CN116581981A - 汽车及车载dc/dc转换模块、供电系统、驾驶方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种汽车及车载DC/DC转换模块、供电系统、驾驶方法，所述转换模块包括DC/DC转换器和微控制器；微控制器满足ASIL‑D安全等级且其输入端分别与DC/DC转换器的输入端IN、状态监测端PGOOD、使能端EN和输出端OUT端连接，微控制器的输出端与智能驾驶控制器连接；微控制器根据DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断DC/DC转换器的故障状态，使智能驾驶控制器根据故障状态控制车辆的驾驶模式。本发明解决了满足功能安全的电源芯片选型困难，采购不便以及带载能力小的问题。

Description

汽车及车载DC/DC转换模块、供电系统、驾驶方法
技术领域
本申请涉及汽车电源设计技术领域，具体地涉及一种汽车及车载DC/DC转换模块、车载供电系统、驾驶方法。
背景技术
目前，环境、能源等两大难题日益突出，发展具有环保、节能等特点的新能源汽车已成为业界共识。新能源汽车以优越的环保、节能和低噪音特性，成为了汽车工业研究、开发和使用的热点。
现有新能源汽车以油电或气电混合动力汽车为主。供电电源的工作状态直接影响到车内主动力变流器的工作以及车辆的运行状态，它在新能源汽车安全稳定运行的过程中起着重要作用。新能源汽车的低压供电系统包括车载DC/DC转换器，车载DC/DC转换器可以将汽车动力电池组的高压直流电转换为恒定的12V、14V、28V或48V低压直流电，为各类车载用电设备供电，满足日益多元化的客户需求。
为了节约汽车的整车空间，需要DC/DC转换器具备体积小、重量轻的特点，同时为了实现更高的能源利用率和整车安全，还需要DC/DC转换器具备高效率、高功率密度、高可靠性和高安全性等特点。
在车载计算领域，对电源芯片(例如DC/DC转换器)的功能安全性具有非常严格的要求。一方面，真正满足功能安全的电源芯片型号非常少；另一方面，满足功能安全的电源芯片往往存在带载能力小、选型难以及采购不便的问题，例如英飞凌的TLF35584电源芯片。
本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。
发明内容
因此，本发明实施例意图提供一种汽车及车载DC/DC转换模块、供电系统、驾驶方法，以解决满足功能安全的电源芯片选型困难，采购不便以及带载能力小的问题。
在第一方面，本发明实施例提供了一种车载DC/DC转换模块，包括DC/DC转换器和微控制器；所述微控制器满足ASIL-D安全等级且其输入端分别与所述DC/DC转换器的输入端IN、状态监测端PGOOD、使能端EN和输出端OUT端连接，所述微控制器的输出端与智能驾驶控制器连接；
所述微控制器根据所述DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断所述DC/DC转换器的故障状态，使所述智能驾驶控制器根据所述故障状态控制车辆的驾驶模式。
进一步地，所述DC/DC转换器为非功能安全性的DC/DC转换器。
进一步地，所述微控制器对所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压的采样周期小于所述智能驾驶控制器的故障容忍时间间隔与计算时间之差；
其中，所述计算时间是指从感知车辆行驶环境信息到生成控制指令所需的时间。
在第二方面，本发明实施例供了一种车载供电系统，包括如上所述的车载DC/DC转换模块。
进一步地，所述车载供电系统还包括动力电池组、直流控制开关以及蓄电池组；所述动力电池组的输出端通过直流控制开关与DC/DC转换器的输入端IN连接，所述DC/DC转换器的输出端OUT分别与蓄电池组、车载低压负载连接。
进一步地，在所述DC/DC转换器与所述蓄电池组之间设有隔离模块，以防止蓄电池组的电流倒灌至所述DC/DC转换器。
在第三方面，本发明实施例提供了一种汽车，所述汽车上设有如上所述的车载供电系统。
在第四方面，本发明实施例提供了一种智能驾驶方法，应用于智能驾驶系统，所述智能驾驶系统包括如上所述的车载DC/DC转换模块和智能驾驶控制器，所述驾驶方法包括以下步骤：
根据采样周期获取DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压；
根据所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断所述DC/DC转换器的故障状态；
根据所述故障状态控制车辆的驾驶模式。
进一步地，当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压均正常时，所述DC/DC转换器处于正常状态，所述智能驾驶控制器启动自动驾驶模式；
当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压中的任意一个或多个异常时，所述DC/DC转换器处于故障状态，所述智能驾驶控制器降为安全模式。
本发明实施例中使用的车载DC/DC转换模块，利用普通(即非满足功能安全等级)的DC/DC转换器配合满足ASIL-D安全等级的微控制器来搭建满足功能安全要求的车载DC/DC转换模块，利用微控制器监测DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压，从而判断DC/DC转换器的故障状态，并根据故障处理策略控制智能驾驶控制器的驾驶模式，保证了驾驶安全性。本发明解决了满足功能安全的电源芯片选型困难，采购不便以及带载能力小的问题。
