CN116620202A - 一种车用电子电气系统 - Google Patents

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CN116620202A CN202310659015.8A CN202310659015A CN116620202A CN 116620202 A CN116620202 A CN 116620202A CN 202310659015 A CN202310659015 A CN 202310659015A CN 116620202 A CN116620202 A CN 116620202A
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醋争科
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Abstract

本发明公开了一种车用电子电气系统，涉及新能源汽车技术领域，包括车载动力电池、车载蓄电池、第一电源分配模块以及第二电源分配模块。第一电源分配模块包括第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元，第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元依次串联设置于车载动力电池和车载用电设备之间的回路中；第二电源分配模块包括第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元，第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元依次串联设置于车载动力电池和车载用电设备之间的回路中，且第二低压电源分配单元还串联设置于车载蓄电池和车载用电设备之间的回路中。本发明可以在车载动力电池和车载用电设备之间的回路单点故障时保证车辆正常运行。

Description

一种车用电子电气系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种车用电子电气系统。
背景技术
随着汽车的电动化、智能化的发展，整车电子电气系统也日益复杂。商用车作为特定领域内高级别自动驾驶应用的领先者，对电子电气系统设计也提出了更高的安全要求。为了提升系统的可靠性、降低故障率，进行冗余的电子电气系统设计势在必行。
现有技术中常采用通信冗余的电子电气系统，针对整车数据中心、自动驾驶数据中心、座舱数据中心设计两条通信链路链接至整车集成单元，整车集成单元之间通过环形网络互联。但是未考虑电源冗余的情况，在整车单路电源故障的情况下，所有的冗余设计都是无效的，通信冗余更是无法保障整车功能。安全冗余的电子电气系统设计，需要从根源解决单点故障问题，脱离电源冗余的通信冗余设计是无效的。
发明内容
本发明提供了一种车用电子电气系统，第一电源分配模块和第二电源分配模块可以在车载动力电池和车载用电设备之间的回路单点故障时保证车辆正常运行。
根据本发明的一方面，提供了一种车用电子电气系统，包括：
车载动力电池和车载蓄电池，所述车载动力电池用于提供第一电压，所述车载蓄电池用于提供第二电压，所述第一电压大于所述第二电压；
第一电源分配模块，包括第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元；所述第一高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元依次串联设置于所述车载动力电池和车载用电设备之间的回路中；
所述第二电源分配模块，包括第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元；所述第二高压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元依次串联设置于所述车载动力电池和所述车载用电设备之间的回路中，且所述第二低压电源分配单元还串联设置于所述车载蓄电池和所述车载用电设备之间的回路中。
可选的，所述第二高压电源分配单元与所述车载动力电池电连接；
所述第一高压电源分配单元分别与所述第二高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元电连接。
可选的，所述第一高压电源分配单元包括第一控制子单元和第一开关子单元；所述第一控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第一开关子单元导通；
所述第一低压电源分配单元包括第二控制子单元和第二开关子单元；所述第二控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第二开关子单元导通；
所述第二高压电源分配单元包括第三控制子单元和第三开关子单元；所述第三控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第三开关子单元导通；
所述第二低压电源分配单元包括第四控制子单元和第四开关子单元；所述第四控制子单元用于在车辆上电时控制所述第四开关子单元关闭，在所述车载动力电池发生故障时控制所述第四开关子单元导通。
可选的，所述第一控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第一开关子单元关闭；
所述第二控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第二开关子单元关闭；
所述第三控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第三开关子单元关闭。
可选的，所述车用电子电气系统还包括多个可编程控制保险单元，所述可编程控制保险单元与所述车载用电设备一一对应；
所述可编程控制保险单元串联设置于低压电源分配单元与所述车载用电设备之间的回路中，且所述可编程控制保险单元与所述低压电源分配单元通信连接，所述低压电源分配单元用于控制所述可编程控制保险单元的导通状态；所述低压电源分配单元包括所述第一低压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元。
可选的，所述第一电源分配模块还包括第一电压转换单元，所述第一电压转换单元串联设置于所述第一高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元之间的回路中；所述第二电源分配模块还包括第二电压转换单元，所述第二电压转换单元串联设置于所述第二高压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元之间的回路中。
