CN115447511A - 一种供电电路、供电方法及自动驾驶车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种供电电路、供电方法及自动驾驶车辆，涉及电气技术领域，尤其涉及电源控制技术领域。具体实现方案为控制单元与预充电单元和唤醒信号输入端连接，被配置为响应于未从唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向预充电单元输出开启信号；响应于接收到唤醒信号，向预充电单元输出关闭信号；预充电单元与储能单元连接，被配置为响应于接收到开启信号，向储能单元输出第一充电电压；响应于接收到关闭信号，停止输出第一充电电压；保护单元与唤醒信号输入端和储能单元连接，被配置为响应于接收到唤醒信号，向储能单元输出第二充电电压；储能单元，被配置为接收第一充电电压或第二充电电压，并进行电能存储，其中，第二充电电压大于第一充电电压。

Description

一种供电电路、供电方法及自动驾驶车辆

技术领域

本公开涉及电气技术领域，尤其涉及一种供电电路、供电方法及自动驾驶车辆。

背景技术

随着自动驾驶技术的快速发展，其在电动汽车上的使用率也越来越高。其中，在自动驾驶电动汽车中，电池作为主供电单元，通过后端电路为自动驾驶系统及车内负载供电。然而，该后端电路常保持工作状态，静态功耗大导致消耗电池能量，为此，如何降低功耗以提高电池寿命，始终是自动驾驶电源控制领域关注的重点问题之一。

发明内容

本公开提供了一种供电电路、供电方法以及自动驾驶车辆，降低了供电电路的静态功耗。

根据本公开的一方面，提供了一种供电电路，该供电电路包括控制单元、预充电单元、储能单元、保护单元以及唤醒信号输入端，其中，

所述控制单元与所述预充电单元和所述唤醒信号输入端电连接，被配置为响应于未从所述唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向所述预充电单元输出开启信号；以及响应于接收到所述唤醒信号，向所述预充电单元输出关闭信号；

所述预充电单元与所述储能单元电连接，被配置为响应于接收到所述开启信号，向所述储能单元输出第一充电电压；以及响应于接收到所述关闭信号，停止输出所述第一充电电压；

所述保护单元与所述唤醒信号输入端和所述储能单元电连接，被配置为响应于从所述唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向所述储能单元输出第二充电电压；

所述储能单元，被配置为接收所述第一充电电压或所述第二充电电压，并进行电能存储，其中，所述第二充电电压大于所述第一充电电压。

根据本公开的另一方面，提供了一种供电方法，应用于供电电路，其中，所述供电电路包括控制单元、预充电单元、储能单元、保护单元以及唤醒信号输入端，所述供电方法包括：

响应于未从所述唤醒信号输入端中接收到唤醒信号，所述控制单元向所述预充电单元输出开启信号；所述预充电单元基于所述开启信号向所述储能单元输出第一充电电压；所述储能单元基于所述第一充电电压，进行电能存储；

响应于从所述唤醒信号输入端中接收到所述唤醒信号，所述控制单元向所述预充电单元输出关闭信号；所述预充电单元基于所述关闭信号，停止输出所述第一充电电压；所述保护单元向所述储能单元输出第二充电电压；所述储能单元基于所述第二充电电压，进行电能存储，其中，所述第二充电电压大于所述第一充电电压

根据本公开的又一方面，提供了一种自动驾驶车辆，包括电池、自动驾驶处理器以及前述的供电电路，其中，

所述电池与所述供电电路电连接，被配置为向所述供电电路输出电池电压；所述供电电路与所述自动驾驶处理器电连接，被配置为接收所述电池电压，向所述自动驾驶处理器输出存储的电能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是根据本公开的一个实施例的供电电路的结构示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的控制单元的结构示意图；

图3是根据本公开的又一个实施例的控制单元的结构示意图；

图4是根据本公开的一个实施例的控制单元的电路示意图；

图5是根据本公开的又一个实施例的控制单元的电路示意图；

图6是根据本公开的又一个实施例的控制单元的电路示意图；

图7是根据本公开的一个实施例的预充电单元、保护单元以及储能单元的结构示意图；

图8是根据本公开的一个实施例的预充电单元、保护单元以及储能单元的结构示意图；

图9是根据本公开的又一个实施例的预充电单元、保护单元以及储能单元的电路示意图；

图10是根据本公开的又一个实施例的预充电单元、保护单元以及储能单元的电路示意图；

图11是根据本公开的又一个实施例的预充电单元、保护单元以及储能单元的电路示意图；

图12是根据本公开的一个实施例的供电方法的示意性流程图；

图13是根据本公开的一个实施例的自动驾驶车辆的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

除非另外定义，本发明实施例中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“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。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“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。

图1示出了本公开的一种供电电路，如图1所示，该供电电路包括：控制单元10、预充电单元12、储能单元14、保护单元16以及唤醒信号输入端WAK，其中，

控制单元10与预充电单元12和唤醒信号输入端WAK电连接，被配置为响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，向预充电单元12输出开启信号；以及响应于接收到唤醒信号，向预充电单元12输出关闭信号。

预充电单元12与储能单元14电连接，被配置为响应于接收到开启信号，向储能单元14输出第一充电电压；以及响应于接收到关闭信号，停止输出第一充电电压；

保护单元16与唤醒信号输入端WAK和储能单元14电连接，被配置为响应于从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，向储能单元14输出第二充电电压；

