CN113561913B - 开关装置和用于控制开关装置的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了开关装置和用于控制开关装置的方法。一种用于在系统中提供备选配电路径的开关装置，该系统用于在车辆中分配电功率，该车辆包括电源和电气负载。开关装置包括适于连接到第一电气元件的第一开关、适于连接到第一电气元件和第二电气元件的第二开关以及适于连接到第二电气元件和第三电气元件的第三开关。第一、第二和第三开关中的每一个是独立地可控制的，并且第一、第二和第三开关中的每一个到其断开或闭合状态的选择性操作将第一、第二和第三电气元件中的至少两个互连以建立多个备选配电路径中的一个，以连接电源中的一个和电气负载中的一个或者连接电源中的两个。

Description

开关装置和用于控制开关装置的方法
技术领域
下文涉及开关装置和用于控制开关装置的方法，该开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。
背景
汽车市场正朝着人工驾驶用自动支持系统进行强烈地支持的车辆移动。在这方面，这样的自动支持系统可以提供部分驾驶员辅助，例如自动驾驶员辅助系统(ADAS)。这样的自动支持系统可以可选地在不需要人工驾驶时提供全自动驾驶。
由于这个原因，这样的车辆的电动架构必须能够甚至在故障的情况下也工作(即，故障安全操作)。这可以通过添加冗余系统来实现，但是这样的冗余可以导致增加的成本。
在这方面，图1是车辆的配电系统(EDS)架构的示例性实施例的简化电气示意图。如在其中看到的，供电系统包括开关A、B、C和D，开关A、B、C和D被配置为提供冗余连接以确保电功率通过分配或输运线路或电线从发电机(G)、DC到DC转换器(DCDC)和/或电池(BATT1、BATT2、BATT3)到高自主驾驶(HAD)冗余负载(例如具有高等级(例如由汽车工程师学会(SAE)在SAE J3016中定义的等级4或等级5)的驾驶自动化的车辆的冗余负载)的双重供应。也可以在与这样的电源的开关连接中提供非HAD冗余负载，即正常负载。在当今的SAE等级0车辆(即无或低驾驶自动化)中，可以存在具有功能安全性的汽车安全完整性等级(ASIL)的所有范围的功能，以及将存在具有也包括所有ASIL的范围的功能的SAE等级5车辆(即完全自主)。图1所示的供电系统代表高自主驾驶车辆的优化EDS架构。在2019年4月24日提交的标题为“Electrical Assembly and Method”的共同未决的美国专利申请序列号16/393,527中更详细地描述了该架构，该专利申请的公开内容特此通过引用被全部并入本文。
图2是图1的高SAE等级(即自主)车辆的EDS架构的简化电气示意图，其包括更多的开关细节。如在其中看到的，开关A、B、C和D再次连接到电源，电源包括发电机(G)、DC到DC转换器(DCDC)和电池(BATT1、BATT2、BATT3)。开关M、N、O和P连接到HAD冗余负载。如容易明显的，存在供电路径，其中两个开关(例如开关M和开关A)串联。作为结果，单个开关中的故障可能导致从电源到HAD冗余负载的供电路径被切断。实际上，开关M与开关A和开关C都串联。类似地，开关N也与开关A和开关C都串联。同样，开关O与开关B和开关D都串联，以及开关P也与开关B和开关D都串联。
因此，图1和2所示的EDS架构利用其中所示的A、B、C、D开关布局来向能量源G、DCDC、BATT1、BATT2和BATT3提供优化冗余。然而，如前所述，图2所示的开关M、N、O或P中的任一个中的故障将使供电路径断开。因此，存在对改进的配电系统架构的需要，该配电系统架构具有进一步的冗余以防止断开供电路径而不过度增加成本。
概述
根据本文描述的一个非限制性示例性实施例，公开了一种开关装置，该开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，所述系统用于在车辆中分配电功率，车辆包括多个电源和多个电气负载。开关装置包括：适于连接到第一电气元件的第一开关，第一开关具有断开状态或闭合状态；适于连接到第一电气元件和第二电气元件的第二开关，第二开关具有断开状态或闭合状态；以及适于连接到第二电气元件和第三电气元件的第三开关，第三开关具有断开状态或闭合状态。第一、第二和第三开关中的每一个是独立地可控制的，并且第一、第二和第三开关中的每一个到其断开或闭合状态的选择性操作将第一、第二和第三电气元件中的至少两个互连以建立多个备选配电路径中的一个，以连接多个电源中的一个和多个电气负载中的一个或者连接多个电源中的两个。
根据本文描述的另一个非限制性示例性实施例，公开了一种用于控制开关装置的方法，该开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率，车辆包括：多个电源和多个电气负载；连接到第一电气元件的第一开关，第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到第一电气元件和第二电气元件的第二开关，第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到第二电气元件和第三电气元件的第三开关，第三开关具有断开状态或闭合状态；其中第一、第二和第三开关中的每一个是独立地可控制的。该方法包括将第一、第二和第三开关中的每一个选择性地操作到其断开或闭合状态以将第一、第二和第三电气元件中的至少两个互连以建立多个备选配电路径中的一个，以连接多个电源中的一个和多个电气负载中的一个或者连接多个电源中的两个。
