CN115257599A - 一种自动驾驶车型的供电方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动驾驶车型的供电方法和系统，所述方法包括电源隔离模块将主电源模块和冗余电源模块连通，高压电池通过DC/DC转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电；电源隔离模块实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；当所述主电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和冗余电源模块的连接，保证所述冗余电源模块的正常使用；当所述冗余电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和所述冗余电源模块的连接，保证主电源模块的正常使用。采用双电池加单电源隔离模块的结构，减少了一个电源隔离模块，解决了铅酸蓄电池和12V锂电池两种不同电池的充放电问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车电子电器技术领域，尤其涉及一种自动驾驶车型的供电方法和系统。
背景技术
近年汽车自动驾驶技术越来约成熟，已经逐渐在乘用车上普及，自动驾驶供电系统的经济可靠性是重要的研究方向。自动驾驶的安全类部件需要相互独立的双电源供电，以保证在一个电源失效时，仍可靠另一个电源维持车辆安全类负载在一段时间类运行。为了实现双独立电源供电，需在两个电源上增加电源隔离开关，当一个电源故障时，电源隔离开关动作，切断故障电源，由另一个电源供电，防止单一故障引起的双电源同时失效。
双电源一般采用双电池供电，当两个电池为铅酸蓄电池时，电池体积大且重量大。同时铅酸蓄电池自身不带电池管理系统，无法通过自身切断电源供电，两个铅酸蓄电池需采用两个电源隔离模块，两个电源隔离模块也成本高、占用布置空间。近年随着12V锂电池技术的成熟，有些也采用两个12V锂电池代替铅酸蓄电池，但12V锂电池相比铅酸蓄电池成本较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种自动驾驶车型的供电方法和系统，采用双电池加单电源隔离模块的结构，减少了一个电源隔离模块，解决了铅酸蓄电池和12V锂电池两种不同电池的充放电问题。
为实现上述目的，本发明提供一种自动驾驶车型的供电方法，包括：
电源隔离模块将主电源模块和冗余电源模块连通，高压电池通过DC/DC 转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电；其中，所述主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器和12V锂电池，所述冗余电源模块包括铅酸蓄电池；
电源隔离模块实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；
当所述主电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和冗余电源模块的连接，保证所述冗余电源模块的正常使用；
当所述冗余电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和所述冗余电源模块的连接，保证主电源模块的正常使用。
进一步的，自动驾驶功能开启后，所述电源隔离模块通过第一检测模块和第二检测模块同时检测电流和电压，实时监控所述主电源模块和所述冗余电源模块的状态；其中，所述电源隔离模块包括第一检测模块和第二检测模块。
进一步的，当所述主电源模块出现故障时，第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接，保证冗余电源模块的正常使用，使铅酸蓄电池向冗余安全类用电负载供电；
其中，所述电源隔离模块包括与所述第一MOSFET开关连接的第一处理器MCU，所述冗余电源模块包括与所述铅酸蓄电池连接的冗余安全类用电负载；
当所述冗余电源模块出现故障时，所述第一处理器MCU控制所述第一 MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接；保证主电源模块的正常使用，使所述12V锂电池和高压电池可以向安全类用电负载供电；
其中，所述主电源模块包括与所述12V锂电池连接的安全类用电负载。