储能单元14，被配置为接收第一充电电压或第二充电电压，并进行电能存储，其中，第二充电电压大于第一充电电压。

在本实施例中，储能单元与自动驾驶车辆的负载连接，例如自动驾驶处理器，为自动驾驶处理器供电。其中，唤醒信号用于唤醒处于休眠模式的保护单元，使其切换到工作模式，为储能单元提供第二充电电压，从而实现自动驾驶车辆的满负载供电；当无需为自动驾驶车辆中的大功耗负载供电或自动驾驶处理器供电时，保护单元处于休眠模式，从而降低了保护单元的功耗；此时，由预充电单元为储能单元提供第一充电电压，从而实现自动驾驶车辆中的低功耗负载供电，其中，第一充电电压能够维持自动驾驶车辆的低功耗需求即可。

应当理解，第一充电电压的电压值和第二充电电压的电压值均与待供电负载的电阻值呈正比，即待供电负载的电阻值越大，第一充电电压的电压值与第二充电电压的电压值越大。通过前述描述可知，未接收到唤醒信号进行预充电时，为自动驾驶车辆中的低功耗负载供电；接收到唤醒信号时，为自动驾驶车辆的满负载供电，由此可知，本实施例中的第二充电电压大于第一充电电压。

本实施例中，唤醒信号的生成方式包括：钥匙开关重新启动，即检测到有点火钥匙信号；或其他控制器通过CAN总线进行通讯唤醒，例如MCU控制器。需要说明的是，在未接收到唤醒信号时，第一充电电压能够为MCU控制器供电。

在一个具体的应用场景中，利用图1的供电电路进行供电时，存在以下情况：

响应于未从唤醒信号输入端WAK中接收到唤醒信号，控制单元向预充电单元输出开启信号；预充电单元基于开启信号向储能单元输出第一充电电压；储能单元基于第一充电电压，进行电能存储；

响应于从唤醒信号输入端WAK中接收到唤醒信号，控制单元向预充电单元输出关闭信号；预充电单元基于关闭信号，停止输出第一充电电压；保护单元向储能单元输出第二充电电压；储能单元基于第二充电电压，进行电能存储。

本实施例中，当不需要为大功耗负载供电时，保护单元处于休眠状态，引入预充电单元为自动驾驶车辆的低功耗负载，在能够维持车辆基本性能的基础上，降低了保护单元的功耗，从而提升了电池寿命，满足了省电待机的要求，被广泛应用于自动驾驶领域电池供电系统中。

继续参见图2，本公开的供电电路还包括待机源电压输入端SBS和电池电压输入端BAT，控制单元包括稳压模块100、第一开关模块102、分压模块104以及控制单元输出端CTR，其中，

待机源电压输入端SBS与稳压模块100电连接，被配置为向稳压模块100输出待机源电压；

稳压模块100与第一开关模块102电连接，被配置为基于待机源电压向第一开关模块102输出第一电压信号；

第一开关模块102与唤醒信号输入端WAK和分压模块104电连接，被配置为响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，第一开关模块102打开，并基于第一电压信号向分压模块104输出第二电压信号；以及响应于接收到唤醒信号，第一开关模块102关闭，停止输出第二电压信号；

电池电压输入端BAT与分压模块104电连接，被配置为向分压模块104输出电池电压；

分压模块102与控制单元输出端CTR电连接，被配置为响应于接收到第二电压信号，向控制单元输出端CTR输出开启信号，以及响应于未接收到第二电压信号，向控制单元输出端CTR输出关闭信号；

控制单元输出端CTR与预充电单元电连接，被配置为向预充电单元输出开启信号或关闭信号。

在本实施例中，电池电压输入端BAT通常与12V或24V的蓄电池连接，为分压模块提供电池电压；第二电压信号为能够驱动分压模块的电压值，也就是说，只有分压模块接收到第二电压信号，才会向控制单元输出端CTR输出开启信号；当未接收到第二电压信号，向控制单元输出端CTR输出关闭信号。

在一个具体的应用场景中，基于图2所示的电路结构，控制单元向预充电单元输出开启信号的步骤包括：

待机源电压输入端SBS向稳压模块输出待机源电压；

稳压模块基于待机源电压向第一开关模块输出第一电压信号；

第一开关模块响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，打开第一开关模块，并基于第一电压信号向分压模块输出第二电压信号；

电池电压输入端BAT向分压模块输出电池电压；

分压模块基于第二电压信号，向控制单元输出端CTR输出开启信号；

控制单元输出端CTR向预充电单元输出开启信号。

在一个具体的应用场景中，基于图2所示的电路结构，控制单元向预充电单元输出关闭信号的步骤包括：

第一开关模块响应于接收到唤醒信号，关闭第一开关模块，停止输出第二电压信号；

分压模块响应于未接收到第二电压信号，向控制单元输出端CTR输出关闭信号；

控制单元输出端CTR向预充电单元输出关闭信号。

在本实施例中，当未接收到唤醒信号时，保护单元处于休眠模式，第一开关模块打开，向预充电单元输出开启信号，由预充电单元进行低功耗负载的供电；当接收到唤醒信号时，第二开关模块关闭，向预充电单元输出关闭信号，停止预充电单元对低功耗负载的供电，此时，保护单元切换为处于工作模式，从而降低了保护单元的功耗，提升了电池寿命。

继续参见图3，第一开关模块102包括电连接的第一开关元件1020和第二开关元件1022，其中，

第一开关元件1020与唤醒信号输入端WAK电连接，被配置为响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，打开第二开关元件1022，以及响应于接收到唤醒信号，关闭第二开关元件1022；

第二开关元件1022与稳压模块100和分压模块104电连接，被配置为响应于被打开，基于从稳压模块100块接收到的第一电压信号向分压模块104输出第二电压信号，以及响应于被关闭，停止输出第二电压信号。

在本实施例中，基于图3所示的电路结构，当第一开关元件响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，打开第二开关元件；第二开关元件响应于被打开，基于从稳压模块接收到的第一电压信号向分压模块输出第二电压信号；当第一开关元件响应于接收到唤醒信号，关闭第二开关元件；第二开关元件响应于被关闭，停止输出第二电压信号。