根据本文描述的另一个非限制性示例性实施例，公开了一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储有用于控制开关装置的计算机可执行指令，该开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率，车辆包括多个电源和多个电气负载，车辆具有控制器和连接到第一电气元件的第一开关，第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到第一电气元件和第二电气元件的第二开关，第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到第二电气元件和第三电气元件的第三开关，第三开关具有断开状态或闭合状态，其中第一、第二和第三开关中的每一个是独立地可控制的。计算机可执行指令被配置为使控制器将第一、第二和第三开关中的每一个选择性地操作到其断开或闭合状态以将第一、第二和第三电气元件中的至少两个互连以建立多个备选配电路径中的一个，以连接多个电源中的一个和多个电气负载中的一个或者连接多个电源中的两个。
下面连同附图阐述开关装置和用于控制开关装置的方法的这些和其他非限制性示例性实施例的详细描述，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。
附图简述
图1和图2是车辆的配电系统的示例性实施例的简化电气示意图；
图3-5是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆配电系统的示例性实施例的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率；以及
图6A-6F是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆配电系统的示例性实施例的示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。
详细描述
根据需要，本文公开了详细的非限制性实施例。然而应当理解，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且可以采取各种和可选形式。附图不一定是按比例的，并且特征可以被放大或最小化以显示特定部件、元件、特征、物品、构件、零件、部分或诸如此类的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，但仅仅作为用于教导本领域中的技术人员的代表性基础。
参考附图，将提供开关装置和用于控制开关装置的方法的非限制性示例性实施例的更详细描述，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。仅为了易于说明和便于理解，对于在所有附图中的相似的部件和特征，在本文可以使用相似的参考数字。
如前所述，图1和2所示的EDS架构利用其中所示的A、B、C、D开关布局来向能量源G、DCDC、BATT1、BATT2和BATT3提供优化冗余。然而，也如前所述，其中所示的开关M、N、O或P中的任一个中的故障将使供电路径断开。
这个问题的一个可能的解决方案将指示使图2所示的开关M、N、O和P的每一个加倍(即，两个开关并联地连接)，以便使每个开关变得冗余。这样的解决方案也可以建议开关A、B、C或D的类似加倍。然而，部件的这样的加倍增加相关成本。
因此，存在对改进的配电系统架构的需要，该配电系统架构具有进一步的冗余以防止断开供电路径而不过度增加成本。在这方面，本公开提供了将单个开关添加到现有开关装置的替代解决方案，其中开关可以在三角形(Δ)布局中被组合，使得双重冗余在仅添加单个部件的情况下被实现。
在这方面，图3是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。如在其中看到的，在车辆EDS中有几个节点，其中根据本公开的冗余三角形或3点开关装置或架构10可以被应用。更具体地，这样的开关装置10可以被提供以通过分配或输运线路或电线12将电源A、B和C与HAD冗余负载电子控制单元(ECU)以及正常负载(即，非HAD负载)ECU互连。
如在图3中看到的，每个开关装置10可以包括如所示布置在三角形配置中的三个开关14。应当注意，在开关装置10中的每个单独的开关14可以具有任何类型，例如双稳态继电器、继电器、晶体管(包括场效应晶体管(FET)、智能FET、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、单结型晶体管(UJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或任何其他类型的晶体管)或任何其他类型。在任何电源A、B或C、任何开关14或任何开关装置10中的异常的情况下，总是存在到HAD冗余ECU的备选路径，从而确保电源冗余，该备选路径可以通过输运线路12被建立。此外，如果从这样的备选路径的建立产生的新的和/或增加的电流对于给定的输运线路12过大，那么正常负载也可以被断开。还应当注意，虽然图3描绘了布置在每个开关装置10中的三角形配置中的三个开关14，该三角形配置提供用最少数量的开关14表明的益处，但是四个或更多个开关14可以可选地布置在每个开关装置10中的矩形或其他配置中以提供类似的益处。
