CN112739577A - 用于保护车辆电源的保护电路和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆电源的保护电路(10)，所述车辆单元具有存储单元(71，72)，所述保护电路包括：至少第一输出电路(61)和第二输出电路(61)，用于向存储单元(71，72)供电；以及至少第一微控制器(21)和第二微控制器(22)，第一微控制器和第二微控制器中的每个微控制器适于阻止第一输出电路(61)或第二输出电路(62)或两者提供电力。

Description

用于保护车辆电源的保护电路和方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆电源的保护电路、一种用于保护车辆电源的方法，尤其涉及一种用于冗余电力供应系统的电路保护和分离。
背景技术
在DE 10 2016 015 544中公开了一种常规的控制单元，其中两个输出电路用于电动驻车制动器的致动。在DE 10 2017 116 883中公开了另一种常规系统，其中冗余微控制器架构通过车辆的冗余通信网络进行通信。该系统特别使用可操作为主处理器和从处理器的通信微处理器之间的互连。
然而，需要进一步的保护电路，其可以集成在商用车辆的安全相关应用中，例如制动、转向或自动驾驶应用。特别是，需要通过在任何故障情况下安全分离所有部件来提供保护。
发明内容
根据权利要求1的保护电路和根据权利要求9的用于保护车辆电源的方法克服了这些问题中的至少一些。
本发明的实施例涉及适用于车辆电源的保护电路，所述车辆电源包括存储单元。保护电路包括至少第一输出电路和第二输出电路，用于向存储单元供电。保护电路还包括至少第一微控制器和第二微控制器，每个微控制器适于防止第一输出电路或第二输出电路或两者提供电力。
车辆电源可以包括通过车载或车辆电力网络充电的一个或更多个电力存储单元(例如电池)。车辆电源例如适于通过车辆电力和通信网络(车载网络)接收电力。
可选地，保护电路至少包括第一安全开关和第二安全开关(或更多)。第一安全开关可适于将第一输出电路与车辆电力网络分离(例如断开连接)，第二安全开关可适于将第二输出电路与车辆电力网络分离(断开连接)。
保护电路还可以包括联接到第一微控制器和第二微控制器的逻辑电路。逻辑电路可以通过第一微控制器或通过第二微控制器来控制第一安全开关和第二安全开关。为此，逻辑电路可以包括XOR逻辑门。可选地，逻辑电路还适于基于来自第一微控制器的控制信号来引起第一输出电路和/或第二输出电路的分离，而与第二微控制器的状态无关。该逻辑还可以适于基于来自第二微控制器的控制信号来引起第一输出电路和/或第二输出电路的分离，而与第一微控制器的状态无关。因此，保护电路保持完全可操作，即使这些微控制器中的一个停止工作。
保护电路可以进一步包括(至少)第一收发器和第二收发器，用于从存储单元接收反馈信息，并且用于向第一微控制器和/或第二微控制器和/或车辆电力和通信网络发送/转发反馈信息。
本发明的实施例还涉及一种用于向至少一个车辆部件(消耗者)提供冗余电力的系统。该系统包括至少一个如前所限定的保护电路，该保护电路能够连接到车辆电力网络和车辆通信网络。该系统还包括联接到至少一个保护电路的一个或更多个存储单元，用于接收要存储在一个或更多个存储单元中的电力。该至少一个车辆部件可以连接到至少两个存储单元，以允许冗余电力供应。
本发明的实施例还涉及一种车辆，特别是商用车辆，其具有如前所限定的用于提供冗余电力的系统。
本发明的实施例还涉及一种用于保护车辆电源的方法。该方法包括以下步骤：
通过至少第一输出电路和/或第二输出电路向存储单元供电；和
基于第一微控制器或第二微控制器的控制，中断通过第一输出电路或通过第二输出电路或通过两者的电力供应。
该方法或其一部分也可以由安装在计算机或处理单元(例如车辆的电子控制单元)上的软件或计算机程序产品来实施或引起。因此，实施例还涉及一种计算机程序，当该计算机程序在处理器上执行时，该计算机程序具有用于执行该方法或使其执行的程序代码。
实施例提供了能够保护车辆电源的优点，其中当故障发生时，连接到电能存储单元的输出电路可以被分离或断开连接。特别是，受影响的电路可以被分离，因为两个独立的微控制器提供了冗余。因此，确保了保护其他电路免受一个部件的任何故障的影响。
附图说明
电路和/或方法的一些示例将在下文中仅通过示例并参考附图来描述，其中：
图1描绘了根据本发明实施例的用于车辆电源的保护电路。
具体实施方式