进一步的，通过第三检测模块检测12V锂电池的电量状态，并通过第二信号收发器发送至整车；其中，所述12V锂电池包括两两连接的第二处理器MCU、第二MOSFET开关和第三电源芯片，所述第二处理器MCU和所述第三电源芯片之间连接有第三检测模块连接，所述第二处理器MCU连接有第二信号收发器；
当12V锂电池充满电后，通过蓄电池传感器检测铅酸蓄电池的电量状态并发送至整车；其中，冗余电源模块包括蓄电池传感器，所述铅酸蓄电池与所述蓄电池传感器连接；其中，
若铅酸蓄电池未充满电，则通过蓄电池传感器发送信号至DC/DC转换器和整车，所述12V锂电池接收到整车发送的铅酸蓄电池的电池状态，所述第二处理器MCU控制所述第二MOSFET开关断开，所述DC/DC转换器调高电压使所述铅酸蓄电池充满电；
当所述12V锂电池和所述铅酸蓄电池均充满电后，所述第二处理器MCU 控制所述第二MOSFET开关接通，所述第二信号收发器将所述12V锂电池的电量状态发送至整车，所述蓄电池传感器将所述铅酸蓄电池的电量状态发送至整车，所述整车开启自动驾驶功能。
进一步的，车辆正常用电时，若高压电池下电使车辆处于OFF档，使所述第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接；所述12V锂电池向安全类用电负载和非安全类用电负载供电，保证车辆未启动期间安全类用电负载和非安全类用电负载的静态功耗用电需求；
其中，主电源模块包括非安全类用电负载，所述非安全类用电负载与所述安全类用电负载连接。
本发明还提供一种自动驾驶车型的供电系统，包括电源隔离模块、主电源模块和冗余电源模块，
所述电源隔离模块用于连通或断开所述主电源模块和所述冗余电源模块的连接，电源隔离模块用于实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；
所述主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器和12V锂电池，所述冗余电源模块包括铅酸蓄电池，所述高压电池用于通过DC/DC转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电。
进一步的，所述电源隔离模块包括第一检测模块和第二检测模块；
所述电源隔离模块用于通过第一检测模块和第二检测模块检测电流和电压，实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态。
进一步的，所述电源隔离模块包括第一处理器MCU和第一MOSFET开关，所述第一处理器MCU与所述第一MOSFET开关连接，所述第一处理器MCU用于控制所述第一MOSFET开关的开启和关闭，所述第一MOSFET开关用于连通或断开所述主电源模块和所述冗余电源模块的连接；
所述冗余电源模块包括冗余安全类用电负载，所述冗余安全类用电负载均与所述铅酸蓄电池连接，所述铅酸蓄电池用于向所述冗余安全用电负载供电；
所述主电源隔离模块包括安全类用电负载，所述安全类用电负载与所述12V锂电池连接，所述12V锂电池用于向安全类用电负载供电。
进一步的，所述12V锂电池包括两两连接的第二处理器MCU、第二 MOSFET开关和第二电源芯片，所述第二处理器MCU和所述第二电源芯片之间连接有第三检测模块，所述第二处理器MCU还连接有第二信号收发器；
所述第二处理器MCU用于根据12V锂电池和铅酸蓄电池的电量状态，控制所述第一MOSFET开关的开启和关闭；
所述第三检测模块用于检测所述12V锂电池的电量状态；
所述第二信号收发器用于将所述12V锂电池的电量状态发送至整车，所述第二信号收发器还用于接收整车发送的铅酸蓄电池的电量状态。
进一步的，所述主电源模块还包括非安全类用电负载和安全类用电负载，所述非安全类用电负载和安全类用电负载均与所述12V锂电池连接，所述12V锂电池用于向安全类用电负载和非安全类用电负载供电；
所述高压电池用于通过DC/DC转换器向所述非安全类用电负载、安全类用电负载和冗余安全类用电负载供电。
本发明的技术效果和优点：1、本发明的自动驾驶供电系统主要由DCDC、 12V锂电池、铅酸蓄电池、蓄电池传感器和电源隔离模块组成，12V锂电池和铅酸蓄电池互为备份电源，当一个电源故障时，电源隔离模块切断两个电源的连接，由没有故障的电源向安全类负载供电；
2、采用双电池加单电源隔离模块的结构，减少了一个电源隔离模块；两个电池分别为铅酸蓄电池和12V锂电池，比双铅酸蓄电池重量低、体积小，比双12V锂电池成本低；解决了铅酸蓄电池和12V锂电池两种不同电池的充放电问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
图1为本发明一种自动驾驶车型的供电方法的流程图；
图2为本发明一种自动驾驶车型的供电系统的结构示意图；