使用这种开关装置10，可以建立能量分配管理系统以优化开关参数额定值，并防止在第一次故障的情况下对这些中的任一个的应力，同时保持HAD冗余负载为了完全运行而被供电。对于全功率分配诊断，电流可以连同每个开关14的主要参数例如节点电压和部件温度一起被监控。在这方面，图4是根据本公开的具有开关装置的另一示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。如在其中看到的，提供了具有电流感测的三角形或3点开关架构，其中为了进一步优化，每个开关装置10包括部件开关14’，每个部件开关14’包括被配置在背靠背(即，串联)拓扑中的一对智能FET 16。
这种智能FET 16和背靠背拓扑不仅确保适当的双向切换，而且确保准确的双电流监控和通过在每个智能FET 16处的数字级的数字传输的能力。它们还消除了对任何额外的电流传感器和适应数据和将数据传输到微控制器的相应的接口的需要。也就是说，如果背靠背智能FET 16用作开关14’，则双向电流可以被测量，从而避免对额外的电流感测元件的需要。
利用电流和电压测量，这种3点双向开关14’从而实现基本能量管理，其对安全功能很重要。更具体地，三角形开关布局实现关于电流和任何部件损坏的详细信息，其可用于理解在冗余电流路径被激活之后的系统能量流。例如，这可以实现次级负载的断开以避免由于过大的电流而引起的开关应力。
接下来参考图5，示出了根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆8中分配电功率。如在其中看到的，可以提供三角形或3点开关装置10以通过分配或输运线路或电线12将电源、BATT A和BATT B与可以是HAD冗余负载的变速器控制单元(TCU)以及可以是正常电气负载(即，非HAD冗余负载)的门区负载、手套箱负载、尾灯负载和行李箱负载互连。
如也在其中看到的，每个开关装置10还可以包括微控制器、控制器或控制单元18或者与微控制器、控制器或控制单元18相关联，微控制器、控制器或控制单元18被配置为控制开关装置10的操作，包括其每个开关14’到接通或断开状态的独立控制。可选地，单个微控制器、控制器或控制单元18可以与多个开关装置10相关联并被配置为控制多个开关装置10。此外，微控制器、控制器或控制单元例如任何微控制器、控制器或控制单元18可以作为中央或主控制器被提供，并被配置为控制和/或实现能量分配管理系统或控制如本文所述的车辆的配电系统。
在这方面，应注意到，本文描述的任何这样的微控制器、控制器或控制单元18和/或任何其他单元、模块、控制器、系统、子系统、机构、设备、部件或诸如此类可以包括适当的电路，例如一个或更多个适当地编程的处理器(例如，包括中央处理单元(CPU)的一个或更多个微处理器)和相关存储器，该存储器可以包括存储的操作系统软件和/或应用软件，存储的操作系统软件和/或应用软件由处理器可执行以用于控制其操作和用于执行由本文描述的各种功能和/或操作(包括在彼此之间的交互作用和/或与彼此的协作)表示的特定算法。一个或更多个这样的处理器以及其他电路和/或硬件或者几个这样的处理器和/或电路和/或硬件也可以分布在几个单独的单元、模块、控制器、系统、子系统、机构、设备、部件或诸如此类当中。
还应当再次注意，在开关装置10的每个开关对14’中的每个单独的开关(例如，如图4所示的16)可以具有任何类型，例如双稳态继电器、继电器、晶体管(包括场效应晶体管(FET)、智能FET、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、单结型晶体管(UJT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或任何其他类型的晶体管)或者任何其他类型。在任何电源、BATT A或BATT B、任何开关14’或任何开关装置10中的异常的情况下，总是有到门区负载、手套箱负载、尾灯负载、行李箱负载和TCU负载的备选路径，从而确保电源冗余，该备选路径可以通过输运线路12被建立。此外，如果从这样的备选路径的建立产生的新的和/或增加的电流对于给定的输运线路12过大，那么正常负载也可以被断开。
现在参考图6A，示出了根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。在这方面，图6A描绘了在正常操作期间与图5的车辆EDS架构类似的车辆EDS架构。
如在图6A中看到的，开关装置10a、10b、10c和10d可以如所示被控制、调整适应、配置或重新配置以将电功率从馈电源A供应到负载A，并将电功率从馈电源B供应到负载B。更具体地，在每个开关装置10a和10b中，如所示，一个开关14’被接通以及两个开关14’被关断以建立电流20从馈电源A到输运线路A和负载A的路径。类似地，在每个开关装置10c和10d中，如所示，一个开关14’被接通以及两个开关14’被关断以建立电流22从馈电源B到输运线路B和负载B的路径。
图6B是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的另一示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。如在其中看到的，短路34在输运线路A中示出。在这样的情况下，开关装置10a、10b、10c和10d可以如所示被控制、调整适应、配置或重新配置以保持向负载A供应电功率。