本发明实施例的其他可选特征和技术效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，所示出的元件不受附图所显示的比例限制，附图中相同或相似的附图标记表示相同或类似的元件，其中：
图1示出了根据本发明实施例的车载DC/DC转换模块的示例性结构图；
图2示出了根据本发明实施例的车载供电系统的示例性结构图；
图3示出了根据本发明实施例的智能驾驶方法的示例性流程图；
图4示出了能实施根据本发明实施例的方法的智能驾驶控制器的示例性结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如图1所示，本发明实施例提供的一种车载DC/DC转换模块100包括DC/DC转换器101和微控制器102；所述微控制器102满足ASIL-D安全等级且其输入端分别与所述DC/DC转换器101的输入端IN、状态监测端PGOOD、使能端EN和输出端OUT端连接，所述微控制器102的输出端与智能驾驶控制器1000连接。
所述微控制器102根据所述DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断所述DC/DC转换器101的故障状态，使所述智能驾驶控制器1000根据所述故障状态控制车辆的驾驶模式。
本发明实施例中，利用满足ASIL-D安全等级的微控制器102监测DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压，从而判断DC/DC转换器101的故障状态，再由智能驾驶控制器1000根据故障状态控制车辆的驾驶模式，实现了满足功能安全要求的供电方案。本发明的DC/DC转换器101可以采用普通的DC/DC转换器，即非满足功能安全性的DC/DC转换器，解决了满足功能安全的电源芯片选型困难，采购不便以及带载能力小的问题。
本实施例中，DC/DC转换器101也可以采用满足功能安全性的DC/DC转换器。
在本发明的一种具体实施方式中，微控制器102对输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压的采样周期小于智能驾驶控制器1000的故障容忍时间间隔(FTTI)与计算时间之差。
其中，计算时间是指从感知车辆行驶环境信息到生成控制指令所需的时间，即计算时间为传感器感知车辆行驶环境信息、根据车辆行驶环境信息得到分析结果、根据分析结果进行路径规划、根据路径规划生成控制指令所需时间之和。
不同的智能驾驶控制器1000，对应的故障容忍时间间隔不同，可以根据智能驾驶控制器1000来确定采样周期。示例性的，某智能驾驶控制器的故障容忍时间间隔为1s，计算时间为500ms，则采样周期小于(1s－500ms)。
在本发明的一种具体实施方式中，微控制器102内存储有故障处理策略，具体为：
当DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压均正常时，表明DC/DC转换器101处于正常状态，微控制器102根据DC/DC转换器101的正常状态向智能驾驶控制器1000发送状态信息，智能驾驶控制器1000根据该状态信息可以启动自动驾驶模式；
当DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压中的任意一个或多个异常时，表明DC/DC转换器101处于故障状态，微控制器102根据DC/DC转换器101的故障状态向智能驾驶控制器1000发送状态信息，智能驾驶控制器1000根据该状态信息降为安全模式。
其中，输入电压正常是指输入电压处于设定输入范围内，输入电压异常是指输入电压超出设定输入范围；内部运行状态正常是指内部运行状态为高电平，内部运行状态异常是指内部运行状态为低电平；使能状态正常是指使能状态为高电平，使能状态异常是指使能状态为低电平；输出电压正常是指输出电压处于设定输出范围内，输出电压异常是指输出电压超出设定输出范围。
本发明实施例还提供的一种车载供电系统200包括如上所述的车载DC/DC转换模块100。如图2所示，所述车载供电系统200还包括动力电池组201、直流控制开关202以及蓄电池组204；所述动力电池组201的输出端通过直流控制开关202与DC/DC转换器101的输入端IN连接，所述DC/DC转换器101的输出端OUT分别与蓄电池组204、车载低压负载205连接。
示例性的，车载低压负载205可以为电动汽车所用的12V低压负载，如车灯、雨刷器、转向助力电机等。
在本发明的一种具体实施方式中，在所述DC/DC转换器101与所述蓄电池组204之间设有隔离模块203，以防止蓄电池组204的电流倒灌至所述DC/DC转换器101。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种智能驾驶方法，应用于智能驾驶系统，所述智能驾驶系统包括如上所述的车载DC/DC转换模块100和智能驾驶控制器1000，所述驾驶方法包括以下步骤：
S301：微处理器102根据采样周期获取DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压；
S302：微处理器102根据输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断DC/DC转换器的故障状态；
