CN115027269A - 冗余电源系统、冗余电源控制方法及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请适用于车辆供电技术领域，提供了一种冗余电源系统、冗余电源控制方法及车辆，上述冗余电源系统包括主电源、辅助电源、控制单元、检测单元、第一开关单元和第二开关单元。主电源通过第一开关单元与制动系统电连接，辅助电源通过第二开关单元与制动系统电连接，检测单元连接在主电源与第一开关单元之间，第一开关单元、第二开关单元和检测单元均与控制单元电连接。检测单元采集主电源的供电回路中的电信号，控制单元根据电信号判断主电源的供电回路是否发生故障。当主电源的供电回路发生故障时，控制单元控制第一开关单元断开，同时控制第二开关单元闭合，使辅助电源能够为制动系统供电，保证车辆能够正常制动，避免出现车辆失控的现象。

Description

冗余电源系统、冗余电源控制方法及车辆

技术领域

本申请属于车辆供电技术领域，尤其涉及一种冗余电源系统、冗余电源控制方法及车辆。

背景技术

随着全球化市场整车自动化驾驶的应用，各主机厂都在开发具有自动驾驶功能的车辆。自动泊车作为其中一个细分场景，允许驾驶员不在环，针对特定停车环境及不高于15km/h的限定车速行驶。车辆在行驶过程中，当监测到行驶方向上有障碍物/行人，为避免碰撞风险，车辆动力系统取消工作，制动系统减速刹停，即使车辆出现故障时也能够实现车辆停车。

蓄电池供电作为整车功能部件的基础供电保障，当蓄电池供电回路出现短路、断路等失效时，车辆的制动系统无法正常工作，存在车辆失控，危害行人人身安全风险。

发明内容

本申请实施例提供了一种冗余电源系统、冗余电源控制方法及车辆，可以解决主电源供电回路故障制动系统无法正常工作，进而导致车辆失控的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种冗余电源系统，包括主电源、辅助电源、控制单元、检测单元、第一开关单元和第二开关单元；

所述主电源通过所述第一开关单元与制动系统电连接，所述辅助电源通过所述第二开关单元与所述制动系统电连接，所述检测单元连接在所述主电源与所述第一开关单元之间，所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述检测单元均与所述控制单元电连接；

所述检测单元用于采集所述主电源的供电回路中的电信号，并将所述电信号传送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述电信号判断所述主电源的供电回路是否发生故障；所述控制单元还用于在所述主电源的供电回路发生故障时，控制所述第一开关单元断开，控制所述第二开关单元闭合。

可选的，所述辅助电源包括高压电池包中的多个电池组，所述辅助电源的输出电压范围与所述主电源的输出电压范围相同。

可选的，所述第一开关单元包括第一开关、第二开关和第一驱动芯片；

所述第一开关串接在所述主电源的正极和所述制动系统的正极之间，所述第二开关串接在所述主电源的负极和所述制动系统的负极之间，所述第一驱动芯片分别与所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述控制单元电连接；所述第一驱动芯片用于根据所述控制单元发送的第一指令控制所述第一开关和所述第二开关同时断开或闭合。

可选的，所述第二开关单元包括第三开关、第四开关和第二驱动芯片；

所述第三开关串接在所述辅助电源的正极和所述制动系统的正极之间，所述第四开关串接在所述辅助电源的负极和所述制动系统的负极之间，所述第二驱动芯片分别与所述第三开关的控制端、第四开关的控制端和所述控制单元电连接；所述第二驱动芯片用于根据所述控制单元发送的第二指令控制所述第三开关和所述第四开关同时断开或闭合。

