CN113937985A - 电源控制系统及车辆 - Google Patents

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CN113937985A CN202111402508.0A CN202111402508A CN113937985A CN 113937985 A CN113937985 A CN 113937985A CN 202111402508 A CN202111402508 A CN 202111402508A CN 113937985 A CN113937985 A CN 113937985A
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Abstract

本公开提供了一种电源控制系统及车辆，涉及车辆技术领域。其中，电源控制系统包括：多个供电支路；电压转换模块，连接于低压直流电源的输出端与各供电支路的输入端之间，电压转换模块用于将低压直流电源输出的直流电的电压转换为预设电压；信息采集模块，用于采集预设区域的温度信息和/或载荷信息；控制模块，与信息采集模块通讯，控制模块被配置为根据预设区域的温度信息和/或载荷信息，生成对供电支路的通断控制信号。根据本公开的技术，实现了多电压级别的低压直流电的输出，满足了不同的用电设备的用电需求。

Description

电源控制系统及车辆
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及电源控制系统及车辆。
背景技术
相关技术中，车载电源系统仅采用简单的继电器、导流片、保险丝等电器元件来实现电源的输出控制，电压平台仅能实现单一电压级别的电源输出，无法满足车辆上各种设备的用电需求。
发明内容
本公开提供了一种电源控制系统及车辆。
根据本公开的一方面，提供了一种电源控制系统，包括：
多个供电支路；
电压转换模块，连接于低压直流电源的输出端与各供电支路的输入端之间，电压转换模块用于将低压直流电源输出的直流电的电压转换为预设电压；
信息采集模块，用于采集预设区域的温度信息和/或载荷信息；
控制模块，与信息采集模块通讯，控制模块被配置为根据预设区域的温度信息和/或载荷信息，生成对供电支路的通断控制信号。
在一种实施方式中，预设电压为多种，一种预设电压与至少一个供电支路对应。
在一种实施方式中，供电支路上设有场效应管，通断控制信号用于控制场效应管导通或断开。
在一种实施方式中，载荷信息包括电压信息，信息采集模块包括多个电压传感器，分别设于各供电支路，用于采集对应的供电支路的电压信息。
在一种实施方式中，载荷信息包括电流信息，信息采集模块包括多个电流传感器，分别设于各供电支路，用于采集对应的供电支路的电流信息。
在一种实施方式中，该电源控制系统还包括：
电量传感器，设于低压直流电源，用于采集低压直流电源的荷电状态信息，控制模块还被配置为根据荷电状态信息生成电源状态信号，电源状态信号用于表征低压直流电源的电源状态。
在一种实施方式中，该电源控制系统还包括：
通讯模块，与控制模块通讯连接，通讯模块被配置为与整车控制器通讯连接。
在一种实施方式中，控制模块还被配置为，通过通讯模块从整车控制器接收整车信号，并根据整车信号生成通断控制信号。
在一种实施方式中，控制模块还被配置为，通过通讯模块向整车控制器发送预设区域的温度信息和/或载荷信息。
在一种实施方式中，通讯模块采用CAN网络通讯协议、LIN网络通讯协议和以太网通讯协议中的至少一种。
根据本公开的另一方面，还提供了一种车辆，包括：
低压直流电源；
根据本公开上述实施例的电源控制系统，电源控制系统与低压直流电源的输出端电连接。
根据本公开的技术，通过设置多个供电支路以及电压转换模块，可以将低压直流电源输出的低压直流电的电压转换为至少一种预设电压，并通过多个供电支路输出，从而实现多电压级别的低压直流电的输出，满足不同的用电设备的用电需求。并且，通过设置信息采集模块和控制模块，控制模块根据信息采集模块采集到的预设区域的温度信息和/或载荷信息，控制供电支路的通断，可以实现对预设区域的温度和/或载荷的监控，并且在预设区域的温度和/或载荷发生异常的情况下切断相应的供电支路的电源输出，提升了电源控制系统的供电安全性和稳定性。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出根据本公开实施例的电源控制系统的示意图。
附图标记说明：
电源控制系统100；
控制模块10；信息采集模块20；供电支路30；通讯模块40；
低压直流电源200。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
下面参照图1描述根据本公开实施例的电源控制系统100。
如图1所示，根据本公开实施例的电源控制系统100包括多个供电支路30、电压转换模块、信息采集模块20和控制模块10。