在本实施例中，稳压模块包括以稳压管为主要器件的稳压电路或以三极管为主要器件的镜像电流源稳压电路等，分压模块可以通过电阻分压或可调电位器来控制分压电压。

本实施例通过判断第一开关元件是否接收到唤醒信号来控制第二开关元件的打开或关闭，从而确定是否向分压模块输出第二电压信号，以实现由预充电单元和保护单元为储能单元提供电能的不同选择，有效解决了电池后端的应用设备静态(休眠)功耗高的问题，提高了电池的使用寿命。

在本实施例的一些可选实现方式中，如图4所示，稳压模块包括第一稳压管Z1；分压模块包括第一电阻R1和第二电阻R2，其中，

第一稳压管Z1的负极与待机源输入端电连接，第一稳压管Z1的正极接地；

第一开关元件的控制端Y1与唤醒信号输入端WAK电连接，第一开关元件的第一端A1接地，第一开关元件的第二端B1与第二开关元件的控制端Y2和待机源电压输入端SBS电连接；

第二开关元件的第一端A2接地，第二开关元件的第二端B2与第一电阻R1的第一端电连接；

第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端和控制单元输出端CTR电连接；

第二电阻R2的第二端与电池电压输入端BAT电连接。

参见图5，在本实施例的一些可选实现方式中，稳压模块还包括第三电阻R3，其中，第三电阻R3的第一端与待机源电压输入端SBS电连接；第三电阻R3的第二端与第一稳压管Z1的负极和第一开关元件的第二端B1电连接。

本实施例中，由第三电阻和第一稳压管组成的稳压模块能够为第一开关模块提供更加稳定的第一电压信号，从而保证供电电路的稳定运行。

另外，前述实施例中的第一开关元件和第二开关元件可以为继电器或三极管等，本领域技术人员能够依据实际需求进行合理选择，本申请在此不作限定。

参见图6，在本实施例的一些可选实现方式中，第一开关元件包括第一晶体管Q1和第一二极管D1，第二开关元件包括第二晶体管Q2和第二二极管D2，其中，

第一二极管D1的正极接地，第一二极管D1的负极与第三电阻的第二端电连接；

第一晶体管Q1的栅极与唤醒信号输入端WAK电连接，第一晶体管Q1的源漏极分别与第一二极管D1的正负极电连接；

第二二极管D2的正极接地，第二二极管D2的负极与第一电阻的第一端电连接；

第二晶体管Q2的栅极与第一二极管D1的负极电连接，第二晶体管Q2的源漏极分别与第二二极管D2的正负极电连接。

需要说明的是，本实施例所采用的晶体管包括P型晶体管(PMOS)和N型晶体管(NMOS)两种，其中，P型晶体管在栅极为低电平时导通，在栅极为高电平时截止；N型晶体管为在栅极为高电平时导通，在栅极为低电平时截止。本申请对此不作限定，可根据实际需求合理选择晶体管的类型。

另外，本实施例提供的晶体管的第一极可以为源极，则第二极为漏极，或者反之亦然，本发明对此不作限定，可根据晶体管的类型合理选择即可。

在本实施例的一些可选实现方式中，如图6所示，第一晶体管和第二晶体管为NMOS管，其中，

控制单元将待机源电压输入端SBS输入的待机源电压通过第三电阻R3及第一稳压管Z1来为第二晶体管Q5的栅极端提供稳定的驱动电平，即第一电压信号；

当第一晶体管Q1未接收到唤醒信号时，Q1的栅极为低电平，Q1截止，第二晶体管Q2被打开，基于第一电压信号向分压模块输出第二电压信号；

当第一晶体管Q1接收到唤醒信号时，唤醒信号为第一晶体管Q1提供稳定的栅极驱动电平，在第三电阻R3与第一晶体管Q1的导通作用下，使得第二晶体管Q2的栅极保持低电平，控制第二晶体管Q2的漏极和源极断路，也就是说，第二晶体管Q2被关闭，停止向分压模块输出第二电压信号。

图7示出了本公开的预充电单元的电路结构示意图，如图7所示，预充电单元包括第二稳压管120、限流模块122以及第二开关模块124，其中，

第二开关模块124与控制单元输出端CTR、第二稳压管和限流模块122电连接，被配置为响应于接收到开启信号，向限流模块122输出导通信号；以及响应于接收到关闭信号，向限流模块122输出截止信号；

限流模块122与电池电压输入端BAT和储能单元14电连接，被配置为响应于接收到电池电压和导通信号，向储能单元14输出第一充电电压；以及响应于接收到截止信号，停止输出第一充电电压。

需要说明的是，图7中的控制单元输出端CTR与图2-图6中的控制单元输出端CTR为同一个端口，也就是说，控制单元通过控制单元输出端CTR与预充电单元电连接，并通过控制单元输出端CTR向预充电单元输出开启信号或关闭信号。

在本实施例中，当第二开关模块接收到开启信号后，第二开关模块被导通，向限流模块输出导通信号，此时，电池电压输入端BAT、限流模块、第二开关模块以及储能单元形成预充电回路，向储能单元14输出第一充电电压；当第二开关模块接收到关闭信号后，第二开关模块被截止，向限流模块输出截止信号，此时，电池电压输入端BAT、限流模块、第二开关模块以及储能单元形成断路，停止向储能单元14输出第一充电电压。

在本实施例中，当限流模块向储能单元14输出第一充电电压时，限流模块进一步被配置为限制通过该预充电回路的电流值，进一步降低为低功耗负载供电时所产生的电量消耗，提高电池寿命。另外，本实施例中，当不需要为大功耗负载供电时，保护单元处于休眠状态，引入预充电单元，为自动驾驶车辆的低功耗负载供电，在能够维持车辆基本性能的基础上，降低了保护单元的功耗，进一步提高电池寿命。

