CN113752837A - 车辆的低压供电控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车辆的低压供电控制系统及方法。该系统包括第一电源网络、第二电源网络、电压转换器和网关；电压转换器与高压电源网络电连接；第一电源网络包括第一开关、蓄电池和蓄电池传感器；蓄电池通过第一开关与电压转换器电连接，蓄电池还与各低压用电负载和部分冗余备份负载电连接；蓄电池传感器与网关通信连接；第二电源网络包括第二开关、超级电容器和集成控制器；超级电容器通过第二开关分别与电压转换器、部分低压用电负载和部分冗余备份负载电连接；集成控制器与网关通信连接。上述技术方案可以主动降低车辆中的低压用电系统的电耗，提升车辆在续航行驶里程及安全性方面的综合性能。

Description

车辆的低压供电控制系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及汽车电能管理技术，尤其涉及一种车辆的低压供电控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着人们环保意识的提高、对绿色出行的提倡，智能化电动汽车越来越受到市场的青睐及消费者的认可，成为行业未来的发展趋势以及热点方向。其中，车辆续驶里程以及安全性问题仍是限制其被市场主流消费者所接受的关键因素。

目前，电动汽车行业内通过增加动力电池包和提供多种驾驶模式来增加车辆续驶里程，采用两路DCDC加双蓄电池的双电源冗余电源网络降低安全性问题。但是，更大的电池包容量会导致成本增加、重量增加，同时也会导致更高的电耗，低电耗的驾驶模式会牺牲车辆动力性和驾驶感受；双蓄电池也会导致整车重量增加，并且蓄电池易老化后续维护成本高。

发明内容

本发明实施例提供一种车辆的低压供电控制系统及方法，可以主动降低整车的负载电耗，提升车辆在续驶里程及安全性方面的综合性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种车辆的低压供电控制系统，所述车辆包括低压用电系统，所述低压用电系统包括多个低压用电负载和多个冗余备份负载，所述车辆的低压供电控制系统包括：第一电源网络、第二电源网络、电压转换器和网关；

所述电压转换器与高压电源网络电连接；所述电压转换器用于将所述高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号；

所述第一电源网络包括第一开关、蓄电池和设置于所述蓄电池上的蓄电池传感器；所述蓄电池通过所述第一开关与所述电压转换器电连接，所述蓄电池还与各所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载电连接；所述蓄电池用于在所述第一开关断开时，为各所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载供电，并在所述第一开关导通时，存储所述电压转换器转换的低压电信号；

所述蓄电池传感器与所述网关通信连接；所述蓄电池传感器用于实时获取所述蓄电池的状态信息，并发送至所述网关；

所述第二电源网络包括第二开关、超级电容器和集成于所述超级电容器中的集成控制器；所述超级电容器通过所述第二开关分别与所述电压转换器、部分低压用电负载和部分所述冗余备份负载电连接；所述超级电容器用于在所述第二开关导通时，存储所述电压转换器转换的低压电信号，和/或为部分所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载供电；

所述集成控制器与所述网关通信连接；所述集成控制器用于实时获取所述超级电容器的状态信息，并发送至所述网关；

所述网关用于根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，输出开关控制信号，以分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态。

可选的，所述网关还与所述电压转换器通信连接；所述网关还用于根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，输出电压转换控制信号，以控制所述电压转换器的工作状态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆的低压供电控制方法，该方法采用如本发明实施例任一项所述的车辆的低压供电控制系统执行，该方法包括：

获取所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息；

根据所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态。

可选的，所述车辆的运行状态包括正常唤醒状态、正常休眠状态和行车状态；

根据所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态，包括：

若所述车辆处于正常唤醒状态，则控制所述第一开关和所述第二开关均导通；

若所述车辆处于正常休眠状态，则控制所述第一开关导通，所述第二开关断开；

若所述车辆处于行车状态，且根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，确定所述蓄电池发生故障且所述超级电容器处于正常状态，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，确定所述超级电容器发生故障且所述蓄电池处于正常状态，则控制所述第一开关导通，以及控制所述第二开关断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态确定所述电压转换器发生故障，则控制所述第一开关和所述第二开关均断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态、所述超级电容器的状态信息以及所述蓄电池的状态信息，确定所述电压转换器和所述超级电容器均发生故障，且所述蓄电池处于正常状态，则控制所述第一开关和所述第二开关均断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态、所述超级电容器的状态信息以及所述蓄电池的状态信息，确定所述电压转换器和所述蓄电池均发生故障，且所述超级电容器处于正常状态，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通；

若根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状信息，确定所述第一电源网络和/或所述第二电源网络发生故障时，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通。

可选的，低压供电控制方法还包括：

在所述车辆处于正常休眠状态时，判断所述车辆处于正常休眠状态的时间是否到达第一预设时间；

若是，则通过所述网关获取所述蓄电池的当前状态信息和所述超级电容器的当前状态信息；

根据所述超级电容器的当前状态信息和所述蓄电池的当前状态信息，判断所述超级电容器和/或所述蓄电池是否发生亏电；

若是，则控制所述车辆由正常休眠状态转换为唤醒状态，并控制所述第一开关和所述第二开关均导通。

可选的，低压供电控制方法还包括：

根据所述车辆的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，控制所述电压转换器的工作状态。

可选的，根据所述车辆的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，控制所述电压转换器的工作状态，包括：