图1描绘了用于车辆电源的保护电路10，车辆电源包括多个存储单元7，存储单元7具有存储元件，例如电池和可选的逻辑。电力通过(冗余的)车辆电力网络101供应，并通过至少两个输出电路61、62提供给存储单元7，从而允许期望的冗余。通过车辆通信网络1提供通信。
保护电路10包括第一微控制器21和第二微控制器22，两者都联接到逻辑电路3。保护电路10还包括第一安全开关41和第二安全开关42，第一安全开关和第二安全开关由第一微控制器21或第二微控制器22通过逻辑电路3控制，并且被配置为打开和闭合来自车辆电力网络101的相应连接。保护电路10还包括第一输出电路61、第二输出电路62、第一收发器51和第二收发器52。第一输出电路61联接到布置在第一输出电路61与车辆电力网络101之间的第一安全开关41。类似地，第二安全开关42布置在车辆电网101与第二输出电路62之间。因此，第一安全开关41和/或第二安全开关42能够将第一输出电路61和/或第二输出电路62与电源断开。
图1的保护电路10联接到从第一输出电路61和/或第二输出电路62接收电力的至少两个智能存储单元71、72。此外，保护电路10提供从第一智能存储单元71到第一收发器51以及类似地从第二智能存储单元72到第二收发器52的反馈线路。第一收发器51和第二收发器52适于从第一智能存储单元71和第二智能存储单元72接收反馈信息，并将该信息提供给第一微控制器21和/或第二微控制器22，或者直接提供给车辆通信网络1。第一收发器51和第二收发器52同样经由逻辑电路3由第一微控制器21和/或第二微控制器22控制。
根据本发明的实施例，第一微控制器21(以及类似的第二微控制器22)被配置为通过控制相应的安全开关41、42来将第一输出电路61或第二输出电路62或它们两者与电源断开。因此，本发明的实施例提供了完整的冗余保护电路10，其中联接到冗余车辆电力和通信网络1、101的至少两个微控制器21、22中的每一个能够控制至少两个输出电路61、62向智能存储单元71、72提供相应的电力。
从智能存储单元71、72接收电力的可能消耗者诸如车辆部件11(例如，安全相关应用)可以直接连接到智能存储单元71、72。因此，如果第一智能存储单元71或第二智能存储单元72出现故障，冗余保护电路10仍然确保连接到第一智能存储单元71和第二智能存储单元72的安全相关应用11有足够的电力。
因此，根据实施例的保护电路10表示电能管理单元(中央单元)，用于管理特别是用于安全相关应用11的冗余电力供应。由于电力和通信网络1、101本身也可以以冗余方式建立(参见图1中的两条线路/总线)，车辆具有两个独立的系统，在一个部件出现任何故障的情况下，这两个系统不会相互干扰。
根据进一步的实施例，冗余微控制器21、22被配置成控制任意数量的电输出电路61、62，并向冗余车辆通信网络1提供相对应的状态信息。如果存在多于两个输出电路61、62和/或多于两个(智能)存储单元71、72，则输出电路61、62和/或智能存储单元71、72可以被分组在一起，以由第一微控制器21和/或第二微控制器22控制。在这种情况下，可以提供额外的安全开关来允许输出电路61、62……的任何一个或组的分离。如之前所叙述，第一微控制器21和第二微控制器22使用逻辑电路3来控制保护电路10的部件，例如所有安全开关、所有输出电路和/或所有收发器。
两个微控制器21、22有利地提供冗余控制和信息管理，也用于来自智能存储单元71、72经由收发器51、52的反馈。逻辑电路3确保两个微控制器21、22不会相互干扰，并且可以彼此独立地操作。这可以通过由第一微控制器21和第二微控制器22向决策逻辑3提供使能信号以指定微控制器21、22中哪一个控制输出电路61、62中哪一个来确保。如果系统中出现故障，微控制器21、22共享对初始化期间定义的输出电路61、62的控制。在发出命令的微控制器出现故障的情况下，另一个微控制器21、22能够接管受影响的输出电路61、62的控制，并通过决策逻辑电路3和相对应的安全开关41、42分离(禁用)故障电路。
此外，特别有利的是，输出电路61、62向每个微控制器21、22提供来自电存储单元71、72的相应反馈信号。基于此，微控制器21、22可以控制输出电路61、62中每一个。如果收发器51、52的数量等于微控制器21、22的数量，则向相应微控制器提供反馈信息也是有利的。根据进一步的实施例，所有收发器51、52能够同时向微控制器21、22中每一个提供反馈信息。
进一步有利的实施例涉及以下主题：
-具有多个输出电路和至少两个微控制器的冗余电能管理系统，其中每个微控制器能够独立地断开电路电力输出；
-相对应的冗余电能管理系统，其中通过每个电路中的安全开关实现电路分离；