可选的，所述检测单元包括电源监控芯片，所述电源监控芯片的信号采集端连接在所述主电源与所述第一开关单元之间，所述电源监控芯片的信号输出端与所述控制单元电连接；

所述电源监控芯片用于采集所述主电源的供电回路中的电信号，并将所述电信号传送至所述控制单元。

可选的，所述制动系统包括第一制动系统和/或第二制动系统，所述第一制动系统为车辆的主制动系统，所述第二制动系统为所述车辆的辅助制动系统。

可选的，所述冗余电源系统还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电连接；

所述控制单元还用于在所述主电源的供电回路发生故障时，控制所述报警单元进行报警。

第二方面，本申请实施例提供了一种冗余电源控制方法，应用于第一方面中任一项所述的冗余电源系统，所述方法包括：

控制单元获取车辆电源模式的开启状态、车辆自动泊车功能的激活状态以及主电源的供电回路的运行状态；

在所述车辆电源模式为开启状态、所述车辆自动泊车功能为激活状态、且所述主电源的供电回路的运行状态为故障时，所述控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元闭合。

可选的，所述冗余电源控制方法还包括：

获取所述主电源的供电回路的供电电流；

在所述供电电流大于预设电流时，所述控制单元控制所述第一开关单元断开，控制所述第二开关单元断开。

第三方面，本申请实施例提供了一种车辆，包括第一方面任一项所述的冗余电源系统。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

正常状态下，控制单元控制第一开关单元闭合，同时控制第二开关单元断开。此时主电源与制动系统形成闭合回路，主电源为制动系统供电，制动系统能够正常工作。检测单元采集主电源的供电回路中的电信号，并将电信号传送至控制单元，控制单元根据电信号判断主电源的供电回路是否发生故障。当主电源的供电回路发生故障时，控制单元控制第一开关单元断开，同时控制第二开关单元闭合，使辅助电源与制动系统形成闭合回路，辅助电源能够为制动系统供电，保证车辆能够正常制动，避免出现车辆失控的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的冗余电源系统的结构框图；

图2是本申请一实施例提供的冗余电源系统的连接示意图；

图3是本申请一实施例提供的冗余电源控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

图1示出了本申请一实施例提供的冗余电源系统的结构框图。参见图1所示，冗余电源系统包括主电源100、辅助电源200、检测单元300、控制单元400、第一开关单元500和第二开关单元600。主电源100通过第一开关单元500与制动系统700电连接，辅助电源200通过第二开关单元600与制动系统700电连接，检测单元300连接在主电源100与第一开关单元500之间，第一开关单元500、第二开关单元600和检测单元300均与控制单元400电连接。

具体地，车辆上的供电设备包括主电源100(例如，蓄电池)和高压电池包201，其中蓄电池的电压较低(例如，12V)，用于为制动系统以及其它的车载用电设备(例如音响、显示器和指示灯等)进行供电。高压电池包201存储高压电能(例如100V-400V)，用于为驱动电机供电，以驱动车辆行驶，同时高压电池包201还可以对蓄电池进行充电。

正常状态下，控制单元400控制第一开关单元500闭合，同时控制第二开关单元600断开，此时主电源100与制动系统700形成闭合回路，主电源100为制动系统700供电，制动系统700能够正常工作。检测单元300采集主电源100的供电回路中的电信号，并将电信号传送至控制单元400，控制单元400根据电信号判断主电源100的供电回路是否发生故障。当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400控制第一开关单元500断开，同时控制第二开关单元600闭合，使辅助电源200与制动系统700形成闭合回路，辅助电源200能够为制动系统700供电，保证车辆能够正常制动，避免出现车辆失控的现象。

图2示出了本申请一实施例提供的冗余电源系统的连接示意图。参见图2所示，辅助电源200包括高压电池包201中的多个电池组，辅助电源200的输出电压范围与主电源100的输出电压范围相同。

具体地，在高压电池包201中选取多个电池组构成辅助电源200，使辅助电源200的输出电压范围等于主电源100的电压范围，以确保辅助电源200能够直接为制动系统700进行供电。由此，通过对车辆上自带的高压电池包201进行改进形成辅助电源200，不需要在车辆上另外增加电源设备，从而降低了车辆的生产成本以及设计难度。