根据所述车辆的运行状态，判断所述车辆是否处于唤醒状态；

若是，则在所述低压用电系统上电时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述车辆的充电口插入有充电枪时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述低压用电系统上电时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述低压用电系统的耗电量，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述低压用电系统下电时，根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器的启停；其中，所述蓄电池的状态信息包括所述蓄电池的电量和所处环境温度。

可选的，在所述低压用电系统下电时，根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器的启停，包括：

在所述低压用电系统下电时，实时获取所述蓄电池的电量；

判断所述蓄电池的电量是否小于预设电量；

若是，则判断预设时间内是否接收到用户的操作指令；

若是，则根据所述操作指令，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号。

可选的，若在预设时间内未接收到用户的操作指令，则根据所述车辆的运行状态，判断所述车辆是否满足所述电压转换器的启动条件；

若是，则直接控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号；

重复执行实时获取所述蓄电池的电量的步骤，直至所述蓄电池的电量大于或等于所述预设电量和/或所述车辆不满足所述电压转换器的启动条件时，控制所述电压转换器停止输出所述低压电信号。

可选的，低压供电控制方法还包括：

当所述车辆处于休眠状态时，控制所述电压转换器停止输出所述低压电信号，并以预设周期获取所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息；

根据所述超级电容器的状态信息，判断所述超级电容器是否发生亏电；

若是，则在根据所述蓄电池的状态信息，确定所述蓄电池发生亏电时，控制所述车辆由休眠状态转换为唤醒状态，并启动所述电压转换器输出所述低压电信号；或者，在根据所述蓄电池的状态信息，确定所述蓄电池未发生亏电时，控制所述车辆保持休眠状态，以及控制所述电压转换器保持为停止输出所述低压电信号的状态。

本发明实施例提供一种车辆的低压供电控制系统及方法，通过设置第一电源网络和第二电源网络两个电源网络，并将第二电源网络作为冗余备份电源网络，提高了车辆的安全性能，并且第二电源网络包括超级电容器，相比于蓄电池或其他储能部件，具有高安全性、高功率、高寿命、轻量化、高环境适应性、高充电效率等优势；还通过网关控制第一开关和所述第二开关的通断状态，以达到控制第一电源网络和/或第二电源网络为低压用电系统进行供电的目的，可以降低车辆中低压用电系统的电耗，并尽可能地提升低压用电系统的电耗利用率，相应节省下来的电能可用于车辆的动力输出，进而提升车辆的续航行驶里程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车辆的低压供电控制系统的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种车辆的低压供电控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种车辆休眠时的低压供电控制方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的又一种车辆的低压供电控制方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的又一种车辆的低压供电控制方法的流程图；

图6为本发明实施例提供的一种电压转换器启停的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本发明实施例提供一种车辆的低压供电控制系统装置，图1为本发明实施例提供的一种车辆的低压供电控制系统的结构框图，如图1所示，车辆的低压用电系统包括多个低压用电负载和多个冗余备份负载，而车辆的低压供电控制系统包括第一电源网络10、第二电源网络20、电压转换器30和网关40。图1仅是示例性的展示了低压用电系统包括低压用电负载1、低压用电负载2、冗余备份负载1和冗余备份负载2，本发明实施例并不仅限于图示结构。其中，低压用电负载可以是车辆的功能负载，例如可以是自动驾驶负载、行车安全负载，保证车辆的功能完整性并且可正常运行。冗余备份负载是当低压用电负载异常、不能正常使用时，替代低压用电负载的备份负载，当低压用电负载正常工作时，冗余备份负载可不工作，例如可以在自动驾驶、行车安全相关的低压用电负载异常时替代其中的部分或全部元器件，使车辆正常工作，保证车辆功能完整且可正常运行，提升了车辆的性能。

电压转换器30与高压电源网络电连接，电压转换器30用于将高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号。其中，电压转换器30是将某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源的装置，例如可以是DCDC变换器。具体的，电压转换器30可以将来自车辆动力电池包的高压电源网络的高压直流电变换为低压直流电，给车辆的低压用电系统的进行供电的同时，还能为第一电源网络10和第二电源网络20充电。

第一电源网络10包括第一开关S1、蓄电池11和设置于蓄电池11上的蓄电池传感器EBS。蓄电池11通过第一开关S1与电压转换器30电连接，蓄电池11还与各低压用电负载和部分冗余备份负载电连接，蓄电池11用于在第一开关S1断开时，为各低压用电负载和部分冗余备份负载供电，并在第一开关S1导通时，存储电压转换器30转换的低压电信号。

具体的，在第一开关S1处于断开状态或者电压转换器30不输出低压电信号时，蓄电池11可作为低压供电电源，为车辆的低压用电系统供电；而在第一开关S1导通其电压转换器30正常提供低压电信号时，蓄电池11可存储电压转换器30输出的低压电信号，且电压转换器30输出的低压电信号还会给低压用电系统中的各低压用电负载和部分冗余备份负载供电。蓄电池11例如可以为铅酸蓄电池、锂聚合物电池、镍氢电池等可充电的电池。此外，蓄电池11上设置有蓄电池传感器EBS，该蓄电池传感器EBS可以安装在蓄电池11的负极处，通过蓄电池传感器EBS能够检测蓄电池11的负极处的电信号、温度等的状态信息，以及时获知蓄电池的工作状态。