S303：智能驾驶控制器1000根据故障状态控制车辆的驾驶模式。
在本发明的一种具体实施方式中，采样周期小于智能驾驶控制器1000的故障容忍时间间隔(FTTI)与计算时间之差。
其中，计算时间是指从感知车辆行驶环境信息到生成控制指令所需的时间，即计算时间为传感器感知车辆行驶环境信息、根据车辆行驶环境信息得到分析结果、根据分析结果进行路径规划、根据路径规划生成控制指令所需时间之和。
不同的智能驾驶控制器1000，对应的故障容忍时间间隔不同，可以根据智能驾驶控制器1000来确定采样周期。示例性的，某智能驾驶控制器的故障容忍时间间隔为1s，计算时间为500ms，则采样周期小于(1s－500ms)。
在本发明的一种具体实施方式中，步骤S302中，微控制器102内存储有故障处理策略，具体为：
当DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压均正常时，表明DC/DC转换器101处于正常状态，微控制器102根据DC/DC转换器101的正常状态向智能驾驶控制器1000发送状态信息，智能驾驶控制器1000根据该状态信息可以启动自动驾驶模式；
当DC/DC转换器101的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压中的任意一个或多个异常时，表明DC/DC转换器101处于故障状态，微控制器102根据DC/DC转换器101的故障状态向智能驾驶控制器1000发送状态信息，智能驾驶控制器1000根据该状态信息降为安全模式。
输入电压正常是指输入电压处于设定输入范围内，输入电压异常是指输入电压超出设定输入范围；内部运行状态正常是指内部运行状态为高电平，内部运行状态异常是指内部运行状态为低电平；使能状态正常是指使能状态为高电平，使能状态异常是指使能状态为低电平；输出电压正常是指输出电压处于设定输出范围内，输出电压异常是指输出电压超出设定输出范围。
在本发明实施例中，智能驾驶方法基于智能驾驶系统，智能驾驶系统包括车载DC/DC转换模块100和智能驾驶控制器1000，所述智能驾驶控制器1000包括：处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器被配置为在运行计算机程序时执行任一本发明实施例的智能驾驶方法。
图4示出了一种可以实施本发明实施例的方法或实现本发明实施例的智能驾驶控制器1000的示意图，在一些实施例中可以包括比图示更多或更少的智能驾驶控制器。在一些实施例中，可以利用单个或多个智能驾驶控制器实施。在一些实施例中，可以利用云端或分布式的智能驾驶控制器实施。
如图4所示，智能驾驶控制器1000包括处理器1001，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的程序和/或数据或者从存储部分1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的程序和/或数据而执行各种适当的操作和处理。处理器1001可以是一个多核的处理器，也可以包含多个处理器。在一些实施例中，处理器1001可以包含一个通用的主处理器以及一个或多个特殊的协处理器，例如，中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、神经网络处理器(NPU)、数字信号处理器(DSP)等等。在RAM1003中，还存储有智能驾驶控制器1000操作所需的各种程序和数据。处理器1001、ROM1002以及RAM1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。
上述处理器与存储器共同用于执行存储在存储器中的程序，所述程序被计算机执行时能够实现上述各实施例描述的方法、步骤或功能。
以下部件连接至I/O接口1005：包括键盘、鼠标、触摸屏等的输入部分1006；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1007；包括硬盘等的存储部分1008；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1009。通信部分1009经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1010也根据需要连接至I/O接口1005。可拆卸介质1011，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1010上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1008。图4中仅示意性示出部分组件，并不意味着智能驾驶控制器1000只包括图4所示组件。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，可以由计算机或其关联部件实现。计算机例如可以为移动终端、智能电话、个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、游戏控制台、平板电脑、可穿戴设备、智能电视、物联网系统、智能家居、工业计算机、服务器或者其组合。
尽管未示出，在本发明实施例中，提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序配置成被运行时执行任一本发明实施例的智能驾驶方法。