图3为本发明一种自动驾驶车型的供电系统中电源隔离模块的结构示意图；
图4为本发明一种自动驾驶车型的供电系统中12V锂电池的结构示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
为解决现有技术的不足，本发明公开了一种自动驾驶车型的供电方法，如图1所示，包括，
电源隔离模块将主电源模块和冗余电源模块连通，高压电池通过DC/DC 转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电；其中，所述主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器和12V锂电池，所述冗余电源模块包括铅酸蓄电池；
电源隔离模块实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；
当主电源模块出现故障时，电源隔离模块断开主电源模块和冗余电源模块的连接，保证所述冗余电源模块的正常使用；其中，所述电源隔离模块包括第一MOSFET开关；
当冗余电源模块出现故障时，电源隔离模块断开主电源模块和冗余电源模块的连接，保证主电源模块的正常使用。
具体为，车辆处于正常用电状态时，当高压电池上电，电源隔离模块处于连通状态，高压电池的电压通过DC/DC转换器将高压转换为低压后向低压系统供电，即高压电池向主电源模块的非安全类用电负载、安全类用电负载和冗余电源模块的冗余安全类用电负载供电。
同时，高压电池还通过DC/DC转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池供电。但是由于铅酸蓄电池的充电电压高于12V锂电池的充电电压，为了防止12V 锂电池过充，起始充电时高压电池通过DC/DC转换器的输出电压按照12V 锂电池的充电电压进行。
12V锂电池的锂电池管理模块可以通过第三检测模块对电压和电流进行检测，从而确定12V锂电池的电量状态，并通过第二信号收发器以CAN 信号的形式将电量状态发送至整车。
当12V锂电池充满电后，冗余电源模块中的蓄电池传感器检测铅酸蓄电池是否充满电。若铅酸蓄电池未充满电，则通过蓄电池传感器发送信号至DC/DC转换器和整车。整车再将铅酸蓄电池未充满电的信号发送至12V 锂电池的第二信号收发器，12V锂电池中的第二处理器MCU控制第二MOSFET 开关断开使12V锂电池不再充电。随后DC/DC转换器将高压电池转换后的充电电压调高使铅酸蓄电池充满电。当12V锂电池和铅酸蓄电池都充满电后，第二处理器MCU控制第二MOSFET开关接通，第二信号收发器向整车发送将12V锂电池充满电的CN信号，蓄电池传感器向整车发送铅酸蓄电池充满电的信号，此时整车可以开启自动驾驶功能。
自动驾驶功能开启后，电源隔离模块通过第一检测模块和第二检测模块检测电流和电压，实时监控两侧主电源模块和冗余电源模块的状态。
当电源隔离模块的主电源模块一侧出现过压、短路等故障时，为防止故障引发冗余电源模块故障，电源隔离模块中的第一处理器MCU控制第一 MOSFET开关，断开主电源模块与冗余电源模块的连接实现故障隔离，保证冗余电源模块不受影响能够正常使用，使铅酸蓄电池可以向冗余安全类用电负载供电，保证车辆一定时间的安全驾驶用电需求。
当电源隔离模块的冗余电源模块一侧出现过压、短路等故障时，为防止故障引发主电源模块故障，电源隔离模块中的第一处理器MCU控制第一 MOSFET开关，断开主电源模块与冗余电源模块的连接实现故障隔离，保证主电源模块不受影响能够正常使用，使12V锂电池可以向安全类用电负载供电，也使高压电池通过DC/DC转换器后可以向安全类用电负载供电，保证车辆一定时间的安全驾驶用电需求。
车辆处于正常用电状态时，若高压电池下电，即车辆处于OFF档，为防止12V锂电池和铅酸蓄电池互相充放电，影响电池寿命，此时会让第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关断开主电源模块与冗余电源模块的连接，使电源隔离模块处于断开状态。车辆处于OFF档时，由12V锂电池向安全类用电负载和非安全类用电负载供电，保证车辆储放期间，安全类用电负载和非安全类用电负载的静态功耗用电需求。
本发明还公开了一种自动驾驶车型的供电系统，如图2所示，包括电源隔离模块、主电源模块和冗余电源模块，
电源隔离模块用于连通或断开主电源模块和冗余电源模块的连接，电源隔离模块用于实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态。
主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器、非安全类用电负载、安全类用电负载和12V锂电池。