第二电源网络20包括第二开关S2、超级电容器21和集成于超级电容器21中的集成控制器22。超级电容器通过第二开关S2分别与电压转换器30、部分低压用电负载和部分冗余备份负载电连接，超级电容器21用于在第二开关S2导通时，存储电压转换器30转换的低压电信号，和/或为部分低压用电负载和部分所述冗余备份负载供电。

具体的，在第二开关S2导通、第一开关S1断开以及电压转换器30未输出低压信号时，超级电容器21作为供电电源，向与其电连接的部分低压用电负载和冗余备份负载进行供电，以确保车辆中必要的低压用电负载能够保持正常工作，直至车辆安全停止；或者，在第二开关S2和第一开关S1均导通且电压转换器30未输出低压信号时，蓄电池11中存储的电能可作为供电电源，为低压用电系统供电的同时，还能够为超级电容器21充电；而当第二开关导通且电压转换器30正常输出低压电信号时，电压转换器30输出的低压电信号为超级电容器21充电且为车辆的低压用系统供电；如此，由于第二电源网络21中的超级电容器21相比较蓄电池具有更高的安全性、更高的功率、更高的寿命、更高的环境适应性、更高的充电效率以及更加轻量化等，且超级电容器21的端电压可直接反应其残余电量，内阻基本不随放电深度变化，因此采用超级电容器21代替蓄电池，有利于进行低压供电控制系统的开发。在本发明实施例中将第二电源网络20作为冗余备份电源，能够在车辆中其它电源消耗殆尽时，确保车辆安全行驶一段距离，直至车辆安全停止。此外，在超级电容器21内部集成有集成控制器22，该集成控制器22可以监控超级电容器21的状态信息，从而及时获知超级电容器21的工作状态。

由于蓄电池传感器EBS以及集成控制器22均与网关40通信连接，使得蓄电池传感器EBS实时获取的蓄电池11的状态信息以及集成控制器22实时获取的超级电容器21的状态信息均会发送至网关40。此时，网关40可根据蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，输出开关控制信号，以分别控制第一开关S1和第二开关S2的通断状态。其中，网关40可用于提供协议转换、数据交换等网络兼容功能。蓄电池11的状态信息包括但不限于蓄电池11的电压、电流、电量(SOC)、温度、健康度及老化程度等。超级电容器21的状态信息包括但不限于超级电容器21的电压、温度、内部平衡状态等。

具体的，当网关40根据蓄电池传感器EBS发送的蓄电池的状态信息，获知蓄电池11的状态异常时，网关40可输出开关控制信号，控制第一开关S1处于断开状态，此时超级电容器21可作为供电电源为低压用电系统进行供电；而当网关40根据集成控制器22发送的超级电容器21的状态信息，获知超级电容器21的状态异常时，网关可控制第二开关S2处于断开状态，仅采用蓄电池11为低压用电系统供电。

示例性的，蓄电池传感器EBS和集成控制器22可通过第一通信连接线与网关40通信连接，如图1所示，其中，第一通信连接线是一种工业数据总线，例如可以是LIN总线，网关40可以通过LIN总线与蓄电池传感器EBS和集成控制器22进行信号交互，获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息。

本发明实施例，通过设置第一电源网络和第二电源网络两个电源网络，并将第二电源网络作为冗余备份电源网络，提高了车辆的安全性能，并且第二电源网络包括超级电容器，相比于蓄电池或其他储能部件，具有高安全性、高功率、高寿命、轻量化、高环境适应性、高充电效率等优势；还通过网关监测知蓄电池和超级电容器的状态，控制第一开关和所述第二开关的通断状态，以达到控制第一电源网络和/或第二电源网络，可以降低车辆中低压用电系统的电耗，并尽可能地提升低压用电系统的电耗利用率，相应节省下来的电能可用于车辆的动力输出，进而提升车辆的续航行驶里程。

可选的，继续参考图1，网关40还与电压转换器20通信连接，网关40还用于根据蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，输出电压转换控制信号，以控制电压转换器30的工作状态。

其中，电压转换器30的工作状态包括但不限于电压转换器30的输出与否、输出电压的高低。具体的，当网关40经蓄电池传感器EBS和集成控制器22获知蓄电池11和超级电容器21亏电时，网关40可输出电压转换控制信号，控制电压转换器30工作，将高压电源网络的高压电信号转换为具有较高电压的低压电信号为蓄电池11和/或超级电容器21充电，当蓄电池11和/或超级电容器21电量较多时，网关40可输出电压转换控制信号，控制电压转换器30输出具有较低电压的低压电信号为蓄电池11和/或超级电容器21缓慢充电，或者控制电压转换器30停止输出(此时蓄电池11和/或超级电容器21无需再充电)。需要说明的是，此处无论是具有较高电压的低压电信号仅是大于具有较低电压的低压电信号的电压，而两者均远远小于高压电源网络中高压电信号的电压。

示例性的，网关40可通过第二通信连接线与电压转换器20通信连接，如图1所示，其中，第二通信连接线也是一种工业数据总线，例如可以是CAN总线，网关40可通过CAN总线与电压转换器20进行信号交互，并控制电压转换器20的输出与否、输出电压的高低。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种车辆的低压供电控制方法，图2为本发明实施例提供的一种车辆的低压供电控制方法的流程图，本实施例可适用于车辆的低压供电控制，该方法可以由车辆的低压供电控制系统来执行，结合参考图1和图2，该方法包括：

