CN114475483A - 基于功能安全整车低压电源冗余回路、控制方法及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于功能安全整车低压电源冗余回路及控制方法，所述方法是实时监控回路电压和电流实现电路的通断，当回路电压和电流在设定的上下限阈值之间时电源保护装置闭合开关，当回路电压或电流超过设定的上下限阈值时电源保护装置断开开关，通过电源保护装置的开断以实现主回路和冗余回路的独立。对行车的关键部件实现了两路电源冗余的设计，当其中一路失效后，另外一路至少可保证车辆安全停车，达到安全可靠性要求。
Description
技术领域
本发明属于基于功能安全的整车低压电源冗余回路技术领域，具体涉及基于功能安全整车低压电源冗余回路及控制方法。
背景技术
整车各低压控制器的电源均为低压电源提供，低压电源的电量补充一般由发电机或者DCDC转换器（直流直流转换器）提供，当DCDC转换器或者发电机的输出电压不稳定，或者低压回路出现短路、断路时整个低压回路的控制器将不能正常工作，安全风险较高。
传统电源为一个12V的低压电瓶为整个低压回路供电，随着智能驾驶技术在整车上的应用越来越多，整车的可靠性和安全性的要求也越来越高，其中对低压系统的安全性也提出了较高的安全要求，公开号为CN112350429A的一种电动汽车冗余低压电源供电系统专利公开的方案是将两块储能设备并联实现电源的冗余，但是两个储能设备的一致性必须好，并且增加了整车的质量，占用了整车有限的可用装配空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于功能安全的整车低压电源冗余回路、控制方法及车辆，通过对行车的关键部件进行两路电源冗余设计，当其中一路失效后，另外一路可保证车辆安全停车，从而达到安全可靠性要求。
本发明采用以下技术方案实现上述发明目的：
本发明公开的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，包括蓄电池、主电源保护装置、从电源保护装置、主回路支路、冗余回路支路、涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器；
所述涉及安全停车控制器同时搭接在主回路支路和冗余回路支路上；所述动力控制器连接在主回路支路上，所述车用电器控制器连接在冗余回路支路上；
所述蓄电池与主回路支路之间设置主电源保护装置；所述蓄电池与冗余回路支路之间设置从电源保护装置；
正常工作时，所述蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置和从电源保护装置均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
进一步地，还包括发动机、发电机和电源保护装置；所述发动机带动发电机转动，由发电机向蓄电池充电；所述发电机与蓄电池之间设置电源保护装置；当发电机输出过压或欠压时，电源保护装置断开发电机与蓄电池之间的连接。
进一步地，还包括动力电池、DCDC转换器和电源保护装置；所述动力电池通过DCDC转换器向蓄电池充电；所述DCDC转换器与蓄电池之间设置电源保护装置；当DCDC 转换器输出过压或欠压时，电源保护装置断开DCDC转换器与蓄电池之间的连接。
进一步地，还包括电源监控装置，所述电源监控装置安装在蓄电池上，监控蓄电池状态信息并将状态信息上传CAN总线提示蓄电池问题状态。
本发明还公开了基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，包括以下步骤，
正常工作时，所述蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置和从电源保护装置均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
进一步地，
当发电机输出过压或欠压时，电源保护装置断开发电机与蓄电池之间的连接。
进一步地，
当DCDC 转换器输出过压或欠压时，电源保护装置断开DCDC转换器与蓄电池之间的连接。
进一步地，
监控到蓄电池问题状态信息后，电源监控装置通过CAN总线提示蓄电池问题状态。
本发明有益技术效果：
1、电源监控装置接在蓄电池正极，可实时监控其电压、电流、温度、SOC和SOH，并实时上报到CAN网络，系统参考上报的SOC和SOH，提醒驾驶员即使更换12V蓄电池或禁止整车进入自动驾驶状态，防止自动驾驶中因蓄电池故障造成的低压主回路和冗余回路的电压低于最低工作阈值。可降低成本，避免蓄电池一致性问题造成电流环问题，降低整车质量。
2、电源保护装置可实时监控回路电压和电流实现电路的通断，当回路电压和电流在设定的上下限阈值之间时电源保护装置闭合开关，当回路电压或电流超过设定的上下限阈值时电源保护装置断开开关，通过电源保护装置的开断以实现主回路和冗余回路的独立。对行车的关键部件实现了两路电源冗余的设计，当其中一路失效后，另外一路至少可保证车辆安全停车，以达到安全可靠性要求。
附图说明
图1为本发明基于功能安全整车低压电源冗余回路示意图；
图2为为本发明基于功能安全整车低压电源冗余回路另示例示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1：
本发明公开的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，包括发动机01、发电机02和电源保护装置03、电源监控装置04、蓄电池07、主电源保护装置05、从电源保护装置06、主回路支路08、冗余回路支路09、涉及安全停车控制器011、动力控制器012及车用电器控制器010。
发动机01带动发电机02转动，由发电机02向蓄电池充电；发电机与蓄电池之间设置电源保护装置03，当发电机输出过压或欠压时电源保护装置03断开发电机与蓄电池07之间的连接。
蓄电池与主回路支路之间设置主电源保护装置05；蓄电池与冗余回路支路之间设置从电源保护装置06。电源监控装置04安装在蓄电池07上，监控蓄电池07状态信息并将状态信息上传CAN总线提示蓄电池问题状态。
涉及安全停车控制器同时搭接在主回路支路08和冗余回路支路09上。动力控制器连接在主回路支路上，车用电器控制器连接在冗余回路支路上；
正常工作时，蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置05检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置06检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
实施例2：
本发明公开的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，包括动力电池01＇、DCDC转换器02＇、电源保护装置03、电源监控装置04、蓄电池07、主电源保护装置05、从电源保护装置06、主回路支路08、冗余回路支路09、涉及安全停车控制器011、动力控制器012及车用电器控制器010。
动力电池通过DCDC转换器向蓄电池充电； DCDC转换器与蓄电池之间设置电源保护装置03；当DCDC 转换器02＇输出过压或欠压时，电源保护装置03断开DCDC转换器02＇与蓄电池07之间的连接。
蓄电池与主回路支路之间设置主电源保护装置05；蓄电池与冗余回路支路之间设置从电源保护装置06。电源监控装置04安装在蓄电池07上，监控蓄电池07状态信息并将状态信息上传CAN总线提示蓄电池问题状态。
涉及安全停车控制器同时搭接在主回路支路08和冗余回路支路09上。动力控制器连接在主回路支路上，车用电器控制器连接在冗余回路支路上；