可选的，所述第一高压电源分配单元和所述第二高压电源分配单元结构相同；
所述第一低压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元结构相同。
可选的，所述第一高压电源分配单元位于车辆底盘，所述第二高压电源分配单元位于车辆驾驶室内。
可选的，所述车载用电设备包括中央控制单元和区域控制单元；
所述中央控制单元分别与所述区域控制单元通信连接，且任意两个所述区域控制单元通信连接。
可选的，所述中央控制单元通过千兆以太网与所述区域控制单元通信连接，任意两个所述区域控制单元通过CAN FD通信连接。
本发明实施例提供了一种车用电子电气系统，包括车载动力电池、车载蓄电池、第一电源分配模块以及第二电源分配模块。第一电源分配模块包括第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元，第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元依次串联设置于车载动力电池和车载用电设备之间的回路中；第二电源分配模块包括第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元，第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元依次串联设置于车载动力电池和车载用电设备之间的回路中，且第二低压电源分配单元还串联设置于车载蓄电池和车载用电设备之间的回路中。本发明的第一电源分配模块和第二电源分配模块可以在车载动力电池和车载用电设备之间的回路单点故障时保证车辆正常运行。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明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
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为本发明实施例提供的一种车用电子电气系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种车用电子电气系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种车载用电设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种车用电子电气系统的结构示意图，参考图1，车用电子电气系统包括车载动力电池130、车载蓄电池140、第一电源分配模块110以及第二电源分配模块120。
其中，车载动力电池130用于提供第一电压，车载蓄电池140用于提供第二电压，所述第一电压大于所述第二电压。
示例性的，车载动力电池130提供的第一电压可以为400V，车载蓄电池140提供的第二电压可以为24V。
继续参考图1，第一电源分配模块110包括第一高压电源分配单元111和第一低压电源分配单元112，第一高压电源分配单元111和第一低压电源分配单元112依次串联设置于车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路中。第二电源分配模块120包括第二高压电源分配单元121和第二低压电源分配单元122，第二高压电源分配单元121和第二低压电源分配单元122依次串联设置于车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路中，且第二低压电源分配单元122还串联设置于车载蓄电池140和车载用电设备150之间的回路中。
可以理解的是，本发明实施例的车用电子电气系统配置了两路供电电源，一路来自车载动力电池130，当车辆没有故障正常使用时，车载用电设备150的电源由车载动力电池130提供。当车载动力电池130故障时，或第一电源分配模块110和第二高压电源分配单元121都发生故障时，车载用电设备150的电源由车载蓄电池140提供。此外，本发明实施例的车用电子电气系统配置了两路供电线路，当第一电源分配模块110故障时，车载动力电池130可通过第二电源分配模块120供电，当第二电源分配模块120故障时，车载动力电池130可通过第二电源分配模块120供电。
本发明实施例提供了一种车用电子电气系统，包括车载动力电池130、车载蓄电池140、第一电源分配模块110以及第二电源分配模块120。第一电源分配模块110包括第一高压电源分配单元111和第一低压电源分配单元112，第一高压电源分配单元111和第一低压电源分配单元112依次串联设置于车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路中；第二电源分配模块120包括第二高压电源分配单元121和第二低压电源分配单元122，第二高压电源分配单元121和第二低压电源分配单元122依次串联设置于车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路中，且第二低压电源分配单元122还串联设置于车载蓄电池140和车载用电设备150之间的回路中。本发明的第一电源分配模块110和第二电源分配模块120可以在车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路单点故障时保证车辆正常运行。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图1，第二高压电源分配单元121与车载动力电池130电连接。第一高压电源分配单元111分别与第二高压电源分配单元121和第一低压电源分配单元112电连接。
其中，第二高压电源分配单元121与车载动力电池130电连接，第一高压电源分配单元111与第二高压电源分配单元121电连接而不是直接与车载动力电池130电连接，如此车载动力电池130可以仅设置一个输出端口即可实现与第一高压电源分配单元111和第二高压电源分配单元121之间的电连接关系，车载动力电池130的端口设置方式简单。
可以理解的是，第二高压电源分配单元121与车载动力电池130电连接，用于分配车载动力电池130提供的电压。第一高压电源分配单元111分别与第二高压电源分配单元121和第一低压电源分配单元112电连接，用于将第二高压电源分配单元121分配的电压分配给第一低压电源分配单元112。