S1001、获取车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息。

其中，电压转换器30的运行状态包括但不限于输出与否、输出电压的高低；蓄电池11的状态信息包括但不限于电压、电流、电量(SOC)、温度、健康度及老化程度；超级电容器21的状态信息包括但不限于电压、温度、内部平衡状态。

示例性的，网关40可通过CAN总线与电压转换器通信连接，进行信号交互，获取电压转换器30的运行状态；网关40可通过LIN总线与蓄电池传感器EBS和集成控制器22通信连接，进行信号交互，获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息。

S1002、根据车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，分别控制第一开关和第二开关的通断状态。

示例性的，根据获取的蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，可判断是否需要连通或断开第一电源网络10和第二电源网络20，并通过分别控制第一开关S1和第二开关S2的通断状态来实现第一电源网络10和第二电源网络20连通或断开。

可选的，继续参考图1，车辆的运行状态包括正常唤醒状态、正常休眠状态和行车状态，根据车辆的运行状态、电压转换30器的运行状态、蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，分别控制第一开关S1和第二开关S2的通断状态，包括：

若车辆处于正常唤醒状态，则控制第一开关S1和第二开关S2均导通。

具体的，车辆处于正常唤醒状态说明整车的用电网络可正常工作，没有出现异常。在车辆正常使用过程中，第一开关S1和第二开关S1均导通，第一电源网络10和第二电源20网络连通，整车形成统一的低压电网，蓄电池11与超级电容器21均连入网络中。

若车辆处于正常休眠状态，则控制第一开关S1导通，第二开关S2断开。

具体的，车辆处于正常休眠状态，即车辆已正常熄火，车辆动力电池包不工作，控制第一开关S1导通，第一电源网络10连通，蓄电池11为车辆的低压用电系统的电源，保证低压用电系统的正常运行。第二开关S2断开，第二电源网络20断开，此时超级电容器21不工作，降低能耗。

若车辆处于行车状态，且根据蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，确定蓄电池11发生故障且超级电容器21处于正常状态，则控制第一开关S1断开，以及控制第二开关S2导通。

示例性的，在车辆行车过程中出现蓄电池11发生短路故障时，控制第一开关S1断开，断开第一电源网10络，停止使用蓄电池11，控制第二开关S2导通，连通第二电源网络20，使用超级电容21作为低压用电系统的电源。同时，由电压转换器30将车辆的高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号为低压用电系统提供耗电输入，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。需要说明的是，此处仅是示例性的以蓄电池11发生短路故障为例进行说明，蓄电池11发生故障还可以是亏电、泄漏等故障，本发明实施例对此不做具体限定。

若车辆处于行车状态，以及根据蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，确定超级电容器21发生故障且蓄电池11处于正常状态，则控制第一开关S1导通，以及控制第二开关S2断开。

示例性的，在车辆行车过程中出现超级电容器21发生短路故障时，控制第二开关S2断开，断开第二电源网络20，停止使用超级电容器21；控制第一开关导通S1，连通第一电源网络10，使用蓄电池11作为低压用电系统的电源。同时，由电压转换器30将车辆的高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号为低压用电系统提供耗电输入，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。需要说明的是，此处仅是示例性的以超级电容器21发生短路故障为例进行说明，超级电容器21发生故障还可以是亏电、击穿等故障，本发明实施例对此不做具体限定。

若车辆处于行车状态，以及根据电压转换器30的运行状态确定电压转换器30发生故障，则控制第一开关S1和第二开关S2均断开。

示例性的，在车辆行车过程中出现电压转换器30输出故障时，控制第一开关S1和第二开关S2断开，此时高压电源网络的高压电信号无法转换成低压电信号为低压供电控制系统提供电量来源。超级电容器21的储能较少，断开第二开关S2可保证超级电容器21的内部平衡状态。蓄电池11作为低压用电系统的电源，为低压用电系统供电，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。

若车辆处于行车状态，以及根据电压转换器30的运行状态、超级电容器21的状态信息以及蓄电池11的状态信息，确定电压转换器30和超级电容器21均发生故障，且蓄电池11处于正常状态，则控制第一开关S1和第二开关S2均断开。

示例性的，当在车辆行车过程中电压转换器30输出故障的同时超级电容器21发生短路故障时，控制第一开关S1和第二开关S2断开，此时高压电源网络的高压电信号无法转换成低压电信号为低压用电系统提供电量来源，第二电源网络20断开，蓄电池11作为低压用电系统的电源，为低压用电系统供电，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。

若车辆处于行车状态，以及根据电压转换器30的运行状态、超级电容器21的状态信息以及蓄电池11的状态信息，确定电压转换器30和蓄电池11均发生故障，且超级电容器21处于正常状态，则控制第一开关S1断开，以及控制第二开关S2导通。

示例性的，当在车辆行车过程中电压转换器30输出故障的同时蓄电池11发生短路故障时，控制第一开关S1断开，此时高压电源网络的高压电信号无法转换成低压电信号为低压用电系统提供电量来源，并且断开第一电源网络10，停止使用蓄电池11；控制第二开关S2导通，连通第二电源网络20，使用超级电容21作为低压用电系统的电源，为低压用电系统供电，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。

若根据蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状信息，确定第一电源网络10和/或第二电源网络20发生故障时，则控制第一开关S1断开，以及控制第二开关S2导通。