冗余电源模块包括并行连接的冗余安全类用电负载、铅酸蓄电池和蓄电池传感器，其中，铅酸蓄电池的两端均与蓄电池传感器连接。
高压电池通过DC/DC转换器转换电压给12V锂电池和铅酸蓄电池充电，高压电池还通过DC/DC转换器向所述非安全类用电负载、安全类用电负载和冗余安全类用电负载供电。
如图3所示，电源隔离模块包括第一MOSFET开关，第一MOSFET开关的两端分别连接主电源模块和冗余电源模块，第一MOSFET开关的两端还分别对应连接有第一电源芯片和第二电源芯片，第一MOSFET开关、第一电源芯片和第二电源芯片均与第一处理器MCU连接，第一处理器MCU还连接有第一信号收发器、第一检测模块和第二检测模块，且第一检测模块和第二检测模块分别与第一电源芯片和第二电源芯片连接，第一检测模块和第二检测模块均与第一MOSFET开关连接。
其中，第一MOSFET开关用于连通和断开主电源模块与冗余电源模块之间的连接，第一处理器MCU用于控制第一MOSFET开关的开关和关闭。第一信号收发器用于接收整车的档位状态、休眠指令和MOS的通断。第一检测模块通过对主电源模块的电流检测和电压检测来实时监控主电源模块的状态；第二检测模块通过对冗余电源的电流检测和电压检测来实时监控冗余电源的状态。
如图4所示，12V锂电池包括电芯和锂电池管理模块，锂电池管理模块包括两两连接的第二MOSFET开关、第三电源芯片和第二处理器MCU。第二 MOSFET开关与电芯一端连接，靠近第二MOSFET开关的一端为12V锂电池的正极。第三电源芯片和第二处理器MCU均与第三检测模块连接，第三检测模块与电芯的另一端连接，靠近第三检测模块一端为12V锂电池为负极。第二处理器MCU连接有第二信号收发器。
其中，第二MOSFET开关用于连通和断开12V锂电池，当12V锂电池充满电后，若12V锂电池接收到整车发送的铅酸蓄电池未充满电的信号，则将断开第二MOSFET开关，DC/DC转换器调高高压电池的充电电压使铅酸蓄电池充满电。当12V锂电池和铅酸蓄电池都充满电之后，12V锂电池的第二 MOSFET开关接通，并且两个电池都向整车发送电池充满电的信号，此时整车可以开启自动驾驶功能
第二处理器MCU用于控制第二MOSFET开关的开启和关闭；第三检测模块通过对电芯的电压检测、温度检测和电流检测来确定12V锂电池的电量状态；第二收发器用于将12V锂电池的电量状态通过CAN信号发送至整车，第二收发器还用于接收整车发送的铅酸蓄电池电量状态的信号。
关于上述实施例中的系统，其中各个单元模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自动驾驶车型的供电方法，其特征在于，包括，
电源隔离模块将主电源模块和冗余电源模块连通，高压电池通过DC/DC转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电；其中，所述主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器和12V锂电池，所述冗余电源模块包括铅酸蓄电池；
电源隔离模块实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；
当所述主电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和冗余电源模块的连接，保证所述冗余电源模块的正常使用；
当所述冗余电源模块出现故障时，所述电源隔离模块断开主电源模块和所述冗余电源模块的连接，保证主电源模块的正常使用。
2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶车型的供电方法，其特征在于，
自动驾驶功能开启后，所述电源隔离模块通过第一检测模块和第二检测模块同时检测电流和电压，实时监控所述主电源模块和所述冗余电源模块的状态；其中，所述电源隔离模块包括第一检测模块和第二检测模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种自动驾驶车型的供电方法，其特征在于，
当所述主电源模块出现故障时，第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接，保证冗余电源模块的正常使用，使铅酸蓄电池向冗余安全类用电负载供电；
其中，所述电源隔离模块包括与所述第一MOSFET开关连接的第一处理器MCU，所述冗余电源模块包括与所述铅酸蓄电池连接的冗余安全类用电负载；
