每个具有相应的优先级，所述方法包括：
从电气控制单元接收切断请求，其中，所述切断请求包括请求级；
选择所述多个输出线中的一个；
确定与所述多个输出线单元中的所选择的一个相关联的优先级是否小于所述请求级；以及
响应于确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于所述请求级，禁用所述多个输出线中的所选择的一个。
19.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
在确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于所述请求级之后：
选择所述多个输出线中的下一个；
确定与所述多个输出线中的所选择的下一个相关联的优先级是否小于所述请求级；以及
响应于确定与所述多个输出线中的所选择的下一个相关联的优先级小于所述请求级，禁用所述多个输出线中的所选择的下一个。
20.根据权利要求18或19所述的方法，进一步包括：
响应于接收到所述切断请求，尝试减小由所述DC/DC转换器输出的电流水平而不禁用任何输出线。
21.根据权利要求18所述的方法，其中，所述DC/DC转换器包括多个电流和电压调整单元，所述电流和电压调整单元响应于通过所述多个输出线的相应一个耦接到所述负载电路的相应一个的DC输入电压来生成DC输出电压，其中，禁用所述多个输出线中的所选择的一个包括禁用耦接到所述多个输出线中的所选择的一个的电流和电压调整单元。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述DC/DC转换器包括响应于DC输入电压生成DC输出电压的电压转换单元、以及多个开关，其中，所述电压转换单元通过所述多个开关的相应一个耦接到所述多个输出线，其中，禁用所述多个输出线中的所选择的一个包括：经由耦接到所述多个输出线中的所选择的一个的多个开关的相应一个，来断连所述多个输出线中的所选择的一个。
23.一种车辆电气系统，包括：
DC电压电源，所述DC电压电源被配置为供应具有第一输出电压电平的第一输出电压；
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器耦接到所述DC电压电源并且被配置为供应具有与所述第一输出电压电平不同的第二输出电压电平的第一输出电压；
电气控制单元，所述电气控制单元耦接至所述DC/DC转换器，并且包括微控制器，所述微控制器被编程以执行以下操作：
监视由所述DC/DC转换器供应的电流水平；
基于对所述电流水平的监视，确定所述DC/DC转换器处于饱和；以及
响应于确定所述DC/DC转换器处于饱和，调节由所述DC/DC转换器输出的电压水平。
24.一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器，包括：
控制器；以及
多个输出线，所述多个输出线被耦接到所述控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压；
其中，所述控制器被配置为：
从电气控制单元接收切断请求；
响应于所述切断请求，选择所述多个电流和电压调整单元当中、具有最低优先级的所述多个输出线中的一个；以及
禁用所述多个输出线中的所选择的一个。
25.一种用于车辆电气系统的DC/DC转换器，包括：
控制器；以及
多个输出线，所述多个输出线被耦接到所述控制器并且被配置为向多个负载电路中的相应一个供应输出电压；
其中，所述控制器被配置为：
从电气控制单元接收切断请求，其中，所述切断请求包括请求级；
选择所述多个输出线中的一个；
确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级是否小于所述请求级；以及
响应于确定与所述多个输出线中的所选择的一个相关联的优先级小于所述请求级，禁用所述多个输出线中的所选择的一个。
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