示例性的，第一电源网络10和/或第二电源网20络发生故障可以是低压用电系统出现故障开路或者是线路发生短路，其中，低压用电系统出现故障开路可以是低压用电负载和/或冗余备份负载发生故障，线路发生短路可以是，第一电源网络10中的蓄电池11发生故障短路，和/或第二电源网络20中的超级电容器21发生故障短路。控制第一开关S1断开，以及控制第二开关S2导通，此时第一电源网络S1和第二电源网络S2形成两个独立的低压电源网络。若第一电源网络10部分出现故障，超级电容21可作为低压用电系统的电源，同时，由电压转换器30将车辆的高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号为低压用电系统提供耗电输入；若第二电源网络20部分出现故障，则蓄电池11作为低压用电系统的电源，为低压用电系统供电，以确保驾驶员可以接管车辆并作出应急处置。

本发明实施例提供的低压供电控制方法，通过根据车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，判断低压供电系统的状态，及时做出反应，提高了车辆的安全性能；通过控制第一开关和第二开关的通断状态，在低压用电系统或线路出现故障时，及时断开有故障的低压电网线路，导通无故障的低压电网线路，使得驾驶员可以接管车辆并作出应急处置，保护了驾乘人员的生命财产安全，进一步提高了车辆的安全可靠性；同时，还可以降低车辆低压用电系统的电耗并尽可能地提升低压用电系统的电耗利用率，相应节省下来的电能可用于车辆的动力输出，进而提升车辆的续航驾驶里程。

可选的，在车辆处于正常休眠期间，低压用电系统仍在运行，蓄电池在消耗电量维持相关功能，为防止蓄电池和超级电容器电量不足导致低压用电系统不能正常运行，本发明实施例提供了一种车辆休眠时的低压供电控制方法，可及时获取蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，防止蓄电池和/或超级电容器发射亏电。图3为本发明实施例提供的一种车辆休眠时的低压供电控制方法的流程图。结合参考图1和图3，该方法包括：

S2001、判断车辆处于正常休眠状态的时间是否到达第一预设时间。若是，则执行S2002。

其中，第一预设时间可以是5h，或者6h，本发明实施例对此不做具体限定。

具体的，当车辆由非休眠状态进入正常休眠状态的时间达到第一预设时间时，执行S2002；或者，当车辆距上一次获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息达到第一预设时间时，执行S2002，即以第一预设时间为周期，周期性的执行S2002。

S2002、通过网关获取蓄电池的当前状态信息和超级电容器的当前状态信息。

S2003、根据超级电容器的当前状态信息和蓄电池的当前状态信息，判断超级电容器和/或蓄电池是否发生亏电。若是，则执行S2004。

S2004、控制车辆由正常休眠状态转换为唤醒状态，并控制第一开关和第二开关均导通。

示例性的，当车辆由行车状态或正常唤醒状态转换为正常熄火状态后，车辆的动力电池包不通入用电网络，高压电源网络不再为低压用电系统提供电信号，此时低压用电系统的电耗由第一电源网络10的蓄电池11和/或第二电源网络20的超级电容器21提供。网关40通过LIN总线与蓄电池传感器EBS和集成控制器22通信连接时，则可以获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，当辆处于正常休眠状态的时间较短时，蓄电池11和/或超级电容器21消耗的电量较少，没有亏电的风险；当辆处于正常休眠状态的时间较长时，蓄电池11和/或超级电容器21消耗的电量较多，有亏电的风险。因此，需要在车辆进入正常休眠状态后呈周期性网关以及与网关连接的LIN总线，例如每5h唤醒一次，以通过LIN总线获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，防止超级电容器21和/或蓄电池11电量过少而发生过渡消耗，损坏超级电容器21和/或蓄电池11。若判断超级电容器21和/或蓄电池11发生亏电时，则可唤醒车辆，将动力电池包通入用电网络，控制第一开关和第二开关均导通，由电压转换器30将高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号为超级电容器21和/或蓄电池11充电。

可选的，低压用电控制系统的电压转换器能够将高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号，此时还可以根据车辆的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，控制电压转换器的工作状态。图4为本发明实施例提供的又一种车辆的低压供电控制方法的流程图。结合参考图1和图4，该方法包括：

S3001、获取车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息。

S3002、根据车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，分别控制第一开关和第二开关的通断状态。

S3003、根据车辆的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，控制电压转换器的工作状态。

其中，电压转换器30的工作状态包括但不限于电压转换器30的输出与否、输出电压的高低。示例性的，网关40可根据车辆的运行状态、蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，控制电压转换器30的工作状态，当车辆处于行车状态或者正常唤醒状态时，可根据蓄电池11和超级电容器21的电量控制电压转换器30转换的低压电信号的大小，例如当蓄电池11和/或超级电容器21的电量较少时，可控制电压转换器30输出较高的低压电信号为蓄电池11和/或超级电容器21快速充电，当蓄电池11和/或超级电容器21的电量较多时，可控制电压转换器30输出较低的低压电信号，减少对低压供电控制系统的输入，可降低车辆的电耗。而在车辆处于行车状态或者正常唤醒状态时，若检测到电压转换器30出现故障或高压电源网络侧出现故障，则可以控制电源转换器30停止输出低压电信号，以防影响低压用电系统以及第一电源网络10和第二电源网络20的工作状态。