更具体地，在每个开关装置10a和10b中，如所示，两个开关14’被关断以及一个开关14’被接通，而在每个开关装置10c和10d中，两个开关14’被接通以及一个开关14’被关断，如所示。作为结果，来自馈电源A的电流30在输运线路A中的短路34周围转向，用于通过或沿着备选路径输送到负载A。更具体地，来自馈电源A的电流30由开关装置10a路由到输运线路C，由开关装置10c路由到输运线路B，并由开关装置10d路由到输运线路D，用于输送到负载A。同时，电流32继续通过输运线路B由开关装置10c和10d路由，用于输送到负载B。
应该注意，在这样的情况下，输运线路B承载增加的(例如，双倍)电流，且因此可以被设计或形成过大尺寸(例如，为了机械需要)以经得起这样的事件。任何其它输运电线或线路(包括连接到馈电源A或馈电源B的那些输运电线或线路)可以同样被设计成能够在各种情况下承载增加的电流，如可以在本文描述的。
接下来参考图6C，示出了根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的另一示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。在这方面，图6C描绘了在源或供电部件(在这种情况下，馈电源A)中的故障。在这样的情况下，开关装置10a、10b、10c和10d的开关14’可以如所示被控制、调整适应、配置或重新配置以将能量从另一个源或供电部件(馈电源B)提供到所有负载，包括负载A和负载B。
更具体地，在开关装置10c中，如所示，一个开关14’被断开以及两个开关14’被接通以建立电流40从馈电源B到输运线路C的路径和电流42从馈电源B到输运线路B的路径。在开关装置10d中，如所示，两个开关14’被关断以及一个开关14’被接通以建立电流42从输运线路B到负载B的路径。在开关装置10a中，两个开关14’如所示被关断以隔离馈电源A，以及一个开关14’如所示被接通以建立电流40从输运线路C到输运线路A的路径。最后，在开关装置10b中，如所示，两个开关14’被关断以及一个开关14’被接通以建立电流40从输运线路A到负载A的路径。
图6D是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的另一示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。在这方面，图6D描述了馈电源A用于对馈电源B充电的情况。如在其中看到的，开关装置10a和10c可以如所示被控制、调整适应、配置或重新配置以建立电流50从馈电源A到馈电源B的路径。
更具体地，在开关装置10a中，如所示，两个开关14’被关断以及一个开关14’被接通以建立电流50从馈电源A到输运线路C的路径。在开关装置10c中，如所示，两个开关14’被关断以及一个开关14’被接通以建立电流50从输运线路C到馈电源B的路径。在开关装置10a和10c中的开关14’的这样的配置还隔离EDS的剩余部分，包括负载A和负载B，同时馈电源A对馈电源B充电(反之亦然)，从而最大化能量流(或均衡)。此外，在形成所示路径的开关装置10a和10c中的一个或两个开关14’的故障的情况下，可以通过使在相应开关装置10a和/或10c中的另外两个开关14’(当前被示为关断)接通来建立备选路径。
接下来参考图6E，示出了根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的另一示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。在这方面，图6E描绘了对车辆EDS中的所有输运线路中的负载的全功率供电的情形(即能量转移和消耗)。在该示例中，输运线路A、输运线路B、输运线路C和输运线路D具有连接到其的负载，其可被考虑为与自主驾驶相关的“安全”负载(即，HAD冗余负载)，而负载A和负载B可被考虑为“非安全”正常负载(即，非HAD负载)。
如在其中看到的，馈电源A向开关装置10a供应电流60(例如3×I)。开关装置10a和10b的开关14’如所示被控制、调整适应、配置或重新配置为接通或断开状态以建立电流62(例如I)到连接到输运线路C的安全负载、电流64(例如I)到连接到输运线路A的安全负载以及电流66(例如I)到负载A的路径。类似地，馈电源B向开关装置10c供应电流68(例如3×I)。开关装置10c和10d的开关14’如所示被控制、调整适应、配置或重新配置为接通或断开状态以建立电流70(例如I)到连接到输运线路B的安全负载、电流72(例如I)到连接到输运线路D的安全负载以及电流74(例如I)到负载B的路径。
图6F是根据本公开的具有开关装置的示例性实施例的车辆EDS的示例性实施例的另一示例性操作的简化电气示意图，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。在这方面，图6F描绘了完整开关装置(在这种情况下是开关装置10a)的故障。甚至在开关装置10a的完全故障使得馈电源A不能够向任何车辆负载供应功率(或者类似地，馈电源A的故障)的情况下，仍然可以向连接到输运线路A、输运线路B、输运线路C和输运线路D的四个安全负载供应功率。在这方面，非安全负载(负载A和负载B)也将被断开，以便不需要来自馈电源B的过多能量，从而通过确保到安全负载的足够的电流或功率供应来保护安全负载和/或它们的功能。
参考图6E，在正常操作期间，馈电源B可以向开关装置10c供应例如3×I的电流68。然而，如图6F所示的开关装置10a的故障代表异常状况，在该异常状况期间，馈电源B可以向开关装置10c供应例如4×I的电流80。