在本发明的实施例的存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动的可以由任何方法或技术来实现信息存储的物品。存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
在本发明的实施例的方法、程序、系统、装置等，可以在单个或多个连网的计算机中执行或实现，也可以在分布式计算环境中实践。在本说明书实施例中，在这些分布式计算环境中，可以由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本领域技术人员可想到，上述实施例阐明的功能模块/单元或控制器以及相关方法步骤的实现，可以用软件、硬件和软/硬件结合的方式实现。
除非明确指出，根据本发明实施例记载的方法、程序的动作或步骤并不必须按照特定的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
在本文中，针对本发明的多个实施例进行了描述，但为简明起见，各实施例的描述并不是详尽的，各个实施例之间相同或相似的特征或部分可能会被省略。在本文中，“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”意指适用于根据本发明的至少一个实施例或示例中，而非所有实施例。上述术语并不必然意味着指代相同的实施例或示例。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
已参考上述实施例具体示出并描述了本发明的示例性系统及方法，其仅为实施本系统及方法的最佳模式的示例。本领域的技术人员可以理解的是可以在实施本系统及/或方法时对这里描述的系统及方法的实施例做各种改变而不脱离界定在所附权利要求中的本发明的精神及范围。

Claims (10)

1.一种车载DC/DC转换模块，其特征在于：所述车载DC/DC转换模块包括DC/DC转换器和微控制器；所述微控制器满足ASIL-D安全等级且其输入端分别与所述DC/DC转换器的输入端IN、状态监测端PGOOD、使能端EN和输出端OUT端连接，所述微控制器的输出端与智能驾驶控制器连接；
所述微控制器根据所述DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断所述DC/DC转换器的故障状态，使所述智能驾驶控制器根据所述故障状态控制车辆的驾驶模式。
2.根据权利要求1所述的车载DC/DC转换模块，其特征在于：所述DC/DC转换器为非功能安全性的DC/DC转换器。
3.根据权利要求1所述的车载DC/DC转换模块，其特征在于：所述微控制器对所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压的采样周期小于所述智能驾驶控制器的故障容忍时间间隔与计算时间之差；
其中，所述计算时间是指从感知车辆行驶环境信息到生成控制指令所需的时间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车载DC/DC转换模块，其特征在于：当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压均正常时，所述DC/DC转换器处于正常状态，所述智能驾驶控制器启动自动驾驶模式；
当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压中的任意一个或多个异常时，所述DC/DC转换器处于故障状态，所述智能驾驶控制器降为安全模式。
5.一种车载供电系统，其特征在于：所述车载供电系统包括如权利要求1～4中任一项所述的车载DC/DC转换模块。
6.根据权利要求5所述的车载供电系统，其特征在于：还包括动力电池组、直流控制开关以及蓄电池组；所述动力电池组的输出端通过直流控制开关与DC/DC转换器的输入端IN连接，所述DC/DC转换器的输出端OUT分别与蓄电池组、车载低压负载连接。
7.根据权利要求6所述的车载供电系统，其特征在于：在所述DC/DC转换器与所述蓄电池组之间设有隔离模块。
8.一种汽车，其特征在于，所述汽车上设有如权利要求5～7中任一项所述的车载供电系统。
9.一种智能驾驶方法，应用于智能驾驶系统，其特征在于，所述智能驾驶系统包括如权利要求1～4中任一项所述的车载DC/DC转换模块和智能驾驶控制器，所述驾驶方法包括以下步骤：
根据采样周期获取DC/DC转换器的输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压；
根据所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压判断所述DC/DC转换器的故障状态；
根据所述故障状态控制车辆的驾驶模式。
10.根据权利要求9所述的智能驾驶方法，其特征在于：
当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压均正常时，所述DC/DC转换器处于正常状态，所述智能驾驶控制器启动自动驾驶模式；
当所述输入电压、内部运行状态、使能状态以及输出电压中的任意一个或多个异常时，所述DC/DC转换器处于故障状态，所述智能驾驶控制器降为安全模式。
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