示例性的，车辆上的蓄电池的电压为12V，高压电池包201的电压为120V。高压电池包201包括20个依次串联连接的电池组，每个电池组的电压为6V。在高压电池包201中选取2个串联的电池组构成辅助电源200，构成的辅助电源200的电压为12V，当蓄电池的供电回路发生故障时，辅助电源200可以替代原有的蓄电池为制动系统700进行供电。

需要说明的是，高压电池包201中包括多个串联的电池组，在高压电池包201中选取多个串联的电池组构成辅助电源200。车辆利用制动系统700进行自主制动的时间较短，当蓄电池的供电回路出现故障，辅助电源200为制动系统700供电并不会影响高压电池包201对驱动电机供电的正常供电。

本申请的一个实施例中，第一开关单元500包括第一开关501、第二开关502和第一驱动芯片503。第一开关501串接在主电源100的正极和制动系统700的正极之间，第二开关502串接在主电源100的负极和制动系统700的负极之间，第一驱动芯片503分别与第一开关501的控制端、第二开关502的控制端和控制单元400电连接。

具体地，当需要使用主电源100对制动系统700供电时，控制单元400控制第一驱动芯片503驱动第一开关501和第二开关502同时闭合，主电源100、第一开关501、第二开关502和制动系统700形成闭合回路，主电源100为制动系统700供电。当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400控制第一驱动芯片503驱动第一开关501和第二开关502同时断开，主电源100的供电回路被断开，主电源100停止对制动系统700供电。当控制单元400控制主电源100的供电回路断开时，第一开关501和第二开关502分别断开主电源100的正极和负极，以确保切换到辅助电源200对制动系统700供电时，供电回路中的电流不会回流到主电源100中，防止出现主电源100损坏的情况。

示例性的，第一开关501和第二开关502均为MOS管，控制单元400控制第一驱动芯片503输出高电平或低电平，以控制MOS管的闭合或断开；例如，当控制单元400控制第一驱动芯片503输出高电平信号时，第一驱动芯片503驱动第一开关501和第二开关502同时闭合；当控制单元400控制第一驱动芯片503输出低电平信号时，第一驱动芯片503驱动第一开关501和第二开关502同时断开。

如图2所示，第二开关单元600包括第三开关601、第四开关602和第二驱动芯片603。第三开关601串接在辅助电源200的正极和制动系统700的正极之间，第四开关602串接在辅助电源200的负极和制动系统700的负极之间，第二驱动芯片603分别与第三开关601的控制端、第四开关602的控制端和控制单元400电连接。

具体地，当需要使用辅助电源200对制动系统700供电时，控制单元400控制第二驱动芯片603驱动第三开关601和第四开关602同时闭合，辅助电源200、第三开关601、第四开关602和制动系统700形成闭合回路，辅助电源200为制动系统700供电。当辅助电源200的供电回路发生故障时，控制单元400控制第二驱动芯片603驱动第三开关601和第四开关602同时断开，辅助电源200的供电回路被断开，辅助电源200停止对制动系统700供电。当控制单元400控制辅助电源200的供电回路断开时，第三开关601和第四开关602分别断开辅助电源200的正极和负极，以确保切换到主电源100对制动系统700供电时，供电回路中的电流不会回流到辅助电源200中，防止出现辅助电源200损坏的情况。

本申请的一个实施例中，第三开关601和第四开关602均为MOS管。控制单元400控制第二驱动芯片603输出高电平或低电平，以控制MOS管的闭合或断开；例如，当控制单元400控制第二驱动芯片603输出高电平信号时，第二驱动芯片603驱动第三开关601和第四开关602同时闭合；当控制单元400控制第一驱动芯片503输出低电平信号时，第二驱动芯片603驱动第三开关601和第四开关602同时断开。

