CN115021386A - 一种车载电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的车载电源系统，应用于汽车技术领域，所述系统包括主供电源系统和辅助电源系统，主供电源系统的输出端分别与整车中的各电气设备相连，为各电气设备供电，进一步的，辅助电源系统的输出端与各电气设备中至少一个与自动驾驶功能相关的电气设备相连。在主供电源系统处于故障状态的情况下，辅助电源系统为与自动驾驶功能相关的电气设备供电。本发明提供的车载电源系统，设置主供电源系统和辅助电源系统，在主供电源系统正常的情况下，由主供电源系统为各电气设备供电，在主供电源故障的情况下，由辅助电源系统为自动驾驶功能相关的电气设备供电，从而确保自动驾驶功能的正常运行，有助于提高行车安全。

Description

一种车载电源系统
技术领域
本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种车载电源系统。
背景技术
在现有汽车架构设计中，汽车电源系统的主要作用是为整车上所有的电气设备供电，确保各个电气设备的正常运行，进而保证车辆的安全行驶。
对于包括自动驾驶功能的车辆而言，与自动驾驶功能相关的电气设备同样是由汽车电源系统供电的。因此，在车辆处于自动驾驶状态下，一旦汽车电源系统发生故障，将导致自动驾驶功能失效，进而严重威胁车辆的安全行驶。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载电源系统，包括主供电源系统和辅助电源系统，由辅助电源系统在主供电源系统故障的情况下向与自动驾驶功能相关的电气设备供电，保证自动驾驶功能的持续运行，从而提高行车安全性，具体方案如下：
本发明提供一种车载电源系统，包括：主供电源系统和辅助电源系统，其中，
所述主供电源系统的输出端分别与整车中的各电气设备相连；
所述辅助电源系统的输出端与目标电气设备相连，所述目标电气设备包括各所述电气设备中至少一个与自动驾驶功能相关的电气设备；
所述辅助电源系统在所述主供电源系统处于故障状态的情况下，为所述目标电气设备供电。
可选的，本发明提供的车载电源系统，还包括：隔离电路，其中，
所述隔离电路的一端与所述主供电源系统的输出端相连，所述隔离电路的另一端与所述辅助电源系统的输出端相连；
所述隔离电路在所述主供电源系统处于正常状态的情况下，处于导通状态；
所述隔离电路在所述主供电源系统处于故障状态的情况下，处于断开状态。
可选的，所述隔离电路包括隔离开关和防反二极管，其中，
所述隔离开关的一端与所述主供电源系统的输出端相连；所述隔离开关的另一端与所述防反二极管的正极相连；
所述防反二极管的负极与所述辅助电源系统的输出端相连。
可选的，所述隔离开关包括常闭型隔离开关。
可选的，所述隔离电路在所述辅助电源系统处于故障状态的情况下，处于断开状态。
可选的，所述主供电源系统包括高压系统、DC/DC变换器、动力电池和主动电源控制器，其中，
所述高压系统的输入端与发动机相连，所述高压系统的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；
所述DC/DC变换器的输出端分别与各所述电气设备以及所述动力电池相连；
所述动力电池分别与各所述电气设备相连；
所述主供电源控制器分别与所述高压系统、所述DC/DC变换器以及所述动力电池的控制端相连。
可选的，所述辅助电源系统包括至少一块储能电池和辅助电源控制器，其中，
所述辅助电源控制器与各所述储能电池的控制端相连。
可选的，所述主供电源系统、所述辅助电源系统和所述隔离电路分别与自动驾驶控制器通信连接。
可选的，所述主供电源系统满足ASIL D级要求，所述辅助电源系统满足ASIL B级要求，所述隔离电路满足ASIL B级要求。
可选的，本发明上述任一项提供的车载电源系统，还包括主保险电路和辅助保险电路，其中，
所述主保险电路串联于所述主供电源系统与各所述电气设备之间；
所述辅助保险电路串联于所述辅助电源系统与所述目标电气设备之间。