本发明实施例中，设置两个高压电源分配单元，第二高压电源分配单元121与车载动力电池130电连接，第一高压电源分配单元111分别与第二高压电源分配单元121和第一低压电源分配单元112电连接可以起到分流的作用，并且可以在车载动力电池130和车载用电设备150之间的回路单点故障时保证车辆正常运行。
图2为本发明实施例提供的另一种车用电子电气系统的结构示意图，可选的，参考图2，在上述实施例的基础上，第一高压电源分配单元111包括第一控制子单元1111和第一开关子单元1112，第一低压电源分配单元112包括第二控制子单元1121和第二开关子单元1122，第二高压电源分配单元121包括第三控制子单元1211和第三开关子单元1212，第二低压电源分配单元122包括第四控制子单元1221和第四开关子单元1222。
示例性的，第一控制子单元1111、第二控制子单元1121、第三控制子单元1211以及第四控制子单元1221均可以包括控制器，第一开关子单元1112、第二开关子单元1122、第三开关子单元以及第四开关子单元1222均可以包括MOS管，控制器可以输出不同的控制信号控制MOS管的导通与关断。
其中，第一控制子单元1111至少用于在车辆上电时控制第一开关子单元1112导通，第二控制子单元1121至少用于在车辆上电时控制第二开关子单元1122导通，第三控制子单元1211至少用于在车辆上电时控制第三开关子单元1212导通，第四控制子单元1221用于在车辆上电时控制第四开关子单元1222关闭，在车载动力电池130发生故障时控制第四开关子单元1222导通，如此，在车辆正常上电时，车载动力电池130提供的电源信号可以依次经导通的第三开关子单元1212、第一开关子单元1112和第二开关子单元1122传输至车载用电设备150，保证车载用电设备150正常接收电源信号，正常工作。并且，此时第四控制子单元1221控制第四开关子单元1222关闭，车载蓄电池140不输出电源信号，或者车载蓄电池140提供的电源信号不会经关断的第四开关子单元1222传输至车载用电设备150，保证车载用电设备150不会因接收多路电源信号造成损伤。
进一步的，第四控制子单元1221还用于在车载动力电池130发生故障时控制第四开关子单元1222导通，如此车载蓄电池140提供的电源信号经导通的第四开关子单元1222传输至车载用电设备150，保证车载用电设备150正常接收电源信号，正常工作。
本发明实施例中，第一控制子单元1111至少用于在车辆上电时控制第一开关子单元1112导通，第二控制子单元1121至少用于在车辆上电时控制第二开关子单元1122导通，第三控制子单元1211至少用于在车辆上电时控制第三开关子单元1212导通，第四控制子单元1221用于在车辆上电时控制第四开关子单元1222关闭，在车载动力电池130发生故障时控制第四开关子单元1222导通，可以保证在车载动力电池130正常工作时，由车载动力电池130为车载用电设备150供电，保证车辆正常运行。在车载动力电池130发生故障时，由车载蓄电池140为车载用电设备150供电，从而实现双路电源的无缝切换，保证车辆正常运行。
可选的，在上述实施例的基础上，第一控制子单元1111还用于在车载动力电池发生故障时控制第一开关子单元1112关闭，第二控制子单元1121还用于在车载动力电池130发生故障时控制第二开关子单元1122关闭，第三控制子单元1211还用于在车载动力电池130发生故障时控制第三开关子单元1212关闭。
示例性的，第一控制子单元1111的控制器还用于在车载动力电池发生故障时控制第一开关子单元1112的MOS管关闭，第二控制子单元1121的控制器还用于在车载动力电池130发生故障时控制第二开关子单元1122的MOS管关闭，第三控制子单元1211的控制器还用于在车载动力电池130发生故障时控制第三开关子单元1212的MOS管关闭，如此可以起到故障隔离的作用，将发生故障的车载动力电池与车载用电设备进行隔断，防止故障扩散，提升系统稳定性，保证车辆正常运行。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图2，车用电子电气系统还包括多个可编程控制保险单元160，可编程控制保险单元160与车载用电设备150一一对应。可编程控制保险单元160串联设置于低压电源分配单元与车载用电设备150之间的回路中，且可编程控制保险单元160与低压电源分配单元通信连接，低压电源分配单元用于控制可编程控制保险单元160的导通状态；低压电源分配单元包括第一低压电源分配单元112和第二低压电源分配单元122。
其中，第一低压电源分配单元112中的第二控制子单元1121以及第二低压电源分配单元122中的第四控制子单元1221还可以用于控制可编程控制保险单元160的导通状态。
例如当可编程控制保险单元160连接的车载用电设备150发生故障时，第二控制子单元1121的控制器和第四控制子单元1221的控制器控制可编程控制保险单元160切断对应的车载用电设备150的供电线路，避免故障扩散，从而起到故障隔离的作用。
可选的，第一电源分配模块110还包括第一电压转换单元113，第一电压转换单元113串联设置于第一高压电源分配单元111和第一低压电源分配单元112之间的回路中；第二电源分配模块120还包括第二电压转换单元123，第二电压转换单元123串联设置于第二高压电源分配单元121和第二低压电源分配单元122之间的回路中。
本发明实施例中，设置第一电压转换单元113和第二电压转换单元123可以将高压电转换为可供车载用电设备150使用的低压电，保证车载用电设备150正常接收电源信号，正常工作。
可选的，在上述实施例的基础上，第一高压电源分配单元111和第二高压电源分配单元121结构相同。第一低压电源分配单元112和第二低压电源分配单元122结构相同。
本发明实施例中第一高压电源分配单元111和第二高压电源分配单元121结构相同，第一低压电源分配单元112和第二低压电源分配单元122结构相同可以降低设备选型难度。
可选的，在上述实施例的基础上，第一高压电源分配单元111位于车辆底盘，第二高压电源分配单元121位于车辆驾驶室内。
本发明实施例中第一高压电源分配单元111位于车辆底盘，第二高压电源分配单元121位于车辆驾驶室内可以节省线束长度，降低故障概率。
图3为本发明实施例提供的一种车载用电设备的结构示意图，可选的，在上述实施例的基础上，参考图3，车载用电设备150包括中央控制单元151和区域控制单元152。中央控制单元151分别与区域控制单元152通信连接，且任意两个区域控制单元152通信连接。