-相对应的冗余电能管理系统，其中电路分离安全开关4由决策逻辑电路3控制。
-相对应的冗余电能管理系统，其中决策逻辑电路3能够切断微控制器中任一个的电路电力输出，而与来自另一个微控制器的最后输出值无关。
-相对应的冗余电能管理系统，其中决策逻辑电路3使用XOR逻辑门实现。
-相对应的冗余电能管理系统，其中每个微控制器由适当的收发器5并行地从安全能量存储单元7提供反馈信号。
说明书和附图仅说明了本公开的原理。因此，应当理解，本领域的技术人员将能够设计出各种布置，尽管在此没有明确描述或示出，但是这些布置体现了本公开的原理并且被包括在其范围内。
此外，虽然每个实施例可以作为单独的示例独立存在，但是应当注意，在其他实施例中，所定义的特征可以不同地组合，即，在一个实施例中描述的特定特征也可以在其他实施例中实现。这种组合由本文的公开内容覆盖，除非声明不打算特定的组合。
附图标记列表
1 车辆通信网络
3 逻辑电路
10 保护电路
11 车辆部件(消耗者)
21、22 微控制器
41、42 安全开关(开关单元)
51、52 收发器
61、62 输出电路
71、72 存储单元
101 车辆电力网络

Claims (9)

1.一种用于车辆电源的保护电路(10)，所述车辆电源包括存储单元(71，72)，其特征在于，所述保护电路包括：
至少第一输出电路(61)和第二输出电路(62)，用于向所述存储单元(71，72)供电；和
至少第一微控制器(21)和第二微控制器(22)，所述第一微控制器和第二微控制器中的每个微控制器适于阻止所述第一输出电路(61)或第二输出电路(62)或两者提供电力。
2.根据权利要求1所述的保护电路(10)，所述车辆电源适于通过车辆电力和通信网络(1)接收电力，其特征在于，所述保护电路包括：
至少第一安全开关(41)和第二安全开关(42)，
其中，所述第一安全开关(41)适于将所述第一输出电路(61)与所述车辆电力网络(101)分离，所述第二安全开关(42)适于将所述第二输出电路(62)与所述车辆电力网络(101)分离。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的保护电路(10)，其特征在于，所述保护电路包括：
逻辑电路(3)，所述逻辑电路联接到所述第一微控制器(21)和第二微控制器(22)，并且被配置为能够由所述第一微控制器(21)或所述第二微控制器(22)控制所述第一安全开关(41)和所述第二安全开关(42)。
4.根据权利要求3所述的保护电路(10)，其特征在于，
所述逻辑电路(3)包括XOR逻辑门。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的保护电路(10)，其特征在于，
所述逻辑电路(3)适于通过使用第一微控制器和第二微控制器(21，22)中的一个来引起第一输出电路(61)和/或第二输出电路(62)的分离，而与所述第一微控制器和第二微控制器(21，22)中相应的另一个的状态无关。
6.根据前述权利要求中任一项所述的保护电路(10)，其特征在于，
第一收发器(51)和第二收发器(52)，用于从所述存储单元(71，72)接收反馈信息，并将所述反馈信息发送到以下至少一个：所述第一微控制器(21)、所述第二微控制器(22)、所述车辆电力和通信网络(1)。
7.一种用于向至少一个车辆部件(11)提供冗余电力的系统，其特征在于，所述系统包括：
至少一个根据前述权利要求中任一项所述的保护电路(10)，所述保护电路能够连接到所述车辆电力网络(101)和所述车辆通信网络(1)；和
一个或更多个存储单元(71，72)，所述一个或更多个存储单元联接到至少一个所述保护电路(10)，用于接收要存储在所述一个或更多个存储单元(71，72)中的电力，
其中，所述至少一个车辆部件(11)能够连接到至少两个存储单元(71，72)，以启用冗余电力供应。
8.一种车辆，尤其是商用车辆，其特征在于
所述车辆包括根据权利要求7所述的用于向至少一个车辆部件(11)提供冗余电力的系统。
9.一种用于保护车辆电源的方法，所述车辆电源包括存储单元(71，72)，其特征在于，所述方法包括：
通过至少第一输出电路(61)和第二输出电路(61)向所述存储单元(71，72)供电；和
基于第一微控制器(21)或第二微控制器(22)的控制，中断通过所述第一输出电路(61)或通过所述第二输出电路(61)或通过两者的电力供应。
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