CN113954767A - 隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法，包括MCU、导通电路、运算放大器、驱动芯片、供电电路与两组电压采样电路，所述导通电路包括两个金氧半场效晶体管与检流电阻，两个所述金氧半场效晶体管分别与主供电电路与辅助供电电路相连接，两个所述金氧半场效晶体管与所述检流电阻相串联，所述驱动芯片的一端与所述MCU电连接，所述驱动芯片的另一端与所述金氧半场效晶体管电连接，本发明提出的隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法，通过检测电源网络节点的电压和电流值，实现对电源网络故障的诊断，并在故障发生后断开隔离开关，使得自动驾驶部件、汽车的安全部件仍能按照既定的设计要求完成其功能。

Description

隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及汽车电源网络管理技术领域，特别是指一种隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法。
背景技术
随着自动驾驶的日益精进和普及，整车为实现自动模式下的安全功能对电源网络的安全也提出了更高的要求；为了避免当电源网络故障，造成车辆制动系统无法正常工作而引发的事故，整车电源架构需要增加电源的隔离开关控制器模块，它为电源网络失效条件下能够使得自动驾驶部件、汽车安全部件仍能按照既定的设计要求完成其功能提供了必要的保障；
申请人通过对市场调研发现，在现有电源网络隔离控制技术中，当电源网络中出现单点失效时，电源控制网络无法及时做出反应，将主电源网络与备份电源网络进行快速隔离，对自动驾驶控制器以及安全相关的用电器的正常工作造成影响，最终导致整车无法进入到安全模式下，从而无法安全停车最终造成事故。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法，用以解决上述问题的之一或全部。
基于上述目的本说明书一个或多个实施例提出的隔离开关控制器，用于车载电源网络，所述车载电源网络包括主供电电路和辅助供电电路，该隔离开关控制器包括MCU、导通电路、运算放大器、驱动芯片、供电电路与两组电压采样电路，所述导通电路用于控制主供电电路与辅助供电电路的通断，所述导通电路具有多组，多组所述导通电路相并联，所述导通电路包括两个金氧半场效晶体管与检流电阻，两个所述金氧半场效晶体管分别与主供电电路与辅助供电电路相连接，两个所述金氧半场效晶体管与所述检流电阻相串联，所述运算放大器的两个输入端分别连接在所述检流电阻的两侧，所述运算放大器的输出端与所述MCU相连接，所述驱动芯片的一端与所述MCU电连接，所述驱动芯片的另一端与所述金氧半场效晶体管电连接，两组所述电压采样电路分别采集主供电电路与辅助供电电路的电压信号，并发送给MCU，所述供电电路使主供电电路和辅助供电电路均为MCU供电。
可选的，所述供电电路包括降压式变换电路与两个防反二极管，两个所述防反二极管的输入端分别与主供电电路和辅助供电电路相连接，两个所述防反二极管的输出端均与所述降压式变换电路的输入端相连接，所述降压式变换电路的输出端与所述MCU相连接。
可选的，所述导通电路的导通阻抗小于2mΩ，多路所述导通电路并联后的导通阻抗小于0.5mΩ。
可选的，还包括CAN收发器，所述CAN收发器与所述MCU信号连接。
根据上述实施方式，提出一种具有隔离开关控制器的汽车电源网络管理系统，包括主电源模块、备份电源模块与隔离开关控制器，所述隔离开关控制器分别与所述主电源模块和所述备份电源模块相连接，控制所述所述主电源模块和所述备份电源模块的通断，所述主电源模块的供电端连接有第一负载单元，所述备份电源模块的供电端连接有第二负载单元，所述主电源模块与所述备份电源模块之间还安装有需二者同时供电的电子控制单元，所述备份电源模块上还安装有电池管理系统。
可选的，所述第一负载单元包括仪表与空调。
可选的，所述第二负载单元包括电子手刹控制器与制动卡钳。
根据上述实施方式，提出一种汽车电源网络管理方法，包括如下步骤：
运算放大器获取检流电阻两侧的电压差，并将电压差输送进所述运算放大器，经运算放大器将电压放大后，输送进MCU，MCU通过逻辑运送将其转换成流过隔离开关控制器的实际电流值，MCU判断电路是否有过流或短路的情况，若有则MCU控制驱动芯片关断金氧半场效晶体管；
或电压采样电路检测车载电源网络的两节点之间的电压值并输送至MCU，MCU判断电路是否有过压或欠压的情况，若有则MCU控制驱动芯片关断金氧半场效晶体管。