具体而言，电压转换模块连接于低压直流电源200的输出端与各供电支路30的输入端之间，电压转换模块用于将低压直流电源200输出的直流电的电压转换为预设电压。信息采集模块20用于采集预设区域的温度信息和/或载荷信息。控制模块10与信息采集模块20通讯，控制模块10被配置为根据预设区域的温度信息和/或载荷信息，生成对供电支路30的通断控制信号。
本公开实施例的电源控制系统100可以用于车辆，特别是用于自动驾驶车辆。电源控制系统100可以集成于电器盒，电器盒适于安装于车辆，并与车辆的低压直流电源200电连接。电器盒设有与多个供电直流电连接的电源输出接口，用于与车辆上的用电设备电连接，以向用电设备供电。
示例性地，电压转换模块可以采用直流变压器，具体地，可以采用直流-直流转换器。其中，预设电压可以根据实际情况任意设置，例如，预设电压可以为3V、5V、24V或者36V等。并且，电压转换模块可以将低压直流电源200的电压转化为多种，并分别输送至各供电支路30，以实现多电压级别的电源输出。各供电支路30的输出端分别连接有电源输出接口。
示例性地，控制模块10可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。微控制单元又称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(Memory)、计数器(Timer)等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
信息采集模块20可以包括多种类型的传感器，例如可以包括温度传感器、电压传感器和电流传感器等，以采集预设区域的温度信息、电压信息以及电流信息等。
其中，预设区域可以根据实际情况具体设置。例如，预设区域可以为功率较大的区域，例如可以是控制模块10的芯片区域，也可以是输出电流较大的供电支路30对应的区域。
控制模块10根据信息采集模块20发送的预设区域的温度信息和/或载荷信息，生成通断控制信号，以控制供电支路30导通或断开。其中，通断控制信号可以包括导通控制信号和断开控制信号，导通控制信号用于控制供电支路30导通，断开控制信号用于控制供电支路30断开。
示例性地，在预设区域(例如某个供电支路30)对应的区域的温度超过预设温度阈值的情况下，控制模块10生成并发送断开控制信号，以控制与该预设区域对应的供电支路30断开。
根据本公开实施例的电源控制系统100，通过设置多个供电支路30以及电压转换模块，可以将低压直流电源200输出的低压直流电的电压转换为至少一种预设电压，并通过多个供电支路30输出，从而实现多电压级别的低压直流电的输出，满足不同的用电设备的用电需求。并且，通过设置信息采集模块20和控制模块10，控制模块10根据信息采集模块20采集到的预设区域的温度信息和/或载荷信息，控制供电支路30的通断，可以实现对预设区域的温度和/或载荷的监控，并且在预设区域的温度和/或载荷发生异常的情况下切断相应的供电支路30的电源输出，提升了电源控制系统100的供电安全性和稳定性。
在一种实施方式中，预设电压为多种，一种预设电压与至少一个供电支路30对应。
需要说明的是，在本公开实施例中，多个的含义指的是两个或两个以上，即预设电压可以为至少两种。
示例性地，低压转换模块可以采用DC-DC直流变换器。DC-DC直流变换器可以将输入的低压直流电的电压转换为多种预设电压，并输送至相应的供电支路30。
可以理解的是，车辆上的直流低压电源输出的通常为12V的低压直流电，通过在低压直流电源200的输出端和供电支路30之间设置电压转换模块，可以将低压直流电的电压从12V转换为多种预设电压，从而满足车辆上的多种用电设备的用电需求。
示例性地，电压转换模块可以将低压直流电转换为一种预设电压或多种预设电压，并分别输送至各个供电支路30。例如，供电支路30可以为6路，电压转换模块将低压直流电的电压转换为3V、5V、24V和36V，其中，一路供电支路30通过的直流电的电压为3V，两路供电支路30通过的直流电的电压为5V，两路供电支路30通过的直流电的电压为24V，一路供电支路30通过的直流电的电压为36V。
通过上述实施方式，可以将低压直流电源200输出的低压直流电转化为多种预设电压，并通过相应的供电支路30输出，实现电源控制系统100的多级别电压输出，满足车辆上不同输入电压规格的用电设备的用电需求。
在一种实施方式中，供电支路30上设有场效应管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，MOSFET)，通断控制信号用于控制场效应管导通或断开。其中，场效应管具体可以采用NMOS管或PMOS管。