当所述冗余电源模块出现故障时，所述第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接；保证主电源模块的正常使用，使所述12V锂电池和高压电池可以向安全类用电负载供电；
其中，所述主电源模块包括与所述12V锂电池连接的安全类用电负载。
4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶车型的供电方法，其特征在于，
通过第三检测模块检测12V锂电池的电量状态，并通过第二信号收发器发送至整车；其中，所述12V锂电池包括两两连接的第二处理器MCU、第二MOSFET开关和第三电源芯片，所述第二处理器MCU和所述第三电源芯片之间连接有第三检测模块连接，所述第二处理器MCU连接有第二信号收发器；
当12V锂电池充满电后，通过蓄电池传感器检测铅酸蓄电池的电量状态并发送至整车；其中，冗余电源模块包括蓄电池传感器，所述铅酸蓄电池与所述蓄电池传感器连接；其中，
若铅酸蓄电池未充满电，则通过蓄电池传感器发送信号至DC/DC转换器和整车，所述12V锂电池接收到整车发送的铅酸蓄电池的电池状态，所述第二处理器MCU控制所述第二MOSFET开关断开，所述DC/DC转换器调高电压使所述铅酸蓄电池充满电；
当所述12V锂电池和所述铅酸蓄电池均充满电后，所述第二处理器MCU控制所述第二MOSFET开关接通，所述第二信号收发器将所述12V锂电池的电量状态发送至整车，所述蓄电池传感器将所述铅酸蓄电池的电量状态发送至整车，所述整车开启自动驾驶功能。
5.根据权利要求1或4所述的一种自动驾驶车型的供电方法，其特征在于，
车辆正常用电时，若高压电池下电使车辆处于OFF档，使所述第一处理器MCU控制所述第一MOSFET开关，断开所述主电源模块与所述冗余电源模块的连接；所述12V锂电池向安全类用电负载和非安全类用电负载供电，保证车辆未启动期间安全类用电负载和非安全类用电负载的静态功耗用电需求；
其中，主电源模块包括非安全类用电负载，所述非安全类用电负载与所述安全类用电负载连接。
6.一种自动驾驶车型的供电系统，其特征在于，包括电源隔离模块、主电源模块和冗余电源模块，
所述电源隔离模块用于连通或断开所述主电源模块和所述冗余电源模块的连接，电源隔离模块用于实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态；
所述主电源模块包括并行连接的高压电池、DC/DC转换器和12V锂电池，所述冗余电源模块包括铅酸蓄电池，所述高压电池用于通过DC/DC转换器给12V锂电池和铅酸蓄电池充电。
7.根据权利要求6所述的一种自动驾驶车型的供电系统，其特征在于，
所述电源隔离模块包括第一检测模块和第二检测模块；
所述电源隔离模块用于通过第一检测模块和第二检测模块检测电流和电压，实时监控主电源模块和冗余电源模块的状态。
8.根据权利要求6或7所述的一种自动驾驶车型的供电系统，其特征在于，
所述电源隔离模块包括第一处理器MCU和第一MOSFET开关，所述第一处理器MCU与所述第一MOSFET开关连接，所述第一处理器MCU用于控制所述第一MOSFET开关的开启和关闭，所述第一MOSFET开关用于连通或断开所述主电源模块和所述冗余电源模块的连接；
所述冗余电源模块包括冗余安全类用电负载，所述冗余安全类用电负载均与所述铅酸蓄电池连接，所述铅酸蓄电池用于向所述冗余安全用电负载供电；
所述主电源隔离模块包括安全类用电负载，所述安全类用电负载与所述12V锂电池连接，所述12V锂电池用于向安全类用电负载供电。
9.根据权利要求6或7所述的一种自动驾驶车型的供电系统，其特征在于，
所述12V锂电池包括两两连接的第二处理器MCU、第二MOSFET开关和第二电源芯片，所述第二处理器MCU和所述第二电源芯片之间连接有第三检测模块，所述第二处理器MCU还连接有第二信号收发器；
所述第二处理器MCU用于根据12V锂电池和铅酸蓄电池的电量状态，控制所述第一MOSFET开关的开启和关闭；
所述第三检测模块用于检测所述12V锂电池的电量状态；
所述第二信号收发器用于将所述12V锂电池的电量状态发送至整车，所述第二信号收发器还用于接收整车发送的铅酸蓄电池的电量状态。
10.根据权利要求9所述的一种自动驾驶车型的供电系统，其特征在于，
所述主电源模块还包括非安全类用电负载和安全类用电负载，所述非安全类用电负载和安全类用电负载均与所述12V锂电池连接，所述12V锂电池用于向安全类用电负载和非安全类用电负载供电；
所述高压电池用于通过DC/DC转换器向所述非安全类用电负载、安全类用电负载和冗余安全类用电负载供电。
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