基于上述技术方案，本发明提供的车载电源系统包括主供电源系统和辅助电源系统，主供电源系统的输出端分别与整车中的各电气设备相连，为各电气设备供电，进一步的，辅助电源系统的输出端与各电气设备中至少一个与自动驾驶功能相关的电气设备相连。在主供电源系统处于故障状态的情况下，辅助电源系统为与自动驾驶功能相关的电气设备供电。本发明提供的车载电源系统，设置主供电源系统和辅助电源系统，在主供电源系统正常的情况下，由主供电源系统为各电气设备供电，在主供电源故障的情况下，由辅助电源系统为自动驾驶功能相关的电气设备供电，从而确保自动驾驶功能的正常运行，有助于提高行车安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。
图1是本发明实施例提供的一种车载电源系统的结构框图；
图2是本发明实施例提供的另一种车载电源系统的结构框图；
图3是本发明实施例提供的再一种车载电源系统的结构框图；
图4是本发明实施例提供的又一种车载电源系统的结构框图；
图5是本发明实施例提供的另一种车载电源系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种车载电源系统的结构框图，本发明实施例提供的车载电源系统包括：主供电源系统10和辅助电源系统20，其中，
主供电源系统10的输出端分别与整车中的各个电气设备30相连，图中以电气设备1至电气设备n示出，主供电源系统10分别为各个电气设备30提供工作电源。
辅助电源系统20的输出端则与目标电气设备相连，在本发明实施例以及后续各个实施例中，目标电气设备是指与主供电源系统10相连的多个电气设备30中，至少一个与自动驾驶功能相关的电气设备，比如，目标电气设备可以是运行有自动驾驶控制系统的自动系统控制器。
重要的是，辅助电源系统20在主供电源系统10处于故障状态，无法继续为整车中的各个电气设备30提供工作电源的情况下，辅助电源系统20为前述目标电气设备提供工作电源，从而确保目标电气设备在一定时间段内正常运行。
综上所述，本发明实施例提供的车载电源系统，设置主供电源系统和辅助电源系统，在主供电源系统正常的情况下，由主供电源系统为各电气设备供电，在主供电源故障的情况下，由辅助电源系统为自动驾驶功能相关的电气设备供电，从而确保自动驾驶功能的正常运行，有助于提高行车安全。
需要说明的是，在车辆的实际行驶中，保障车辆基本行驶功能的电气设备除了上述实施例中述及的与自动驾驶功能有关的电气设备外，还包括其他电气设备，比如制动设备以及转向设备等，因此，本发明各个实施例中述及的目标电气设备，还可以包括其他影响车辆实现基本行驶功能的电气设备，在实际应用中可以结合车辆的具体情况选定，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样属于本发明保护的范围内。
可选的，参见图2，图2是本发明实施例提供的另一种车载电源系统的结构框图，在图1所示实施例的基础上，本发明实施例提供的车载电源系统还包括：隔离电路40。
如图2所示，隔离电路40的一端与主供电源系统10的输出端相连，隔离电路40的另一端与辅助电源系统20的输出端相连，即隔离电路40串联于主供电源系统10的输出端与辅助电源系统20的输出端之间。
本发明实施例提供的隔离电路40主要起到隔离保护作用。具体的，在主供电源系统10处于正常状态的情况下，隔离电路40处于导通状态，主供电源系统10可以通过隔离电路40与辅助电源系统20相连，在辅助电源系统20采用可充电结构的情况下，主供电源系统10可以通过隔离电路40为辅助电源系统20充电；相应的，在主供电源系统10处于故障状态的情况下，隔离电路40处于断开状态，防止故障状态下的主供电源系统10对辅助电源系统20以及整车上的其他电气设备带来影响。
可选的，如果辅助电源系统20在实际应用中出现故障，隔离电路40同样处于断开状态，从而防止辅助电源系统20对主供电源系统10的运行造成影响。
可以想到的是，如果主供电源系统10的故障被修复，处于断开状态的隔离电路40还可以从断开状态切换为闭合状态，同时，辅助电源系统20停止向目标电气设备供电。