可选的，本发明实施例中，可结合车辆中低压用电系统的降耗需求和高压电源网络的主动补电情况，控制电压转换器的工作状态。图5为本发明实施例提供的又一种车辆的低压供电控制方法的流程图。结合参考图1和图5，该方法包括：

S4001、获取车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息。

其中，所述蓄电池的状态信息包括所述蓄电池的电量和所处环境温度。

S4002、根据车辆的运行状态、电压转换器的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，分别控制第一开关和第二开关的通断状态。

S4003、根据车辆的运行状态，判断车辆是否处于唤醒状态。若是，则执行S4004，或者执行S4005，或者执行S4006，或者执行S4007。

示例性的，当车辆处于正常唤醒状态时，第一开关S1和第二开关S2均导通，蓄电池11与超级电容器21均连入低压电网中，电压转换器30将车辆的高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号输入低压供电控制系统；此时，可根据车辆的运行状态、蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，控制电压转换器30的工作状态。

S4004、在低压用电系统上电时，控制电压转换器启动输出低压电信号，并根据蓄电池的电量和所处环境温度，控制电压转换器转换的低压电信号的电压值。

具体的，车辆点火唤醒后，为保证低压用电系统的正常运行，电压转换器30启动并持续输出低压电信号为低压供电控制系统充电。电压转换器30转换输出的低压电信号的电压值可根据蓄电池11的电量和所处环境温度决定，例如，当蓄电池11的电量大于90％且所处的环境温度为零上时，可适当降低电压转换器30输出的低压电信号的电压值，以降低车辆的低压用电系统的电耗。

S4005、在车辆的充电口插入有充电枪时，控制电压转换器启动输出低压电信号，并根据蓄电池的电量和所处环境温度，控制电压转换器转换的低压电信号的电压值。

具体的，车辆的充电口插入有充电枪时，高压电源网络的电量充足，可启动电压转换器30并持续输出低压电信号为低压供电控制系统充电。电压转换器30转换输出的低压电信号的电压值可根据蓄电池30的电量和所处环境温度决定，例如，当蓄电池11的电量大于90％且所处的环境温度问零上时，可适当降低电压转换器30输出的低压电信号的电压值，以降低车辆的低压用电系统的电耗。

S4006、在低压用电系统上电时，控制电压转换器启动输出低压电信号，并根据低压用电系统的耗电量，控制电压转换器转换的低压电信号的电压值。

其中，低压用电系统上电时，车辆处于唤醒状态，车辆的仪表、收音机、空调等低压用电负载可根据司乘人员的需要进行启动，或者根据司乘人员所选择的低压用电系统的运行模式，控制低压用电系统的耗电量，此时可根据所启动的低压用电负载量以及司乘人员所选择的运行模式，控制电压转换器30所转换的低压电信号的电压值。

具体的，在低压用电系统上电时，若所启动的低压用电负载较少或司乘人员所选择的运行模式为低电耗模式，低压用电系统的耗电量较低，可适当降低电压转换器输出的低压电信号的电压值，以降低车辆的低压用电系统的电耗。

需要说明的是，车辆进入低压用电系统的低电耗模式可通过驾驶模式选择开关主动选择该模式并进入；或者，在车辆动力电池包剩余电量低于设定阈值时自动进入，用户可在5％-20％之间根据个人使用习惯自行设定；或者，结合用户导航设置，车辆可续驶里程低于车辆距离目的地距离时，自动进入；或者，电压转换器故障或者中途退出时，自动进入。

车辆进入该模式后，会优先保证车辆的续航行驶里程，在满足车辆的基本驾驶操作及行车安全前提下，牺牲部分驾驶舒适性、娱乐性功能，可将车辆耗电降至最低水平进一步提升续驶里程。例如可以关闭空调的常规制冷或制热等空调类功能；可以关闭方向盘加热、后风窗加热、后视镜加热、座椅加热等加热功能；可关闭大灯延时、大灯角灯、氛围灯等非法规要求的功能项；可以降低功放音量、扬声器工作数量、中控屏幕亮度、背光亮度等娱乐性功能，可以关闭座椅通风、座椅按摩等舒适类功能；还可以关闭抬头显示、流媒体后视镜等功能。对不影响车辆驾驶及行车安全的舒适性、娱乐性用电负载进行统筹考虑与梳理，深入挖掘车辆可降电耗潜力，可进一步实现车辆续航行驶里程的提升。

S4007、在低压用电系统下电时，根据蓄电池的电量和所处环境温度，控制电压转换器的启停。

示例性的，在车辆熄火且低压用电系统下电后，为降低车辆多余的负载，可关闭电压转换器30的输出，此时蓄电池11作为低压用电系统的电源，为低压用电系统供电。

可选的，在低压用电系统下电时，可根据蓄电池的电量和所处环境温度，控制电压转换器的启停，主动为蓄电池充电。图6为本发明实施例提供的一种电压转换器启停的控制方法的流程图。结合参考图1和图2，该方法包括：