参见图8，本实施例的限流模块122包括第四电阻R4，第二开关模块124包括第三开关元件，其中，

第二稳压管Z2的正极与控制单元输出端CTR和第三开关元件的控制端Y3电连接，第二稳压管Z2的负极与电池电压输入端BAT和第四电阻R4的第一端电连接；

第四电阻R4的第二端与第三开关元件的第一端A3电连接；

第三开关元件的第二端B3与储能单元电连接。

在本实施例中，第三开关元件可以为继电器、三极管。

如图8所示，预充电单元12为储能单元14进行预充电，储能单元14通过供电电路输出端OUTPUT将存储的电能提供给车内负载供电，以保证车内负载正常工作。在本实施例的一个可选的实现方式中，第四电阻R4为正温度系数热敏电阻，当车内负载的功率高于储能单元所能提供的最大功率，例如100mw时，第四电阻R4的电阻值增加，储能单元的第一充电电压降低，预充电回路断开，停止为储能单元充电；由于储能单元上的第一充电电压降低，导致储能单元存储的电能降低，车内负载不能正常工作，此时，第四电阻R4的电阻值逐渐减少，预充电回路闭合，继续为储能单元充电。本实施例中，通过设置第四电阻R4为正温度系数热敏电阻，实现在车内负载功率过大时，断开预充电回路，在车内负载功率小于储能单元所能提供的最大功率时，闭合预充电回路，进一步降低功耗，提高电池寿命。

参见图9，在本实施例的一个可选的实现方式中，第三开关元件包括第三晶体管Q3和第三二极管D3，其中，

第三二极管D3的正极与储能单元14电连接，第三二极管D3的负极与第四电阻R4的第二端电连接；在本实施例中，第三二极管用于防止预充电回路中产生反向电流，从而提高电池寿命。

第三晶体管Q3的栅极与控制单元输出端CTR和第二稳压管Z2的正极电连接，第三晶体管Q3的源漏极分别与第三二极管D3的正负极电连接。

本实施例所采用的第三晶体管可以是P型晶体管或N型晶体管，本申请不作限定，可根据实际情况合理选择晶体管的类型。在本实施例的一些可选实现方式中，第三晶体管为PMOS管。

参见图8，本公开的保护单元16包括防反及浪涌抑制芯片160和第四开关元件162，其中，

防反及浪涌抑制芯片160用于预防电池反接以及用于抑制电池加电瞬间在储能单元产生过大的电流。防反及浪涌抑制芯片160与唤醒信号输入端WAK和第四开关元件162电连接，被配置为响应于从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，向第四开关元件162输出第一驱动信号；

第四开关元件162与电池电压输入端BAT和储能单元14电连接，被配置为响应于接收到第一驱动信号，向储能单元14输出第二充电电压。

在本实施例中，当防反及浪涌抑制芯片160接收到唤醒信号，向第四开关元件162输出第一驱动信号；第四开关元件162基于第一驱动信号被导通，与电池电压输入端BAT、防反及浪涌抑制芯片和储能单元形成大负载充电回路，从而向储能单元14输出第二充电电压。

相比于现有技术中电池的后端电路常保持工作状态，在本实施例中，只有当防反及浪涌抑制芯片接收到唤醒信号时，使得保护单元从休眠模式切换为工作模式，形成大负载充电回路，向储能单元输出第二充电电压；当未接收到唤醒信号时，保护单元不工作，进入休眠模式，停止向储能单元输出第二充电电压，降低了保护单元生成的功耗，提高电池寿命。

此外，参见图8，储能单元包括电容器C；电容器C的第一端与预充电单元12和保护单元16电连接，电容器C的第二端接地。

参见图8，第四开关元件162的第一端A4与电池电压输入端BAT电连接，第四开关元件162的第二端B4与储能单元14电连接，第四开关元件162的控制端Y4与防反及浪涌抑制芯片160的第一端S1电连接；

防反及浪涌抑制芯片160的第二端S2与唤醒信号输入端WAK电连接，防反及浪涌抑制芯片160的第三端S3接地。

参见图9，在本实施例的一种可选的实现方式中，第四开关元件包括第四晶体管Q4和第四二极管D4，其中，

第四二极管D4的正极与储能单元电连接，第四二极管D4的负极与电池电压输入端BAT电连接；在本实施例中，第四二极管用于防止大负载充电回路中产生反向电流，从而提高电池寿命。

第四晶体管Q4的栅极与防反及浪涌抑制芯片160的第一端S1电连接，第四晶体管Q4的源漏极分别与第四二极管D4的正负极电连接。

本实施例所采用的第四晶体管可以是P型晶体管或N型晶体管，本申请不作限定，可根据实际情况合理选择晶体管的类型。在本实施例的一些可选实现方式中，第四晶体管为PMOS管。

参见图10，本公开的保护单元16还包括第五开关元件164，其中，

第五开关元件164的第一端A5与第四开关元件162的第二端B4电连接，第五开关元件164的第二端B5与储能单元14连接，第五开关元件164的控制端C5与防反及浪涌抑制芯片162的第四端S4电连接；

防反及浪涌抑制芯片162被配置为响应于接收到唤醒信号，向第五开关元件164输出第二驱动信号；

第五开关元件164被配置为响应于未接收到第二驱动信号，向预充电单元12输出防反保护信号；以及响应于接收到第二驱动信号，与第四开关元件162之间形成导通电压；

防反及浪涌抑制芯片进一步被配置为响应于导通电压超过防反及浪涌抑制芯片预设置的阈值电压，关断第四开关元件162，停止输出第二充电电压。

其中，第二驱动信号用于导通第五开关元件，基于实际情况，对防反及浪涌抑制芯片上的阈值电压进行合理设置。本实施例中，通过判断第五开关元件与第四开关元件之间形成的导通电压是否超过预设置的阈值电压，来控制第四开关元件的打开或关断，当导通电压超过阈值电压时，关断第四开关元件，停止输出第二充电电压，以实现对供电电路的保护，从而提高电池的寿命。