可以理解的是，MOS管作为开关元件，工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。其中，在栅源电压uGS小于开启电压UT的情况下，MOS管工作在截止区，漏源电流iDS基本为0，输出电压uDS≈UDD，MOS管处于“断开”状态，此时供电支路30处于断路状态。在栅源电压uGS大于或等于开启电压UT的情况下，MOS管工作在导通区，漏源电流iDS＝UDD/(RD+rDS)，rDS为MOS管导通时的漏源电阻，MOS管处于“接通”状态，此时供电支路30处于导通状态。
基于MOS管的上述特性，通断控制信号可以为电信号。具体地，通断控制信号包括导通控制信号和断开控制信号。其中，导通控制信号向MOS管的栅极输送的电信号的电压大于MOS管的开启电压UT，断开控制信号向MOS管的栅极输送的电信号的电压小于MOS管的开启电压UT。
进一步地，各供电支路30上的场效应管的载流能力可以根据供电支路30实际输出的低压直流电的电流需求进行设置，以满足对应的用电设备的用电需求。可以理解的是，通过对场效应管的载流能力进行相应的限定，可以实现供电支路30从毫安级别的小电流到百安级别的大电流的输出，满足用电设备的电流需求。
根据上述实施方式，控制模块10通过向供电支路30上的场效应管发送通断控制信号，可以实现利用控制模块10控制各个供电直流的通断，并且由于场效应管的导通电阻较小，相比于相关技术中的电源控制系统100采用继电器实现供电支路30的通断，本公开实施例的方案可以有效降低供电支路30导通时的热效应。
在一种实施方式中，载荷信息包括电压信息，信息采集模块20包括多个电压传感器，分别设于各供电支路30，用于采集对应的供电支路30的电压信息。
示例性地，控制模块10基于采集到的各个供电支路30的电压信息，将电压信息与预设的电压阈值范围进行比较，如果电压信息不符合预设的电压阈值范围，则控制模块10向该供电支路30发送断开控制信号，以切断该控制电路的电源输出。其中，电压阈值范围可以根据实际情况具体设置。
通过上述实施方式，可以实现对各个供电支路30的电压的监控，并根据采集到的电压信息判断供电支路30是否出现过电压、欠电压、超负载等异常故障，从而在电压信息发生异常的情况下，自动切断供电支路30的电源输出，提高电源控制系统100的安全性能。
在一种实施方式中，载荷信息包括电流信息，信息采集模块20包括多个电流传感器，分别设于各供电支路30，用于采集对应的供电支路30的电流信息。
示例性地，控制模块10基于采集到的各个供电支路30的电流信息，将电压信息与预设的电流阈值范围进行比较，如果电压信息不符合预设的电流阈值范围，则控制模块10向该供电支路30发送断开控制信号，以切断该控制电路的电源输出。其中，电流阈值范围可以根据实际情况具体设置。
通过上述实施方式，可以实现对各个供电支路30的电流的监控，并根据采集到的电流信息判断供电支路30的输出电流是否异常，从而在电流信息发生异常的情况下，自动切断供电支路30的电源输出，同样提高了电源控制系统100的安全性能。
在一种实施方式中，信息采集模块20还包括温度传感器，温度传感器设于预设区域，用于采集预设区域的温度信息，控制模块10根据采集到的温度信息控制供电支路30的通断。
其中，预设区域可以为输出电流较大的某个供电支路30。预设区域可以为多个，相应地温度传感器也可以为与预设区域对应设置的多个。
通过上述实施方式，可以实现对输出电流较大的供电支路30的温度进行实时监控，且在温度信息不符合预设温度阈值范围时，向供电支路30发送断开控制信号，以实时切断供电支路30的电源输出。
在一种实施方式中，该电源控制系统100还包括电量传感器，设于低压直流电源200，用于采集低压直流电源200的荷电状态信息(State Of Charge，SOC)，控制模块10还被配置为根据荷电状态信息生成电源状态信号，电源状态信号用于表征低压直流电源200的电源状态。
示例性地，控制模块10基于采集到的荷电状态信息，在荷电状态信息低于荷电状态阈值的情况下，生成报警信号，并通过通讯模块40发送至车辆的整车控制器，以进行实时报警。
通过上述实施方式，本公开实施例的电源控制系统100可以实现对低压直流电源200的电量监控，且在电源控制系统100的荷电状态不符合预设阈值的情况下，及时报警。
在一种实施方式中，该电源控制系统100还包括通讯模块40，与控制模块10通讯连接，通讯模块40被配置为与整车控制器通讯连接。
示例性地，通讯模块40可以包括通讯接口，通讯接口用于与车辆的其他设备进行通讯，例如与车辆的整车控制器进行通讯。控制模块10与通信接口电连接，并通过通讯模块40向车辆上的其他设备发送信号或者从车辆上的其他设备接收信号。
通过上述实施方式，可以使电源控制系统100具备与车辆的其他设备进行通讯的功能，从而基于通讯功能更好地实现整车的电源控制。
在一种实施方式中，控制模块10还被配置为，通过通讯模块40从整车控制器接收整车信号，并根据整车信号生成通断控制信号。
示例性地，整车信号具体可以为车辆其他设备发出的异常信号，例如可以是车辆碰撞信号、设备故障信号等。控制系统基于异常信号，向供电支路30发送通断控制信号，以控制供电支路30导通或断开。