可选的，还包括如下步骤：MCU将电源网络的检测信息通过CAN收发器发送至上一级控制器。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提出的隔离开关控制器、具有其的汽车电源网络管理系统及方法，通过检测电源网络节点的电压和电流值，实现对电源网络故障的诊断，并在故障发生后断开隔离开关，使得自动驾驶部件、汽车的安全部件仍能按照既定的设计要求完成其功能，从而为整车提供了更高的安全等级。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的隔离开关控制器的示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的具有隔离开关控制器的汽车电源网络管理系统的示意图；
其中、金氧半场效晶体管1、检流电阻2、运算放大器3、电压采样电路4、驱动芯片5、MCU6、降压式变换电路7、防反二极管8、CAN收发器9、主电源模块10、备份电源模块11、隔离开关控制器12、电子控制单元13、电池管理系统14、仪表15、空调16、电子手刹控制器17、制动卡钳18。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本说明书一个或多个实施例提出了一种隔离开关控制器，用于车载电源网络，所述车载电源网络包括主供电电路和辅助供电电路，如图1所示，该隔离开关控制器12包括MCU6(微控制单元)、导通电路、运算放大器3、驱动芯片5、供电电路与两组电压采样电路4，所述导通电路用于控制主供电电路与辅助供电电路的通断，所述导通电路具有多组，多组所述导通电路相并联，所述导通电路包括两个金氧半场效晶体管1与检流电阻2，两个所述金氧半场效晶体管1分别与主供电电路与辅助供电电路相连接，两个所述金氧半场效晶体管1与所述检流电阻2相串联，所述运算放大器3的两个输入端分别连接在所述检流电阻2的两侧，所述运算放大器3的输出端与所述MCU6相连接，所述驱动芯片5的一端与所述MCU6电连接，所述驱动芯片5的另一端与所述金氧半场效晶体管1电连接，两组所述电压采样电路4分别采集主供电电路与辅助供电电路的电压信号，并发送给MCU6，所述供电电路使主供电电路和辅助供电电路均为MCU6供电。
具体的说，所述供电电路包括降压式变换电路7与两个防反二极管8，两个所述防反二极管8的输入端分别与主供电电路和辅助供电电路相连接，两个所述防反二极管8的输出端均与所述降压式变换电路7的输入端相连接，所述降压式变换电路7的输出端与所述MCU6相连接。降压式变换电路7将主供电电路和辅助供电电路的供电电压降压成可适配MCU6的电路，为MCU6供电。
在一种实施方式中，所述导通电路的导通阻抗小于2mΩ，多路所述导通电路并联后的导通阻抗小于0.5mΩ。此设置使隔离开关线路上的电压损耗小，保证了电源网络节点的电压基本相等，进而使隔断开关控制器能够及时和精准的作出响应。
在一种实施方式中，还包括CAN收发器9，所述CAN收发器9与所述MCU6信号连接。通过CAN收发器9，隔离开关控制器可以将电源网络节点的工况和故障信息发送至更高级的控制器，以便整车做出其他操作响应。
根据上述实施方式，如图2所示，提出一种具有隔离开关控制器的汽车电源网络管理系统，包括主电源模块10、备份电源模块11与隔离开关控制器12，所述隔离开关控制器12分别与所述主电源模块10和所述备份电源模块11相连接，控制所述所述主电源模块10和所述备份电源模块11的通断，所述主电源模块10的供电端连接有第一负载单元，所述备份电源模块11的供电端连接有第二负载单元，所述主电源模块10与所述备份电源模块11之间还安装有需二者同时供电的电子控制单元13，所述备份电源模块11上还安装有电池管理系统14。
其中，主电源模块10可以是电动车的DCDC(直流变换器)的供电端或者燃油车的发电机的供电端，备份电源模块11为车载蓄电池的供电端，正常工况下，主电源模块10向电源网络节点B1供电，电源网络节点B1上安装有像仪表15、空调16等第一负载单元，备份电源模块11向电源网络节点B2供电，电源网络节点B2上安装有电子手刹控制器17、制动卡钳18等第二负载单元供电，主电源模块10与备份电源模块11同时向如IBOOSTER(电控刹车助力系统)等电子控制单元13供电，此时电源网络节点B1和B2电压基本相等，当电源网络节点B1或者电源网络节点B2上有ECU或者Load(负载)发生异常，导致电源网络节点上有欠压、过压或者过流等现象出现时，隔离开关控制器12会迅速断开，保证B2节点上的ECU和Load(负载)可以正常工作，并最终完成既定的安全目标。