继续参见图11，在本实施例的一个可选的实现方式中，第五开关元件包括第五晶体管Q5和第五二极管D5，其中，

第五二极管D5的正极与预充电单元12和第四二极管D4的正极电连接，第五二极管D5的负极与储能单元14电连接；第五晶体管Q5的栅极与防反及浪涌抑制芯片160的第四端S4电连接，第五晶体管Q5的源漏极分别与第五二极管Q5的正负极电连接。

以图6和图11为例对两种充电过程进行说明，其中：

响应于未从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，待机源电压输入端SBS向第三电阻R3、第一稳压管Z1输出待机源电压，基于该待机源电压为第二晶体管Q2的栅极提供驱动电平，由于第一晶体管Q1的栅极为低电平，第一晶体管Q1截止，第二晶体管Q2被打开，向分压模块输出第二电压信号；电池电压输入端BAT向分压模块输出电池电压，基于该第二电压信号，电池电压通过第一电阻R1、第二电阻R2以及第二稳压管Z2向控制单元输出端CTR输出开启信号；控制单元输出端CTR基于开启信号为给第三晶体管Q3的栅极端与源极端提供稳定的驱动电平，保证第三晶体管Q3的导通，实现电池电压输入端BAT通过浪涌抑制功率第四电阻R4给电容器C进行预充电，等效充电时间为4*r4*Chold，从而在低功耗未唤醒状态下，利用第一充电电压对电容器C进行电能存储，随后通过供电电路的输出端OUTPUT将存储的电能提供给待供电的负载，从而保证低功耗下电路的供电稳定，其中，r4为第四电阻R4的电阻值，Chold为电容器C的电容值。

响应于从唤醒信号输入端WAK接收到唤醒信号，唤醒信号为第一晶体管Q1提供稳定的栅极驱动电平，在第三电阻R3与第一晶体管Q1的导通作用下，使得第二晶体管Q2的栅极保持低电平，控制第二晶体管Q2的漏极和源极断路，第一电阻R1和电阻R2没有形成电流通路，导致电池电压在第二电阻R2两端的电压为0，使得第三晶体管Q3的栅极端与源极端的电压为0V，从而关断第三晶体管Q3的漏极端与源极端的导通状态，断开电池电压通过第四电阻R4给电容器C充电的路径，即预充电回路为断路，停止向电容器C输出第一充电电压；同时由被唤醒信号控制的防反及浪涌抑制芯片驱动第四晶体管Q4的栅极和第五晶体管Q5的栅极，使得第四晶体管Q4的源极端和漏极端、以及第五晶体管Q5的源极端和漏极端导通，并且防反及浪涌抑制芯控制恒流状态给电容器C充电，保证保护单元切换到工作模式后，用电设备的满负荷工作状态。

另外，在本实施例中，保护单元是由防反及浪涌抑制芯片、与第四晶体管Q4、第四二极管D4、第五晶体管Q5和第五二极管D4共同组成；防反及浪涌抑制芯片通过大负载充电回路的电流，在第四晶体管Q4的导通电阻和第五晶体管Q5的导通电阻间形成电压。以Q4的漏极与Q5的漏极之间的电压与防反及浪涌抑制芯片预设置的阈值电压比较，精确控制正向和反向电流限制，通过芯片的配置实现对内部比较器对检测的电压比较。例如：

防反及浪涌抑制芯片检测到正向电流从Q4到Q5的漏-漏端电压超过阈值电压，则通过拉低Q4的栅极电平来实现关断Q4；

防反及浪涌抑制芯片检测到反向电流从Q4到Q5的漏-漏端电压超过阈值电压，则通过拉低Q5的栅极电平来实现关断Q5，从而达到抑制反向电流的作用。

本公开的又一个实施例提出了一种供电方法，应用于供电电路，其中，供电电路包括控制单元、预充电单元、储能单元、保护单元以及唤醒信号输入端，如图12所示，该方法包括：

S200、响应于未从唤醒信号输入端中接收到唤醒信号，控制单元向预充电单元输出开启信号；

S202、预充电单元基于开启信号向储能单元输出第一充电电压；

S204、储能单元基于第一充电电压，进行电能存储；

S200’、响应于从唤醒信号输入端中接收到唤醒信号，控制单元向预充电单元输出关闭信号；

S202’、预充电单元基于关闭信号，停止输出第一充电电压；

S204’、保护单元向储能单元输出第二充电电压；

S206’、储能单元基于第二充电电压，进行电能存储，其中，第二充电电压大于第一充电电压。

在本实施例中，当无需为自动驾驶车辆中的大功耗负载供电时，执行步骤S200～S204，保护单元处于休眠模式，从而降低保护单元的功耗，此时由预充电单元为储能单元提供第一充电电压，从而实现为自动驾驶车辆中的低功耗负载供电；当需要为自动驾驶车辆中的大功耗负载供电时，执行步骤S200’～S206’，处于休眠模式的保护单元被唤醒，切换到工作模式，为储能单元提供第二充电电压，从而实现为自动驾驶车辆的全部负载供电。

本实施例中，当不需要为大功耗负载供电时，保护单元处于休眠状态，通过引入预充电单元为自动驾驶车辆的低功耗负载，在能够维持车辆基本性能的基础上，同时降低保护单元的功耗，提升了电池寿命，满足自动驾驶车辆对省电待机的要求，广泛应用于自动驾驶领域电池供电系统中。