如图2所示，检测单元300包括电源监控芯片，电源监控芯片的信号采集端连接在主电源100与第一开关单元500之间，电源监控芯片的信号输出端与控制单元400电连接。

具体地，电源监控芯片可以采集主电源100的供电回路中的电信号(例如，电压信号)，并将采集的电信号传送至控制单元400。控制单元400通过对电信号的分析可以判断主电源100的供电回路是否发生故障。

示例性的，电源监控芯片可以选用IMP706型号的电源监控芯片。

本申请的一个实施例中，制动系统700包括第一制动系统和/或第二制动系统，第一制动系统为车辆的主制动系统，第二制动系统为车辆的辅助制动系统。

具体地，车辆包括主动制动系统和辅助制动系统。主动制动系统用于车辆正常的制动功能，当主动制动系统发生故障或主制动系统无法独立完成制动时，辅助制动系统进行辅助制动，以确保车辆能够正常制动。

正常状态下，主电源100为第一制动系统和第二制动系统进行供电。当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400通过控制第一开关单元500断开，并控制第二开关单元600闭合，使辅助电源200为第一制动系统和第二制动系统供电，保证第一制动系统和第二制动系统的正常供电，保证车辆能够正常制动，避免出现车辆失控的现象。

本申请的一个实施例中，冗余电源系统还包括报警单元，报警单元与控制单元400电连接。

具体地，当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400向报警单元发送报警指令。报警单元根据报警指令进行报警，起到提示驾驶员的作用，驾驶员通过接收报警信息可以知晓主电源100的供电回路发生故障，进行及时处理。

示例性的，报警单元包括蜂鸣器，蜂鸣器与控制单元400电连接，蜂鸣器安装在车辆的驾驶室内。当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400控制蜂鸣器发生声响，提醒驾驶员主电源100的供电回路发生故障。

报警单元还可以包括指示灯，指示灯安装在驾驶室内，指示灯与控制单元400电连接。当主电源100的供电回路发生故障时，控制单元400控制指示灯持续发光或闪烁发光，提醒驾驶员主电源100的供电回路发生故障。

图3示出了本申请一实施例提供的冗余电源控制方法的流程示意图。参见图3所示，冗余电源控制方法包括步骤S301和步骤S302。

步骤S301，控制单元获取车辆电源模式的开启状态、车辆自动泊车功能的激活状态以及主电源的供电回路的运行状态。

具体地，控制单元可以通过车辆上安装的信号采集装置对车辆电源模式的开启状态、车辆自动泊车功能的激活状态以及主电源的供电回路的运行状态进行获取。

步骤S302，在车辆电源模式为开启状态、车辆自动泊车功能为激活状态、且主电源的供电回路的运行状态为故障时，控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元闭合。

具体地，在车辆电源模式为开启状态、车辆自动泊车功能为激活状态、且主电源的供电回路的运行状态为故障时，车辆开启自动泊车功能，若此时主电源的供电回路发生故障，控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元闭合，辅助电源与制动系统形成闭合回路，辅助电源为制动系统供电，确保车辆能够正常制动，确保车辆能够完成自动泊车。

本申请的一个实施例中，冗余电源控制方法还包括步骤S303和步骤S304。

步骤S303，获取主电源的供电回路的供电电流。

具体地，检测单元采集主电源的供电回路的供电电流，并将采集的供电电流传送至控制单元。

步骤S304，在供电电流大于预设电流时，控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元断开。

具体地，当供电电流大于预设电流时，说明主电源的供电回路发生故障，并且存在对供电回路中电子器件造成损坏的隐患。此时，控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元断开，停止对制动系统供电，防止供电回路中的电子器件造成损坏，起到保护电路的作用。

本申请的一个实施例中，在车辆电源模式为未开启状态，或车辆自动泊车功能为未激活状态时，若主电源的供电回路发生设定故障时，控制单元控制第一开关单元维持闭合，控制第二开关单元断开。