根据上述实施方式，提出一种汽车电源网络管理方法，包括如下步骤：
运算放大器3获取检流电阻2两侧的电压差，并将电压差输送进所述运算放大器3，经运算放大器3将电压放大后，输送进MCU6，MCU6通过逻辑运送将其转换成流过隔离开关控制器12的实际电流值，MCU6判断电路是否有过流或短路的情况，若有则MCU6控制驱动芯片5关断金氧半场效晶体管1；
或电压采样电路4检测车载电源网络的两节点之间的电压值并输送至MCU6，MCU6判断电路是否有过压或欠压的情况，若有则MCU6控制驱动芯片5关断金氧半场效晶体管1。
可选的，还包括如下步骤：MCU6将电源网络的检测信息通过CAN收发器9发送至上一级控制器。
本说明书一个或多个实施方式提出的隔离开关控制器12、具有其的汽车电源网络管理系统及方法，通过检测电源网络节点的电压和电流值，实现对电源网络故障的诊断，并在故障发生后断开隔离开关，使得自动驾驶部件、汽车的安全部件仍能按照既定的设计要求完成其功能，从而为整车提供了更高的安全等级。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.隔离开关控制器，用于车载电源网络，所述车载电源网络包括主供电电路和辅助供电电路，其特征在于，该隔离开关控制器包括MCU、导通电路、运算放大器、驱动芯片、供电电路与两组电压采样电路，所述导通电路用于控制主供电电路与辅助供电电路的通断，所述导通电路具有多组，多组所述导通电路相并联，所述导通电路包括两个金氧半场效晶体管与检流电阻，两个所述金氧半场效晶体管分别与主供电电路与辅助供电电路相连接，两个所述金氧半场效晶体管与所述检流电阻相串联，所述运算放大器的两个输入端分别连接在所述检流电阻的两侧，所述运算放大器的输出端与所述MCU相连接，所述驱动芯片的一端与所述MCU电连接，所述驱动芯片的另一端与所述金氧半场效晶体管电连接，两组所述电压采样电路分别采集主供电电路与辅助供电电路的电压信号，并发送给MCU，所述供电电路使主供电电路和辅助供电电路均为MCU供电。
2.根据权利要求1所述的隔离开关控制器，其特征在于，所述供电电路包括降压式变换电路与两个防反二极管，两个所述防反二极管的输入端分别与主供电电路和辅助供电电路相连接，两个所述防反二极管的输出端均与所述降压式变换电路的输入端相连接，所述降压式变换电路的输出端与所述MCU相连接。
3.根据权利要求1所述的隔离开关控制器，其特征在于，所述导通电路的导通阻抗小于2mΩ，多路所述导通电路并联后的导通阻抗小于0.5mΩ。
4.根据权利要求1所述的隔离开关控制器，其特征在于，还包括CAN收发器，所述CAN收发器与所述MCU信号连接。
5.一种具有权利要求1-4任一所述的隔离开关控制器的汽车电源网络管理系统，其特征在于，包括主电源模块、备份电源模块与隔离开关控制器，所述隔离开关控制器分别与所述主电源模块和所述备份电源模块相连接，控制所述所述主电源模块和所述备份电源模块的通断，所述主电源模块的供电端连接有第一负载单元，所述备份电源模块的供电端连接有第二负载单元，所述主电源模块与所述备份电源模块之间还安装有需二者同时供电的电子控制单元，所述备份电源模块上还安装有电池管理系统。
6.根据权利要求5所述的汽车电源网络管理系统，其特征在于，所述第一负载单元包括仪表与空调。
7.根据权利要求5所述的汽车电源网络管理系统，其特征在于，所述第二负载单元包括电子手刹控制器与制动卡钳。
8.一种权利要求5-7任一所述的汽车电源网络管理系统的管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
运算放大器获取检流电阻两侧的电压差，并将电压差输送进所述运算放大器，经运算放大器将电压放大后，输送进MCU，MCU通过逻辑运送将其转换成流过隔离开关控制器的实际电流值，MCU判断电路是否有过流或短路的情况，若有则MCU控制驱动芯片关断金氧半场效晶体管；
或电压采样电路检测车载电源网络的两节点之间的电压值并输送至MCU，MCU判断电路是否有过压或欠压的情况，若有则MCU控制驱动芯片关断金氧半场效晶体管。
9.根据权利要求8所述的管理方法，其特征在于，还包括如下步骤：MCU将电源网络的检测信息通过CAN收发器发送至上一级控制器。
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