正常工作时，蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置05检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置06检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
实施例3：
本发明还公开了基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，包括以下步骤，
动力电池通过DCDC转换器向蓄电池充电；
当发电机或DCDC转换器输出过压或欠压时，电源保护装置03断开DCDC转换器02＇与蓄电池07之间的连接。
监控到蓄电池问题状态信息后，电源监控装置04通过CAN总线提示蓄电池问题状态。
正常工作时，蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置和从电源保护装置均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置05检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置06检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
实施例4：
本发明还公开了基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，包括以下步骤，
发动机01带动发电机02转动，由发电机02向蓄电池充电；
当发电机输出过压或欠压时，电源保护装置03断开发电机与蓄电池07之间的连接；
监控到蓄电池问题状态信息后，电源监控装置04通过CAN总线提示蓄电池问题状态；
正常工作时，蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置和从电源保护装置均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置05检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置06检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
上述蓄电池采用12V蓄电池。
本发明用于有双路独立低压电源供电要求的整车低压电源供电系统,其中
涉及安全停车控制器011包含ADAS控制器（Advanced Driving AssistanceSystem,高级驾驶辅助系统）、转向控制器、制动控制器等涉及安全停车部件，需连接两电源；动力控制器012包含VCU等动力控制器。车用电器控制器010包含BCM控制器等。
Claims (9)
1.基于功能安全的整车低压电源冗余回路，其特征在于：包括蓄电池（07）、主电源保护装置（05）、从电源保护装置（06）、主回路支路（08）、冗余回路支路（09）、涉及安全停车控制器（011）、动力控制器（012）及车用电器控制器（010）；
所述涉及安全停车控制器同时搭接在主回路支路（08）和冗余回路支路（09）上；所述动力控制器连接在主回路支路上，所述车用电器控制器连接在冗余回路支路上；
所述蓄电池与主回路支路之间设置主电源保护装置（05）；所述蓄电池与冗余回路支路之间设置从电源保护装置（06）；
正常工作时，所述蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置（05）和从电源保护装置（06）均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置（05）检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置（06）检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
2.如权利要求1所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，其特征在于：还包括发动机（01）、发电机（02）和电源保护装置（03）；所述发动机（01）带动发电机（02）转动，由发电机（02）向蓄电池充电；所述发电机与蓄电池之间设置电源保护装置（03）；当发电机输出过压或欠压时，电源保护装置（03）断开发电机与蓄电池（07）之间的连接。
3.如权利要求1所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，其特征在于：还包括动力电池（01＇）、DCDC转换器（02＇）和电源保护装置（03）；所述动力电池通过DCDC转换器向蓄电池充电；所述DCDC转换器与蓄电池之间设置电源保护装置（03）；当DCDC 转换器（02＇）输出过压或欠压时，电源保护装置（03）断开DCDC转换器(02＇)与蓄电池（07）之间的连接。
4.如权利要求2或3所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路，其特征在于：还包括电源监控装置（04），所述电源监控装置（04）安装在蓄电池（07）上，监控蓄电池（07）状态信息并将状态信息上传CAN总线提示蓄电池问题状态。
5.基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，其特征在于：包括以下步骤，
正常工作时，所述蓄电池同时向主回路支路和冗余回路支路供电，主电源保护装置（05）和从电源保护装置（06）均闭合，涉及安全停车控制器、动力控制器及车用电器控制器正常工作；
当主回路出现故障时，主电源保护装置（05）检测到此故障，断开；冗余回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和车用电器控制器供电保障对应功能；
当冗余回路出现故障时，从电源保护装置（06）检测到此故障，断开；主回路支路正常工作，蓄电池向涉及安全停车控制器和动力控制器供电保障对应功能。
6.如权利要求5所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，其特征在于：
当发电机输出过压或欠压时，电源保护装置（03）断开发电机与蓄电池（07）之间的连接。
7.如权利要求5所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，其特征在于：
当DCDC 转换器输出过压或欠压时，电源保护装置（03）断开DCDC转换器与蓄电池之间的连接。
8.如权利要求7所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路控制方法，其特征在于：
监控到蓄电池问题状态信息后，电源监控装置（04）通过CAN总线提示蓄电池问题状态。
9.一种车辆，其特征在于，其具有权利要求1-4所述的基于功能安全的整车低压电源冗余回路。
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| CN115179964A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-10-14 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种基于功能安全的vcu冗余控制系统及其应用 |
| CN115366833A (zh) * | 2022-09-09 | 2022-11-22 | 北京路凯智行科技有限公司 | 矿用无人驾驶车辆的冗余电源控制器 |
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