在本实施例的一个可选的实现方式中，供电电路还包括待机源电压输入端和电池电压输入端，控制单元包括稳压模块、分压模块、第一开关模块以及控制单元输出端，其中，控制单元向预充电单元输出开启信号包括：

待机源电压输入端向稳压模块输出待机源电压；

稳压模块基于待机源电压向第一开关模块输出第一电压信号；

第一开关模块响应于未从唤醒信号输入端接收到唤醒信号，打开第一开关模块，并基于第一电压信号向分压模块输出第二电压信号；

电池电压输入端向分压模块输出电池电压；

分压模块基于第二电压信号，向控制单元输出端输出开启信号；

控制单元输出端向预充电单元输出开启信号。

在本实施例的一个可选的实现方式中，控制单元向预充电单元输出关闭信号包括：

第一开关模块响应于接收到唤醒信号，关闭第一开关模块，停止输出第二电压信号；

分压模块响应于未接收到第二电压信号，向控制单元输出端输出关闭信号；

控制单元输出端向预充电单元输出关闭信号。

在本实施例的一个可选的实现方式中，第一开关模块包括电连接的第一开关元件和第二开关元件，其中，基于第一电压信号向分压模块输出第二电压信号包括：

第一开关元件响应于未从唤醒信号输入端接收到唤醒信号，打开第二开关元件；

第二开关元件响应于被打开，基于从稳压模块接收到的第一电压信号向分压模块输出第二电压信号。

在本实施例的一个可选的实现方式中，停止输出第二电压信号包括：

第一开关元件响应于接收到唤醒信号，关闭第二开关元件；

第二开关元件响应于被关闭，停止输出第二电压信号。

在本实施例的一个可选的实现方式中，预充电单元包括：第二稳压管、限流模块以及第二开关模块，其中，预充电单元根据开启信号向储能单元输出第一充电电压包括：

第二开关模块响应于接收到开启信号，向限流模块输出导通信号；

限流模块响应于接收到电池电压和导通信号，向储能单元输出第一充电电压。

在本实施例的一个可选的实现方式中，预充电单元接收关闭信号，停止输出第一充电电压包括：

第二开关模块响应于接收到关闭信号，向限流模块输出截止信号；

限流模块响应于接收到截止信号，停止输出第一充电电压。

在本实施例的一个可选的实现方式中，保护单元包括：防反及浪涌抑制芯片和第四开关元件，其中，向储能单元输出第二充电电压包括：

防反及浪涌抑制芯片响应于从唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向第四开关元件输出第一驱动信号；

第四开关元件响应于接收到第一驱动信号，向储能单元输出第二充电电压。

在本实施例的一个可选的实现方式中，保护单元还包括第五开关元件，其中，供电方法还包括：

防反及浪涌抑制芯片响应于接收到唤醒信号，向第五开关元件输出第二驱动信号；

第五开关元件响应于接收到第二驱动信号，与第四开关元件之间形成导通电压；

防反及浪涌抑制芯片响应于导通电压超过防反及浪涌抑制芯片预设置的阈值电压，关断第四开关元件，停止输出第二充电电压；

第五开关元件响应于未接收到第二驱动信号，向预充电单元输出防反保护信号。

如图13所示，本申请的又一个实施例提供了一种自动驾驶车辆，包括：电池、自动驾驶处理器以及前述实施例的供电电路，其中，

电池与供电电路电连接，被配置为向供电电路输出电池电压；

供电电路与自动驾驶处理器电连接，被配置为接收电池电压，向自动驾驶处理器输出存储的电能。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (29)

1.一种供电电路，包括控制单元、预充电单元、储能单元、保护单元以及唤醒信号输入端，其中，

所述控制单元与所述预充电单元和所述唤醒信号输入端电连接，被配置为响应于未从所述唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向所述预充电单元输出开启信号；以及响应于接收到所述唤醒信号，向所述预充电单元输出关闭信号；

所述预充电单元与所述储能单元电连接，被配置为响应于接收到所述开启信号，向所述储能单元输出第一充电电压；以及响应于接收到所述关闭信号，停止输出所述第一充电电压；

所述保护单元与所述唤醒信号输入端和所述储能单元电连接，被配置为响应于从所述唤醒信号输入端接收到唤醒信号，向所述储能单元输出第二充电电压；

所述储能单元，被配置为接收所述第一充电电压或所述第二充电电压，并进行电能存储，其中，所述第二充电电压大于所述第一充电电压。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其中，所述供电电路还包括待机源电压输入端和电池电压输入端，所述控制单元包括稳压模块、分压模块、第一开关模块以及控制单元输出端，其中，

所述待机源电压输入端与所述稳压模块电连接，被配置为向所述稳压模块输出待机源电压；

所述稳压模块与所述第一开关模块电连接，被配置为基于所述待机源电压向所述第一开关模块输出第一电压信号；

所述第一开关模块与所述唤醒信号输入端和所述分压模块电连接，被配置为响应于未从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，所述第一开关模块打开，并基于所述第一电压信号向所述分压模块输出第二电压信号；以及响应于接收到所述唤醒信号，所述第一开关模块关闭，停止输出所述第二电压信号；

所述电池电压输入端与所述分压模块电连接，被配置为向所述分压模块输出电池电压；

所述分压模块与所述控制单元输出端电连接，被配置为响应于接收到所述第二电压信号，向所述控制单元输出端输出所述开启信号，以及响应于未接收到所述第二电压信号，向所述控制单元输出端输出所述关闭信号；