开关装置10c的开关14’如图示被控制、调整适应、配置或重新配置为接通或断开状态以建立电流82(例如I)到输运线路C和连接到输运线路C的安全负载的路径以及电流84(例如3×I)到输运线路B的路径，包括电流85(例如I)到连接到输运线路B的安全负载的路径。开关装置10d的开关14’如所示被控制、调整适应、配置或重新配置为接通或断开状态以建立电流86(例如2×I)到输运线路D的路径，包括电流87(例如I)到连接到输运线路D的安全负载的路径，以及电流88(例如I)到开关装置10b的路径。开关装置10b的开关14’如所示被控制、调整适应、配置或重新配置为接通或断开状态以建立电流88(例如I)到连接到输运线路A的安全负载的路径。此外，开关装置10b和10d的开关14’也如所示被控制、调整适应、配置或重新配置为隔离非安全正常负载(负载A和负载B)。应当注意，比完整开关装置(如图6F所示的10a)的故障更不显著的故障(例如在三角形开关装置10a、10b、10c、10d中的三个分支或开关14’中的仅仅一个的故障)将通过启用在相应开关装置10a、10b、10c、10d中的冗余分支或开关14’来解决。
开关装置10a、10b、10c、10d也可以具有使用算法来控制的单独分支或开关14、14’，该算法可以选择性地激活在每个三角形开关装置10a、10b、10c、10d处的两个分支或开关14、14’以建立备选能量路由路径，并从而增加开关的寿命和整体系统的寿命。这样的算法还可以在这样的控制中考虑环境条件(例如温度、湿度)以及系统参数(例如电流、电压)。
应当注意，供电源或电源(例如电源A、电源B、电源C、BATT A、BATT B、馈电源A、馈电源B)、电气负载(例如正常ECU、门区负载、手套箱负载、尾灯负载、行李箱负载、非安全正常负载、HAD冗余ECU、TCU、安全HAD冗余负载)和/或输运线路(例如输运线路A、B、C、D)可以每个被称为电气元件。同样，开关装置(例如10、10a、10b、10c、10d)可以每个包括或被称为通信节点。
如前所述，开关14、14’中的每一个可以选择性地被操作以基于输运线路、电源、电气负载、开关装置10、10a、10b、10c、10d、开关14、14’的状态或在配电系统中的至少一个电流或电流量的值的状态来建立如本文所述的多个配电路径中的至少一个。这样的状态可以包括例如在输运线路或电气负载中的短路。这样的状态还可以包括例如电源、开关装置10、10a、10b、10c、10d或开关14、14’的故障或者在开关装置10、10a、10b、10c中的开关14、14’的使用历史。在这方面，虽然使用历史不是直接可测量的(即，读取部件状态)，但是反映使用历史的计算可以基于在激活模式中的环境温度、流动电流和/或持续时间。这样的状态因此可以包括历史数据，例如老化估计，并且因此使相应的切换能够使老化均衡。
还应当注意，本公开的替代模式可以包括同时需要的两个电源的能量。例如，负载可以具有在它的正常使用之外的高水平电流需求。在这方面，在崩溃之后和一定量的时间流逝之后，可能需要高水平电流需求来确保对安全通信设备的足够供电。这样的替代模式可被称为“双电源要求”模式或类似模式。
如从前述内容容易明显的，描述了开关装置和用于控制开关装置的方法的各种非限制性实施例，开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，该系统用于在车辆中分配电功率。如本文所述的开关装置和用于控制开关装置的方法提供了改进的配电系统架构，该配电系统架构具有进一步的冗余以防止断开供电路径而不过度增加成本。
虽然在本文示出和描述了各种实施例，但是它们仅仅是示例性的，并且意图并不是这些实施例示出和描述所有可能的实施例。替代地，本文使用的词是描述而不是限制的词，并且应当理解，可以对这些实施例进行各种改变而不偏离所附权利要求的精神和范围。
在下文的一个或更多个实施例中可实现本公开的各方面：
1)一种用于在系统中提供多个备选配电路径的开关装置，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括多个电源和多个电气负载，所述开关装置包括：
第一开关，其适于连接到第一电气元件，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；
第二开关，其适于连接到所述第一电气元件和第二电气元件，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及
第三开关，其适于连接到所述第二电气元件和第三电气元件，所述第三开关具有断开状态或闭合状态；
其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个是独立地可控制的，并且其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个到其断开或闭合状态的选择性操作将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的一个，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个或者连接所述多个电源中的两个。
2)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关适于在三角形配置中被连接。
3)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
4)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关。