示例性的，车载用电设备150可以包括三个区域控制单元152，中央控制单元151分别通过三条通信链路与区域控制单元152通信连接。
其中，中央控制单元151和区域控制单元152分别连接其对应的传感器和执行器。
本发明实施例的中央控制单元151分别与区域控制单元152通信连接，任意两个区域控制单元152通信连接，当任意一条或两条链路中断时，都不影响整车的通信功能。当所有的通信链路中断时，仍可通过中央控制单元151完成通信，确保整车功能的正常使用。
可选的，在上述实施例的基础上，中央控制单元151通过千兆以太网与区域控制单元152通信连接，任意两个区域控制单元152通过CAN FD通信连接。
其中，中央控制单元151集成自动驾驶、智能座舱、整车控制功能模块，负责计算和整车功能逻辑的实现。区域控制单元152负责区域内的设备的信息和电源管理。
本发明实施例中，中央控制单元151通过千兆以太网与区域控制单元152通信连接，任意两个区域控制单元152通过CAN FD通信连接，可以确保通信链路故障时的整车功能，设计不同的通信类型提升了网络通信的健壮性。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。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。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用电子电气系统，其特征在于，包括：
车载动力电池和车载蓄电池，所述车载动力电池用于提供第一电压，所述车载蓄电池用于提供第二电压，所述第一电压大于所述第二电压；
第一电源分配模块，包括第一高压电源分配单元和第一低压电源分配单元；所述第一高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元依次串联设置于所述车载动力电池和车载用电设备之间的回路中；
所述第二电源分配模块，包括第二高压电源分配单元和第二低压电源分配单元；所述第二高压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元依次串联设置于所述车载动力电池和所述车载用电设备之间的回路中，且所述第二低压电源分配单元还串联设置于所述车载蓄电池和所述车载用电设备之间的回路中。
2.根据权利要求1所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述第二高压电源分配单元与所述车载动力电池电连接；
所述第一高压电源分配单元分别与所述第二高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元电连接。
3.根据权利要求2所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述第一高压电源分配单元包括第一控制子单元和第一开关子单元；所述第一控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第一开关子单元导通；
所述第一低压电源分配单元包括第二控制子单元和第二开关子单元；所述第二控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第二开关子单元导通；
所述第二高压电源分配单元包括第三控制子单元和第三开关子单元；所述第三控制子单元至少用于在车辆上电时控制所述第三开关子单元导通；
所述第二低压电源分配单元包括第四控制子单元和第四开关子单元；所述第四控制子单元用于在车辆上电时控制所述第四开关子单元关闭，在所述车载动力电池发生故障时控制所述第四开关子单元导通。
4.根据权利要求3所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述第一控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第一开关子单元关闭；
所述第二控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第二开关子单元关闭；
所述第三控制子单元还用于在所述车载动力电池发生故障时控制所述第三开关子单元关闭。
5.根据权利要求1所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述车用电子电气系统还包括多个可编程控制保险单元，所述可编程控制保险单元与所述车载用电设备一一对应；
所述可编程控制保险单元串联设置于低压电源分配单元与所述车载用电设备之间的回路中，且所述可编程控制保险单元与所述低压电源分配单元通信连接，所述低压电源分配单元用于控制所述可编程控制保险单元的导通状态；所述低压电源分配单元包括所述第一低压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元。
6.根据权利要求1所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述第一电源分配模块还包括第一电压转换单元，所述第一电压转换单元串联设置于所述第一高压电源分配单元和所述第一低压电源分配单元之间的回路中；所述第二电源分配模块还包括第二电压转换单元，所述第二电压转换单元串联设置于所述第二高压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元之间的回路中。
7.根据权利要求1所述的电子电气系统，其特征在于，所述第一高压电源分配单元和所述第二高压电源分配单元结构相同；
所述第一低压电源分配单元和所述第二低压电源分配单元结构相同。
8.根据权利要求1所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述第一高压电源分配单元位于车辆底盘，所述第二高压电源分配单元位于车辆驾驶室内。
9.根据权利要求1所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述车载用电设备包括中央控制单元和区域控制单元；
所述中央控制单元分别与所述区域控制单元通信连接，且任意两个所述区域控制单元通信连接。
10.根据权利要求9所述的车用电子电气系统，其特征在于，所述中央控制单元通过千兆以太网与所述区域控制单元通信连接，任意两个所述区域控制单元通过CAN FD通信连接。
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