S5001、在低压用电系统下电时，实时获取蓄电池的电量。

S5002、判断蓄电池的电量是否小于预设电量。若是，则执行S5003。

示例性的，预设电量可以是蓄电池11额定电量的10％。

S5003、判断预设时间内是否接收到用户的操作指令。若是，则执行S5004，若否，则执行S5005。其中，预设时间可以是10min。

S5004、根据操作指令，控制电压转换器启动输出低压电信号。

S5005、根据车辆的运行状态，判断车辆是否满足电压转换器的启动条件。若是，则执行S5006。

其中，电压转换器30的启动条件为蓄电池传感器EBS自学习完成、电量读取准确、车辆机舱盖闭合。

S5006、直接控制电压转换器启动输出低压电信号。

S5007、判断蓄电池的电量是否小于预设电量和/或车辆是否满足电压转换器的启动条件。若是，则执行S5001，若否，则执行S5008。

示例性的，若蓄电池11电量达到上限值、补电持续时间达到上限值、机舱盖打开、车辆点火唤醒或充电口插入有充电枪等其他更高优先级的电压转换器输出请求时，车辆不满足电压转换器的启动条件，此时可执行S5008。

S5008、控制电压转换器停止输出低压电信号。

示例性的，在低压用电系统下电时，车辆中的低压用电系统处于正常休眠状态，此时电压转换器30停止输出低压转换信号，采用蓄电池11作为低压用电系统电源。为防止蓄电池亏电，需要实时监控蓄电11池的电量，当蓄电池11电量小于预设电量且有发生亏电风险时，可通过仪表盘、显示屏和/或APP等提示用户，若用户及时处置，则根据用户的操作指令控制电压转换器30启动输出低压电信号为蓄电,11充电；若用户未及时处置，若车辆满足电压转换器30的启动条件时，则自动发送蓄电池11充电请求，控制电压转换器30启动输出低压电信号为蓄电池11充电。其中，当蓄电池11电量达到上限值或者充电时间已达到上限值时，电池11脱离亏电风险，则可不必须继续控制电压转换器30输出低压电信号，控制电压转换器30停止输出低压电信号可进一步降低车辆的电耗。

本发明实施例，通过根据车辆的运行状态、蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，控制电压转换器输出电压的工作状态，可以降低低压用电系统的能耗；通过在低电耗模式减少不必要的功能可以进一步降低低压用电系统的能耗；并且在发生蓄电池亏电风险时可主动控制电压转换器启停，控制电压转换器输出低压电信号为低压供电控制系统充电，由此，可以适当降低蓄电池的电容量，降低车辆的重量和制造成本，重量降低后可降低车辆的电耗，增加续航驾驶里程。

可选的，参考图1，当车辆处于休眠状态时，控制电压转换30停止输出低压电信号，并以预设周期获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息。根据超级电容器21的状态信息，判断超级电容器21是否发生亏电，若是，则在根据蓄电池11的状态信息，确定蓄电池11发生亏电时，控制车辆由休眠状态转换为唤醒状态，并启动电压转换器30输出低压电信号；或者，在根据蓄电池11的状态信息，确定蓄电池11未发生亏电时，控制车辆保持休眠状态，以及控制电压转换器30保持为停止输出低压电信号的状态。

示例性的，当车辆处于休眠状态时，为降低车辆多余电耗，关闭动力电池包，控制电压转换器停止输出低压电信号，此时蓄电池11和/或超级电容器21作为低压用电系统的电源为低压用电系统供电，以保证低压用电系统的正常运行。当网关40通过LIN总线与蓄电池传感器EBS和集成控制器22通信连接时，则可以获取蓄电池11的状态信息和超级电容器21的状态信息，当辆处于休眠状态的时间较长时，蓄电池11和/或超级电容器21消耗的电量较多，有亏电的风险，因此可以每5h网关唤醒LIN总线查看蓄电池111的状态和超级电容器21的状态。若超级电容器21有亏电的风险时，可通过蓄电池为超级电容器21充电；若蓄电池11有亏电的风险且此时的超级电容器21的电量不足以为蓄电池11充电时，则使车辆进入正常唤醒状态，启动电压转换器30输出低压电信号为低压用电系统的电源充电，若蓄电池11和/或超级电容器21没有亏电的风险，则控制电压转换器30保持为停止输出低压电信号的状态，降低车辆的电耗。

本发明实施例，通过在辆进入正常休眠状态较长时间后周期性的获取蓄电池的状态信息和超级电容器的状态信息，判断超级电容器和/或蓄电池的亏电情况，并及时唤醒车辆控制电压转换器启动输出低电压信号为超级电容器和/或蓄电池充电，可防止过渡消耗损坏超级电容器和/或蓄电池；并且，在蓄电池和/或超级电容器没有亏电的风险时，控制电压转换器停止输出低压电信号，可降低车辆的电耗，进而增加续航驾驶里程。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种车辆的低压供电控制系统，其特征在于，所述车辆包括低压用电系统，所述低压用电系统包括多个低压用电负载和多个冗余备份负载，所述车辆的低压供电控制系统包括：第一电源网络、第二电源网络、电压转换器和网关；

所述电压转换器与高压电源网络电连接；所述电压转换器用于将所述高压电源网络的高压电信号转换为低压电信号；

所述第一电源网络包括第一开关、蓄电池和设置于所述蓄电池上的蓄电池传感器；所述蓄电池通过所述第一开关与所述电压转换器电连接，所述蓄电池还与各所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载电连接；所述蓄电池用于在所述第一开关断开时，为各所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载供电，并在所述第一开关导通时，存储所述电压转换器转换的低压电信号；