所述控制单元输出端与所述预充电单元电连接，被配置为向所述预充电单元输出所述开启信号或所述关闭信号。

3.根据权利要求2所述的供电电路，其中，所述第一开关模块包括电连接的第一开关元件和第二开关元件，其中，

所述第一开关元件与所述唤醒信号输入端电连接，被配置为响应于未从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，打开所述第二开关元件，以及响应于接收到所述唤醒信号，关闭所述第二开关元件；

所述第二开关元件与所述稳压模块和分压模块电连接，被配置为响应于被打开，基于从所述稳压模块接收到的所述第一电压信号向所述分压模块输出第二电压信号，以及响应于被关闭，停止输出所述第二电压信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的供电电路，其中，所述稳压模块包括第一稳压管；所述分压模块包括第一电阻和第二电阻，其中，

所述第一稳压管的负极与所述待机源输入端电连接，所述第一稳压管的正极接地；

所述第一开关元件的控制端与所述唤醒信号输入端电连接，所述第一开关元件的第一端接地，所述第一开关元件的第二端与所述第二开关元件的控制端和所述待机源电压输入端电连接；

所述第二开关元件的第一端接地，所述第二开关元件的第二端与所述第一电阻的第一端电连接；

所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端和所述控制单元输出端电连接；

所述第二电阻的第二端与所述电池电压输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的供电电路，其中，所述稳压模块还包括第三电阻，其中，所述第三电阻的第一端与所述待机源电压输入端电连接；所述第三电阻的第二端与所述第一稳压管的负极和第一开关元件的第二端电连接。

6.根据权利要求5所述的供电电路，其中，所述第一开关元件包括第一晶体管和第一二极管，所述第二开关元件包括第二晶体管和第二二极管，其中，

所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述第三电阻的第二端电连接；

所述第一晶体管的栅极与所述唤醒信号输入端电连接，所述第一晶体管的源漏极分别与所述第一二极管的正负极电连接；

所述第二二极管的正极接地，所述第二二极管的负极与所述第一电阻的第一端电连接；

所述第二晶体管的栅极与所述第一二极管的负极电连接，所述第二晶体管的源漏极分别与所述第二二极管的正负极电连接。

7.根据权利要求6所述的供电电路，其中，所述第一晶体管和所述第二晶体管为NMOS管。

8.根据权利要求2-7任一项所述的供电电路，其中，所述预充电单元包括：第二稳压管、限流模块以及第二开关模块，其中，

所述第二开关模块与所述控制单元输出端、所述第二稳压管和所述限流模块电连接，被配置为响应于接收到所述开启信号，向所述限流模块输出导通信号；以及响应于接收到所述关闭信号，向所述限流模块输出截止信号；

所述限流模块与所述电池电压输入端和所述储能单元电连接，被配置为响应于接收到电池电压和所述导通信号，向所述储能单元输出所述第一充电电压；以及响应于接收到所述截止信号，停止输出所述第一充电电压。

9.根据权利8所述的供电电路，其中，所述限流模块包括第四电阻，所述第二开关模块包括第三开关元件，其中，

所述第二稳压管的正极与所述控制单元输出端和所述第三开关元件的控制端电连接，所述第二稳压管的负极与所述电池电压输入端和所述第四电阻的第一端电连接；

所述第四电阻的第二端与所述第三开关元件的第一端电连接；

所述第三开关元件的第二端与所述储能单元电连接。

10.根据权利要求9所述的供电电路，其中，所述第三开关元件包括第三晶体管和第三二极管，其中，

所述第三二极管的正极与所述储能单元电连接，所述第三二极管的负极与所述第四电阻的第二端电连接；

所述第三晶体管的栅极与所述控制单元输出端和所述第二稳压管的正极电连接，所述第三晶体管的源漏极分别与所述第三二极管的正负极电连接。

11.根据权利要求10所述的供电电路，其中，所述第三晶体管为PMOS管。

12.根据权利要求1-11任一项所述的供电电路，其中，所述保护单元包括：防反及浪涌抑制芯片和第四开关元件，其中，

所述防反及浪涌抑制芯片与所述唤醒信号输入端和所述第四开关元件电连接，被配置为响应于从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，向所述第四开关元件输出第一驱动信号；

所述第四开关元件与电池电压输入端和所述储能单元电连接，被配置为响应于接收到所述第一驱动信号，向所述储能单元输出所述第二充电电压。

13.根据权利要求12所述的供电电路，其中，

所述第四开关元件的第一端与所述电池电压输入端电连接，所述第四开关元件的第二端与所述储能单元电连接，所述第四开关元件的控制端与所述防反及浪涌抑制芯片的第一端电连接；

所述防反及浪涌抑制芯片的第二端与所述唤醒信号输入端电连接，所述防反及浪涌抑制芯片的第三端接地。

14.根据权利要求13所述的供电电路，其中，所述第四开关元件包括第四晶体管和第四二极管，其中，

所述第四二极管的正极与所述储能单元电连接，所述第四二极管的负极与所述电池电压输入端电连接；

所述第四晶体管的栅极与所述防反及浪涌抑制芯片的第一端电连接，所述第四晶体管的源漏极分别与所述第四二极管的正负极电连接。

15.根据权利要求14所述的供电电路，其中，所述第四晶体管为NMOS管。

16.根据权利要求12-15任一项所述的供电电路，其中，所述保护单元还包括第五开关元件，其中，

所述第五开关元件的第一端与所述第四开关元件的第二端电连接，所述第五开关元件的第二端与所述储能单元连接，所述第五开关元件的控制端与所述防反及浪涌抑制芯片的第四端电连接；