可选的，在应用于智能驾驶车辆时，主供电源系统10需要满足ASIL(AutomotiveSafety Integration Level，汽车安全完整性等级)D级要求，辅助电源系统20需要满足ASIL B级要求，隔离电路40则需要满足ASIL B级要求。
可选的，参见图3，图3是本发明实施例提供的再一种车载电源系统的结构框图，在图2所示实施例的基础上，本实施例给出一种隔离电路的可选构成方式。具体的，本实施例提供的隔离电路包括隔离开关401和防反二极管402，其中，
隔离开关401的一端与主供电源系统10的输出端相连，隔离开关401的另一端与防反二极管402的正极相连，防反二极管402的负极与辅助电源系统20的输出端相连，即隔离开关401与防反二极管402串联连接，形成串联支路，所得串联支路串联于主供电源系统10与辅助电源系统20之间。
基于图2所示实施例的内容，在主供电源系统10正常的情况下，隔离开关401处于闭合状态，相应的，在主供电源系统10故障的情况下，隔离开关401将处于断开状态。而防反二极管402可以避免在隔离开关401出现接地故障时，辅助电源系统20的输出端也同时接地，确保辅助电源系统20的安全运行。
可选的，为简化隔离电路的控制过程，隔离开关401可以选用常闭型隔离开关。
可以想到的是，隔离电路中还可以设置相应的隔离电路控制器，通过隔离电路控制器获取主供电源系统10以及辅助电源系统20的工作状态，进而对隔离开关401的连通状态进行控制。当然，还可以通过车辆上述的其他控制器对隔离开关的连通状态进行控制，这都是可选的，在不超出本发明核心思想范围的前提下，同样属于本发明保护的范围。
可选的，参见图4，图4是本发明实施例提供的又一种车载电源系统的结构框图，在上述任一实施例的基础上(图中以图3所示实施例为基础)，本发明实施例提供的车载电源系统还包括：主保险电路50和辅助保险电路60，其中，
主保险电路50串联于主供电源系统10与各电气设备30之间，主保险电路50主要用于实现主供电源系统10与各个电气设备30之间的过流保护。
辅助保险电路60串联于辅助电源系统20与目标电气设备之间，辅助保险电路60住院用于实现辅助电源系统20于各个目标电气设备之间的过流保护。
在实际应用中，主保险电路50和辅助保险电路60的结构基本类似，均可以包括多个保险丝电路，通过选择保险丝的额定熔断电流，实现对不同电气设备的保护，对于主保险电路50和辅助保险电路60的具体电路结构，可以参照现有技术实现，本发明对于主保险电路50和辅助保险电路60的具体电路结构不做限定。
可选的，参见图5，图5是本发明实施例提供的另一种车载电源系统的结构框图，在上述任一实施例的基础上(图中以图4所示实施例为基础)，本发明实施例分别给出主供电源系统和辅助电源系统的可选构成方式。
结合图5所示，主供电源系统10包括高压系统101、DC/DC变换器102、动力电池103和主动电源控制器(图中未示出)，其中，
在实际应用中，高压系统101主要指车载发电系统，因此，本实施例中高压系统101的输入端与发动机相连，通过高压系统101将发动机的动能转换为后级设备工作所需的电能。
需要说明的是，对于本实施例提供的高压系统101的具体构成以及高压系统101和发动机之间的连接方式，可以参照现有技术实现，本发明对此不做具体限定。
DC/DC变换器102的输入端与高压系统101的输出端相连，DC/DC变换器102的输出端分别与各电气设备30以及动力电池103相连。DC/DC变换器主要用于实现电压等级的变换，将高压系统101输出的电压转换为后级各个电气设备30以及动力电池103对应的工作电压。
进一步的，动力电池103分别与各电气设备30相连。在实际应用中，DC/DC变换器102和动力电池103同时通过主保险电路50为各个电气设备30供电。
需要说明的是，高压系统101、DC/DC变换器102和动力电池103中的任意一个或多个出现故障而无法正常工作，均认定主供电源系统10处于故障状态。
主供电源控制器分别与高压系统101、DC/DC变换器102以及动力电池103的控制端相连，通过主供电源控制器可以对主动电源系统中的各个构成部分的运行过程进行控制，同时判断主供电源系统的运行状态。