5)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括串联连接的一对开关。
6)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括继电器、双稳态继电器或晶体管。
7)根据1)所述的开关装置，其中，所述车辆包括自主车辆，并且所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶HAD负载。
8)根据7)所述的开关装置，其中，所述多个电气负载还包括非HAD负载。
9)根据1)所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个被选择性地操作以基于下列项的状态来建立所述多个备选配电路径中的至少一个：
所述第一电气元件、所述第二电气元件或所述第三电气元件之一；
所述第一开关、所述第二开关或所述第三开关之一；
在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的至少一个电流的值；或者
另一开关装置，其用于在所述系统中提供所述多个备选配电路径，所述系统用于在所述车辆中分配电功率。
10)根据1)所述的开关装置，还包括被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作的控制器。
11)根据10)所述的开关装置，其中，所述控制器还被配置为接收和传输指示所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个的状态的信号。
12)根据10)所述的开关装置，其中，所述控制器还被配置为接收和传输指示下列项的状态的信号：
所述第一电气元件、所述第二电气元件或所述第三电气元件中的至少一个；
所述第一开关、所述第二开关或所述第三开关中的至少一个；或者
在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的至少一个电流的值。
13)一种用于车辆的能量分配管理系统，所述系统包括：
多个通信节点，每个通信节点包括根据1)所述的开关装置；以及
控制器，其被配置为控制每个通信节点的每个开关装置的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作。
14)一种用于控制开关装置的方法，所述开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括：多个电源和多个电气负载；连接到第一电气元件的第一开关，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到所述第一电气元件和第二电气元件的第二开关，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到所述第二电气元件和第三电气元件的第三开关，所述第三开关具有断开状态或闭合状态；其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个是独立地可控制的，所述方法包括：
将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开或闭合状态以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的一个，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个或者连接所述多个电源中的两个。
15)根据14)所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
16)根据14)所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关在三角形配置中被连接，以及其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关。
17)根据14)所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述车辆包括自主车辆，并且所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶HAD负载。
18)一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储有用于控制开关装置的计算机可执行指令，所述开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括多个电源和多个电气负载，所述车辆具有控制器和连接到第一电气元件的第一开关，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到所述第一电气元件和第二电气元件的第二开关，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到所述第二电气元件和第三电气元件的第三开关，所述第三开关具有断开状态或闭合状态，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个是独立地可控制的，所述计算机可执行指令被配置为使所述控制器：