所述防反及浪涌抑制芯片被配置为响应于接收到所述唤醒信号，向所述第五开关元件输出第二驱动信号；

所述第五开关元件被配置为响应于未接收到所述第二驱动信号，向所述预充电单元输出防反保护信号；以及响应于接收到所述第二驱动信号，与所述第四开关元件之间形成导通电压；

所述防反及浪涌抑制芯片进一步被配置为响应于所述导通电压超过所述防反及浪涌抑制芯片预设置的阈值电压，关断所述第四开关元件，停止输出所述第二充电电压。

17.根据权利要求16所述的供电电路，其中，所述第五开关元件包括第五晶体管和第五二极管，其中，

所述第五二极管的正极与所述预充电单元和所述第四二极管的正极电连接，所述第五二极管的负极与所述储能单元电连接；

所述第五晶体管的栅极与所述防反及浪涌抑制芯片的第四端电连接，所述第五晶体管的源漏极分别与所述第五二极管的正负极电连接。

18.根据权利要求17所述的供电电路，其中，所述第五晶体管为NMOS管。

19.根据权利要求1-18任一项所述的供电电路，其中，所述储能单元包括电容器；

所述电容器的第一端与所述预充电单元和所述保护单元电连接，所述电容器的第二端接地。

20.一种供电方法，应用于供电电路，其中，所述供电电路包括控制单元、预充电单元、储能单元、保护单元以及唤醒信号输入端，所述方法包括：

响应于未从所述唤醒信号输入端中接收到唤醒信号，所述控制单元向所述预充电单元输出开启信号；所述预充电单元基于所述开启信号向所述储能单元输出第一充电电压；所述储能单元基于所述第一充电电压，进行电能存储；

响应于从所述唤醒信号输入端中接收到所述唤醒信号，所述控制单元向所述预充电单元输出关闭信号；所述预充电单元基于所述关闭信号，停止输出所述第一充电电压；所述保护单元向所述储能单元输出第二充电电压；所述储能单元基于所述第二充电电压，进行电能存储，其中，所述第二充电电压大于所述第一充电电压。

21.根据权利20所述的供电方法，所述供电电路还包括待机源电压输入端和电池电压输入端，所述控制单元包括稳压模块、分压模块、第一开关模块以及控制单元输出端，其中，所述控制单元向所述预充电单元输出开启信号包括：

所述待机源电压输入端向所述稳压模块输出待机源电压；

所述稳压模块基于所述待机源电压向所述第一开关模块输出第一电压信号；

所述第一开关模块响应于未从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，打开所述第一开关模块，并基于所述第一电压信号向所述分压模块输出第二电压信号；

所述电池电压输入端向所述分压模块输出电池电压；

所述分压模块基于所述第二电压信号，向所述控制单元输出端输出所述开启信号；

所述控制单元输出端向所述预充电单元输出所述开启信号。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述控制单元向所述预充电单元输出关闭信号包括：

所述第一开关模块响应于接收到所述唤醒信号，关闭所述第一开关模块，停止输出所述第二电压信号；

所述分压模块响应于未接收到所述第二电压信号，向所述控制单元输出端输出所述关闭信号；

所述控制单元输出端向所述预充电单元输出关闭信号。

23.根据权利要求21所述的供电方法，所述第一开关模块包括电连接的第一开关元件和第二开关元件，其中，所述基于所述第一电压信号向所述分压模块输出第二电压信号包括：

所述第一开关元件响应于未从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，打开所述第二开关元件；

所述第二开关元件响应于被打开，基于从所述稳压模块接收到的所述第一电压信号向所述分压模块输出第二电压信号。

24.根据权利要求22所述的供电方法，其中，所述停止输出所述第二电压信号包括：

所述第一开关元件响应于接收到所述唤醒信号，关闭所述第二开关元件；

所述第二开关元件响应于被关闭，停止输出所述第二电压信号。

25.根据权利要求21所述的供电方法，其中，所述预充电单元包括：第二稳压管、限流模块以及第二开关模块，其中，所述预充电单元根据所述开启信号向所述储能单元输出第一充电电压包括：

所述第二开关模块响应于接收到所述开启信号，向所述限流模块输出导通信号；

所述限流模块响应于接收到电池电压和所述导通信号，向所述储能单元输出所述第一充电电压。

26.根据权利要求25所述的供电方法，其中，所述预充电单元接收所述关闭信号，停止输出所述第一充电电压包括：

所述第二开关模块响应于接收到所述关闭信号，向所述限流模块输出截止信号；

所述限流模块响应于接收到所述截止信号，停止输出所述第一充电电压。

27.根据权利要求20所述的供电方法，其中，所述保护单元包括：防反及浪涌抑制芯片和第四开关元件，其中，所述向所述储能单元输出第二充电电压包括：

所述防反及浪涌抑制芯片响应于从所述唤醒信号输入端接收到所述唤醒信号，向所述第四开关元件输出第一驱动信号；

所述第四开关元件响应于接收到所述第一驱动信号，向所述储能单元输出所述第二充电电压。

28.根据权利要求27所述的供电方法，其中，所述保护单元还包括第五开关元件，其中，所述供电方法还包括：

所述防反及浪涌抑制芯片响应于接收到所述唤醒信号，向所述第五开关元件输出第二驱动信号；

所述第五开关元件响应于接收到所述第二驱动信号，与所述第四开关元件之间形成导通电压；

所述防反及浪涌抑制芯片响应于所述导通电压超过所述防反及浪涌抑制芯片预设置的阈值电压，关断所述第四开关元件，停止输出所述第二充电电压；

所述第五开关元件响应于未接收到所述第二驱动信号，向所述预充电单元输出防反保护信号。

29.一种自动驾驶车辆，包括电池、自动驾驶处理器以及如权利要求1-19任一项所述的供电电路，其中，

所述电池与所述供电电路电连接，被配置为向所述供电电路输出电池电压；

所述供电电路与所述自动驾驶处理器电连接，被配置为接收所述电池电压，向所述自动驾驶处理器输出存储的电能。

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