所述蓄电池传感器与所述网关通信连接；所述蓄电池传感器用于实时获取所述蓄电池的状态信息，并发送至所述网关；

所述第二电源网络包括第二开关、超级电容器和集成于所述超级电容器中的集成控制器；所述超级电容器通过所述第二开关分别与所述电压转换器、部分低压用电负载和部分所述冗余备份负载电连接；所述超级电容器用于在所述第二开关导通时，存储所述电压转换器转换的低压电信号，和/或为部分所述低压用电负载和部分所述冗余备份负载供电；

所述集成控制器与所述网关通信连接；所述集成控制器用于实时获取所述超级电容器的状态信息，并发送至所述网关；

所述网关用于根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，输出开关控制信号，以分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态。

2.根据权利要求1所述的车辆的低压供电控制系统，其特征在于，所述网关还与所述电压转换器通信连接；所述网关还用于根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，输出电压转换控制信号，以控制所述电压转换器的工作状态。

3.一种车辆的低压供电控制方法，采用如权利要求1-2任一项所述的车辆的低压供电控制系统执行，其特征在于，包括：

获取所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息；

根据所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态。

4.根据权利要求3所述低压供电控制方法，其特征在于，所述车辆的运行状态包括正常唤醒状态、正常休眠状态和行车状态；

根据所述车辆的运行状态、所述电压转换器的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，分别控制所述第一开关和所述第二开关的通断状态，包括：

若所述车辆处于正常唤醒状态，则控制所述第一开关和所述第二开关均导通；

若所述车辆处于正常休眠状态，则控制所述第一开关导通，所述第二开关断开；

若所述车辆处于行车状态，且根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，确定所述蓄电池发生故障且所述超级电容器处于正常状态，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，确定所述超级电容器发生故障且所述蓄电池处于正常状态，则控制所述第一开关导通，以及控制所述第二开关断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态确定所述电压转换器发生故障，则控制所述第一开关和所述第二开关均断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态、所述超级电容器的状态信息以及所述蓄电池的状态信息，确定所述电压转换器和所述超级电容器均发生故障，且所述蓄电池处于正常状态，则控制所述第一开关和所述第二开关均断开；

若所述车辆处于行车状态，以及根据所述电压转换器的运行状态、所述超级电容器的状态信息以及所述蓄电池的状态信息，确定所述电压转换器和所述蓄电池均发生故障，且所述超级电容器处于正常状态，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通；

若根据所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状信息，确定所述第一电源网络和/或所述第二电源网络发生故障时，则控制所述第一开关断开，以及控制所述第二开关导通。

5.根据权利要求3所述的低压供电控制方法，其特征在于，还包括：

在所述车辆处于正常休眠状态时，判断所述车辆处于正常休眠状态的时间是否到达第一预设时间；

若是，则通过所述网关获取所述蓄电池的当前状态信息和所述超级电容器的当前状态信息；

根据所述超级电容器的当前状态信息和所述蓄电池的当前状态信息，判断所述超级电容器和/或所述蓄电池是否发生亏电；

若是，则控制所述车辆由正常休眠状态转换为唤醒状态，并控制所述第一开关和所述第二开关均导通。

6.根据权利要求3所述低压供电控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述车辆的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，控制所述电压转换器的工作状态。

7.根据权利要求6所述的低压供电控制方法，其特征在于，根据所述车辆的运行状态、所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息，控制所述电压转换器的工作状态，包括：

根据所述车辆的运行状态，判断所述车辆是否处于唤醒状态；

若是，则在所述低压用电系统上电时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述车辆的充电口插入有充电枪时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述低压用电系统上电时，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号，并根据所述低压用电系统的耗电量，控制所述电压转换器转换的低压电信号的电压值；或者，在所述低压用电系统下电时，根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器的启停；其中，所述蓄电池的状态信息包括所述蓄电池的电量和所处环境温度。

8.根据权利要求7所述的低压供电控制方法，其特征在于，在所述低压用电系统下电时，根据所述蓄电池的电量和所处环境温度，控制所述电压转换器的启停，包括：

在所述低压用电系统下电时，实时获取所述蓄电池的电量；

判断所述蓄电池的电量是否小于预设电量；

若是，则判断预设时间内是否接收到用户的操作指令；

若是，则根据所述操作指令，控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号。

9.根据权利要求8所述的低压供电控制方法，其特征在于，

若在预设时间内未接收到用户的操作指令，则根据所述车辆的运行状态，判断所述车辆是否满足所述电压转换器的启动条件；

若是，则直接控制所述电压转换器启动输出所述低压电信号；

重复执行实时获取所述蓄电池的电量的步骤，直至所述蓄电池的电量大于或等于所述预设电量和/或所述车辆不满足所述电压转换器的启动条件时，控制所述电压转换器停止输出所述低压电信号。

10.根据权利要求7所述的低压供电控制方法，其特征在于，还包括：

当所述车辆处于休眠状态时，控制所述电压转换器停止输出所述低压电信号，并以预设周期获取所述蓄电池的状态信息和所述超级电容器的状态信息；

根据所述超级电容器的状态信息，判断所述超级电容器是否发生亏电；

若是，则在根据所述蓄电池的状态信息，确定所述蓄电池发生亏电时，控制所述车辆由休眠状态转换为唤醒状态，并启动所述电压转换器输出所述低压电信号；或者，在根据所述蓄电池的状态信息，确定所述蓄电池未发生亏电时，控制所述车辆保持休眠状态，以及控制所述电压转换器保持为停止输出所述低压电信号的状态。

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