具体地，主电源的供电回路发生设定故障时，主电源的供电回路中的电子器件不会被损坏。例如，主电源的供电回路出现电压波动(电压时大时小，但不会对电子器件造成损坏)、或电源的供电回路出现电流波动(波动时的最大电流不大于预设电流，不会对电子器件造成损坏)。此时，控制单元控制第一开关单元维持闭合，控制第二开关单元断开，使主电源仍为制动系统供电，确保制动系统的基本运行，确保车辆能够制动。

本申请还提供了一种车辆，包括上述所述的冗余电源系统，在主电源100的供电回路发生故障时，冗余电源系统仍能够为车辆上的制动系统提供电能，确保车辆能够正常制动，从而提高了车辆行驶的安全性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冗余电源系统，其特征在于，包括主电源、辅助电源、控制单元、检测单元、第一开关单元和第二开关单元；

所述主电源通过所述第一开关单元与制动系统电连接，所述辅助电源通过所述第二开关单元与所述制动系统电连接，所述检测单元连接在所述主电源与所述第一开关单元之间，所述第一开关单元、所述第二开关单元和所述检测单元均与所述控制单元电连接；

所述检测单元用于采集所述主电源的供电回路中的电信号，并将所述电信号传送至所述控制单元；所述控制单元用于根据所述电信号判断所述主电源的供电回路是否发生故障；所述控制单元还用于在所述主电源的供电回路发生故障时，控制所述第一开关单元断开，控制所述第二开关单元闭合。

2.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述辅助电源包括高压电池包中的多个电池组，所述辅助电源的输出电压范围与所述主电源的输出电压范围相同。

3.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关、第二开关和第一驱动芯片；

所述第一开关串接在所述主电源的正极和所述制动系统的正极之间，所述第二开关串接在所述主电源的负极和所述制动系统的负极之间，所述第一驱动芯片分别与所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述控制单元电连接；所述第一驱动芯片用于根据所述控制单元发送的第一指令控制所述第一开关和所述第二开关同时断开或闭合。

4.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述第二开关单元包括第三开关、第四开关和第二驱动芯片；

所述第三开关串接在所述辅助电源的正极和所述制动系统的正极之间，所述第四开关串接在所述辅助电源的负极和所述制动系统的负极之间，所述第二驱动芯片分别与所述第三开关的控制端、第四开关的控制端和所述控制单元电连接；所述第二驱动芯片用于根据所述控制单元发送的第二指令控制所述第三开关和所述第四开关同时断开或闭合。

5.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述检测单元包括电源监控芯片，所述电源监控芯片的信号采集端连接在所述主电源与所述第一开关单元之间，所述电源监控芯片的信号输出端与所述控制单元电连接；

所述电源监控芯片用于采集所述主电源的供电回路中的电信号，并将所述电信号传送至所述控制单元。

6.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述制动系统包括第一制动系统和/或第二制动系统，所述第一制动系统为车辆的主制动系统，所述第二制动系统为所述车辆的辅助制动系统。

7.根据权利要求1所述的冗余电源系统，其特征在于，所述冗余电源系统还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电连接；

所述控制单元还用于在所述主电源的供电回路发生故障时，控制所述报警单元进行报警。

8.一种冗余电源控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的冗余电源系统，所述方法包括：

控制单元获取车辆电源模式的开启状态、车辆自动泊车功能的激活状态以及主电源的供电回路的运行状态；

在所述车辆电源模式为开启状态、所述车辆自动泊车功能为激活状态、且所述主电源的供电回路的运行状态为故障时，所述控制单元控制第一开关单元断开，控制第二开关单元闭合。

9.根据权利要求8所述的冗余电源控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述主电源的供电回路的供电电流；

在所述供电电流大于预设电流时，所述控制单元控制所述第一开关单元断开，控制所述第二开关单元断开。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的冗余电源系统。

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