可选的，辅助电源系统包括至少一块储能电池(图中未示出)和辅助电源控制器(图中未示出)。辅助电源控制器与各储能电池的控制端相连，通过辅助电源控制器可以对各个储能电池的运行状态进行控制，进而控制辅助电源系统是否向目标电气设备输出电能。
进一步的，结合前述内容可知，在辅助电源系统基于储能电池实现的情况下，可通过主供电源系统10向辅助电源系统20充电。
可选的，在上述实施例的基础上，主供电源系统、辅助电源系统和隔离电路分别与整车上的自动驾驶控制器通信连接，进而把自身的运行状态等信息反馈给自动驾驶控制器，使得自动驾驶控制器在三者中至少一个出现故障的情况下，输出预设提示信息，提示驾驶员禁止进入自动驾驶模式，或者，提示驾驶员接管车辆并要求退出自动驾驶模式。
进一步的，为了确保自动驾驶功能的正常运行，主供电源系统和辅助电源系统之间的切换，还应该满足一定的时间要求，具体的切换时间应该小于各电气设备(主要是ECU)进入故障状态的时间。
再进一步的，考虑到辅助电源系统主要用于确保自动驾驶功能可以在短时间内继续工作，可以对辅助电源系统的持续供电时间进行限定，比如，辅助电源系统的持续供电时间应大于30s等，以确保自动驾驶功能可以在这一段时间内控制车辆安全停车。由于不需要辅助电源系统的持续供电，可以相应的降低对辅助电源系统供电能力的要求，降低辅助电源系统的硬件成本。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种车载电源系统，其特征在于，包括：主供电源系统和辅助电源系统，其中，
所述主供电源系统的输出端分别与整车中的各电气设备相连；
所述辅助电源系统的输出端与目标电气设备相连，所述目标电气设备包括各所述电气设备中至少一个与自动驾驶功能相关的电气设备；
所述辅助电源系统在所述主供电源系统处于故障状态的情况下，为所述目标电气设备供电。
2.根据权利要求1所述的车载电源系统，其特征在于，还包括：隔离电路，其中，
所述隔离电路的一端与所述主供电源系统的输出端相连，所述隔离电路的另一端与所述辅助电源系统的输出端相连；
所述隔离电路在所述主供电源系统处于正常状态的情况下，处于导通状态；
所述隔离电路在所述主供电源系统处于故障状态的情况下，处于断开状态。
3.根据权利要求2所述的车载电源系统，其特征在于，所述隔离电路包括隔离开关和防反二极管，其中，
所述隔离开关的一端与所述主供电源系统的输出端相连，所述隔离开关的另一端与所述防反二极管的正极相连；
所述防反二极管的负极与所述辅助电源系统的输出端相连。
4.根据权利要求3所述的车载电源系统，其特征在于，所述隔离开关包括常闭型隔离开关。
5.根据权利要求2所述的车载电源系统，其特征在于，所述隔离电路在所述辅助电源系统处于故障状态的情况下，处于断开状态。
6.根据权利要求1所述的车载电源系统，其特征在于，所述主供电源系统包括高压系统、DC/DC变换器、动力电池和主动电源控制器，其中，
所述高压系统的输入端与发动机相连，所述高压系统的输出端与所述DC/DC变换器的输入端相连；
所述DC/DC变换器的输出端分别与各所述电气设备以及所述动力电池相连；
所述动力电池分别与各所述电气设备相连；
所述主供电源控制器分别与所述高压系统、所述DC/DC变换器以及所述动力电池的控制端相连。
7.根据权利要求1所述的车载电源系统，其特征在于，所述辅助电源系统包括至少一块储能电池和辅助电源控制器，其中，
所述辅助电源控制器与各所述储能电池的控制端相连。
8.根据权利要求2所述的车载电源系统，其特征在于，所述主供电源系统、所述辅助电源系统和所述隔离电路分别与自动驾驶控制器通信连接。
9.根据权利要求2所述的车载电源系统，其特征在于，所述主供电源系统满足ASIL D级要求，所述辅助电源系统满足ASIL B级要求，所述隔离电路满足ASIL B级要求。
10.根据权利要求1-9任一项所述的车载电源系统，其特征在于，还包括主保险电路和辅助保险电路，其中，
所述主保险电路串联于所述主供电源系统与各所述电气设备之间；
所述辅助保险电路串联于所述辅助电源系统与所述目标电气设备之间。
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