由此，可以根据车辆上的其他设备的工作状态，控制供电支路30的电源输出，从而更好地满足整车用电需求。
在一种实施方式中，控制模块10还被配置为，通过通讯模块40向整车控制器发送预设区域的温度信息和/或载荷信息。
示例性地，控制模块10可以利用通讯模块40向车辆的整车控制器发送信息采集模块20采集到的温度信息和/或载荷信息、低压直流电源200的荷电状态信息等。整车控制器基于接收到的信息，判断车辆的电源系统是否工作异常。
由此，通过利用控制模块10向整车控制器外发信息，可以实现整车控制器对电源控制系统100的工作状况的监控，进一步提高电源控制系统100的安全性能。
在一种实施方式中，通讯模块40采用CAN网络通讯协议、LIN网络通讯协议和以太网通讯协议中的至少一种。
示例性地，通讯模块40包括与控制模块10分别电连接的CAN接口、LIN接口和以太网接口，其中，CAN接口用于接入车辆的CAN总线；LIN接口用于接入车辆的LIN总线；以太网接口用于与车辆的其他支持以太网协议的设备进行连接。
进一步地，控制模块10集成有CAN/LIN控制器，用于控制CAN接口或LIN接口接收信号以及发送信号。电源控制系统100还包括CAN/LIN电源模块，CAN/LIN电源模块与低压直流电源200的输出端电连接，CAN/LIN电源模块用于向CAN/LIN控制器供电。
由此，可以将电源控制系统100接入车辆的局域网络，从而实现电源控制系统100与车辆的其他设备的实时通讯，且具有较低的通讯延迟。
根据本公开的另一方面，还提供了一种车辆，包括低压直流电源200和根据本公开上述实施例的电源控制系统100，电源控制系统100与低压直流电源200的输出端电连接。
示例性地，低压直流电源200输出的低压直流电的电压为12V，本公开实施例的电源控制系统100通过电压转换模块将低压直流电的电压从12V转换为3V、5V、24V以及36V的预设电压，并通过至少4路供电支路30输出。
需要说明的是，本公开实施例的车辆的其他构成可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电源控制系统，其特征在于，包括：
多个供电支路；
电压转换模块，连接于低压直流电源的输出端与各所述供电支路的输入端之间，所述电压转换模块用于将所述低压直流电源输出的直流电的电压转换为预设电压；
信息采集模块，用于采集预设区域的温度信息和/或载荷信息；
控制模块，与所述信息采集模块通讯，所述控制模块被配置为根据所述预设区域的温度信息和/或载荷信息，生成对所述供电支路的通断控制信号。
2.根据权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于，所述预设电压为多种，一种所述预设电压与至少一个所述供电支路对应。
3.根据权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于，所述供电支路上设有场效应管，所述通断控制信号用于控制所述场效应管导通或断开。
4.根据权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于，所述载荷信息包括电压信息，所述信息采集模块包括多个电压传感器，分别设于各所述供电支路，用于采集对应的供电支路的电压信息。
5.根据权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于，所述载荷信息包括电流信息，所述信息采集模块包括多个电流传感器，分别设于各所述各供电支路，用于采集对应的供电支路的电流信息。
6.根据权利要求1所述的电源控制系统，其特征在于，还包括：
电量传感器，设于所述低压直流电源，用于采集所述低压直流电源的荷电状态信息，所述控制模块还被配置为根据所述荷电状态信息生成电源状态信号，所述电源状态信号用于表征所述低压直流电源的电源状态。
7.根据权利要求1至6任一项所述的电源控制系统，其特征在于，还包括：
通讯模块，与控制模块通讯连接，所述通讯模块被配置为与整车控制器通讯连接。
8.根据权利要求7所述的电源控制系统，其特征在于，所述控制模块还被配置为，通过所述通讯模块从所述整车控制器接收整车信号，并根据所述整车信号生成所述通断控制信号。
9.根据权利要求7所述的电源控制系统，其特征在于，所述控制模块还被配置为，通过所述通讯模块向所述整车控制器发送所述预设区域的温度信息和/或所述载荷信息。
10.根据权利要求7所述的电源控制系统，其特征在于，所述通讯模块采用CAN网络通讯协议、LIN网络通讯协议和以太网通讯协议中的至少一种。
11.一种车辆，其特征在于，包括：
低压直流电源；
根据权利要求1至10中任一项所述的电源控制系统，所述电源控制系统与低压直流电源的输出端电连接。
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