将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开或闭合状态以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的一个，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个或者连接所述多个电源中的两个。
19)根据18)所述的用于控制开关装置的计算机可读存储介质，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关在三角形配置中被连接，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关，并且其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
20)根据18)所述的用于控制开关装置的计算机可读存储介质，其中，所述车辆包括自主车辆，并且其中，所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶HAD负载。

Claims (20)

1.一种用于在系统中提供多个备选配电路径的开关装置，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括多个电源和多个电气负载，所述开关装置包括：
第一开关，其被配置为连接到第一电气元件，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；
第二开关，其被配置为连接到所述第一电气元件和第二电气元件，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及
第三开关，其被配置为连接到所述第二电气元件和第三电气元件，所述第三开关具有断开状态或闭合状态；
其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第一异常和流动的至少一个电流的值的检测而是独立地可控制的和选择性可操作的，以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第一备选配电路径，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个；以及
其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第二异常的检测而是独立地可控制的和选择性可操作的，以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第二备选配电路径，以连接所述多个电源中的两个电源，其中所述多个电源中的所述两个电源中的第一电源能够由所述多个电源中的所述两个电源中的第二电源充电。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关被配置为在三角形配置中被连接。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
4.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关。
5.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括串联连接的一对开关。
6.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括继电器或晶体管，并且其中，所述继电器包括双稳态继电器。
7.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述车辆包括自主车辆，并且所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶HAD负载。
8.根据权利要求7所述的开关装置，其中，所述多个电气负载还包括非HAD负载。
9.根据权利要求1所述的开关装置，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个被选择性地操作以基于下列项的状态来建立所述多个备选配电路径中的至少一个：
所述第一电气元件、所述第二电气元件或所述第三电气元件之一；
所述第一开关、所述第二开关或所述第三开关之一；或者
另一开关装置，其用于在所述系统中提供所述多个备选配电路径，所述系统用于在所述车辆中分配电功率。
10.根据权利要求1所述的开关装置，还包括被配置为控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作的控制器。
11.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述控制器还被配置为接收和传输指示所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个的状态的信号。
12.根据权利要求10所述的开关装置，其中，所述控制器还被配置为接收和传输指示下列项的状态的信号：
所述第一电气元件、所述第二电气元件或所述第三电气元件中的至少一个；
所述第一开关、所述第二开关或所述第三开关中的至少一个；或者
在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中流动的至少一个电流的值。
13.一种用于车辆的能量分配管理系统，所述系统包括：
多个通信节点，每个通信节点包括根据权利要求1所述的开关装置；以及
控制器，其被配置为控制每个通信节点的每个开关装置的所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作。
14.一种用于控制开关装置的方法，所述开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括：多个电源和多个电气负载；连接到第一电气元件的第一开关，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到所述第一电气元件和第二电气元件的第二开关，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到所述第二电气元件和第三电气元件的第三开关，所述第三开关具有断开状态或闭合状态；其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个是独立地可控制的，所述方法包括：
基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第一异常和流动的至少一个电流的值的检测而将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开状态或闭合状态以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第一备选配电路径，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个；以及
基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第二异常的检测而将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开状态或闭合状态，以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第二备选配电路径，以连接所述多个电源中的两个电源，其中所述多个电源中的所述两个电源中的第一电源能够由所述多个电源中的所述两个电源中的第二电源充电。
15.根据权利要求14所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
16.根据权利要求14所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关在三角形配置中被连接，以及其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关。
17.根据权利要求14所述的用于控制开关装置的方法，其中，所述车辆包括自主车辆，并且所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶(HAD)负载。
18.一种非暂时性计算机可读存储介质，其存储有用于控制开关装置的计算机可执行指令，所述开关装置用于在系统中提供多个备选配电路径，所述系统用于在车辆中分配电功率，所述车辆包括多个电源和多个电气负载，所述车辆具有控制器和连接到第一电气元件的第一开关，所述第一开关具有断开状态或闭合状态；连接到所述第一电气元件和第二电气元件的第二开关，所述第二开关具有断开状态或闭合状态；以及连接到所述第二电气元件和第三电气元件的第三开关，所述第三开关具有断开状态或闭合状态，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个是独立地可控制的，所述计算机可执行指令被配置为使所述控制器：
基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第一异常和流动的至少一个电流的值的检测而将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开状态或闭合状态以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第一备选配电路径，以连接所述多个电源中的一个和所述多个电气负载中的一个；以及
基于对在用于在所述车辆中分配电功率的所述系统中的第二异常的检测而将所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个选择性地操作到其断开状态或闭合状态，以将所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的至少两个互连以建立所述多个备选配电路径中的第二备选配电路径，以连接所述多个电源中的两个电源，其中所述多个电源中的所述两个电源中的第一电源能够由所述多个电源中的所述两个电源中的第二电源充电。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关在三角形配置中被连接，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关中的每一个包括双向开关，并且其中，所述第一电气元件、所述第二电气元件和所述第三电气元件中的每一个包括输运线路、所述多个电源中的一个或所述多个电气负载中的一个。
20.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中，所述车辆包括自主车辆，并且其中，所述多个电气负载包括至少一个冗余的高度自主驾驶(HAD)负载。
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