CN213862119U - 双电源冗余系统及驾驶设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电源控制技术领域，提供了一种双电源冗余系统及驾驶设备，包括：主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP；主电源回路模块的正极端连接车辆中的发电机或第一直流‑直流转换器，主电源模块的负极端接地；AVP控制器连接主电源回路模块的正极端；超级电容模块的正极端连接发电机或直流‑直流转换器；超级电容模块的负极端接地；ESP的正极端连接超级电容模块的正极端，ESP的负极端接地。主电源回路模块和超级电容模块之间不需要增加额外的电源隔离装置以及管理系统，可以实现体积小、重量轻的目的，通过超级电容模块内部的控制逻辑，实现AVP整车电源在任何情况下均能制动停车。

Description

双电源冗余系统及驾驶设备

技术领域

本实用新型属于电源控制技术领域，尤其涉及一种双电源冗余系统及驾驶设备。

背景技术

目前，自主代客泊车(Autonomous Valet parking，AVP)是解决用户“最后一公里”的自动驾驶技术，对于客户节省时间、提高效率具有重要而深远的意义。为了保证行人安全，AVP需要整车电源在任何情况下均能制动停车，这就需要车辆的制动停车功能必须是冗余的，而制动停车功能的冗余关键在于电源冗余。现有的电源冗余方案包括：“铅酸蓄电池+铅酸蓄电池”方案以及“铅酸蓄电池+锂电池”方案，然而存在以下问题：

“铅酸蓄电池+铅酸蓄电池”方案需要增加电源隔离装置，以保证两个蓄电池可以在不同工况下工作，但是两个铅酸蓄电池再加电源隔离装置后体积大、重量大；

“铅酸蓄电池+锂电池”方案中锂电池本身低温性能差，且需要增加锂电池管理系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种双电源冗余系统及驾驶设备，以解决现有电源冗余方案中需要增加额外的装置导致装置体积大、重量大的问题，或增加管理系统导致管理复杂的问题。

本实用新型实施例第一方面提供了一种双电源冗余系统，包括：主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP；

所述主电源回路模块的正极端连接车辆中的发电机或第一直流-直流转换器，所述主电源回路模块的负极端接地；

所述AVP控制器连接所述主电源回路模块的正极端；

所述超级电容模块的正极端连接所述发电机或直流-直流转换器；所述超级电容模块的负极端接地；

所述ESP的正极端连接所述超级电容模块的正极端，所述ESP的负极端接地。

可选的，所述主电源回路模块包括：铅酸蓄电池、起动机以及负载；

所述铅酸蓄电池的正极端、所述起动机的正极端以及所述负载分别连接所述发电机或直流-直流转换器；所述铅酸蓄电池的负极端以及所述起动机的负极端分别接地。

可选的，所述主电源回路模块还包括：EBS；

所述EBS连接在所述铅酸蓄电池的负极端以及地之间。

可选的，所述铅酸蓄电池为的12V铅酸蓄电池。

可选的，所述负载为ibooster。

可选的，所述超级电容模块包括：继电器K1、继电器K2、继电器K3、超级电容以及超级电容控制器；

所述继电器K1的一端与所述超级电容控制器的第一端连接后为所述超级电容模块的正极端，所述继电器K1的另一端连接所述继电器K2后连接所述超级电容的正极端，所述超级电容的负极端接地；

所述继电器K3的一端连接在所述继电器K1和所述继电器K2之间，所述继电器K3的另一端连接所述ESP的正极端；

所述超级电容控制器的第二端连接在所述继电器K3与所述ESP之间，所述超级电容控制器的第三端接地，所述超级电容控制器的第四端连接在所述继电器K2与所述超级电容之间。

可选的，所述超级电容模块还包括：第二直流-直流转换器；

所述第二直流-直流转换器连接在所述继电器K2与所述超级电容之间。

可选的，所述继电器K1和所述继电器K3为常闭开关，所述继电器K2为常开开关。

本实用新型实施例第而方面提供了一种驾驶设备，包括上述任一实施例所述的双电源冗余系统。

本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本实用新型实施例，由主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP构成，主电源回路模块和超级电容模块之间不需要增加额外的电源隔离装置以及管理系统，可以实现体积小、重量轻的目的，通过超级电容模块内部的控制逻辑，实现AVP整车电源在任何情况下均能制动停车。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的双电源冗余系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的双电源冗余系统的结构示意图；

其中，附图中：1-主电源回路模块、2-AVP控制器、3-超级电容模块、4- 刹车电子稳定系统，11-铅酸蓄电池、12-起动机、13-负载、31-超级电容控制器。

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，以便透彻理解本实用新型实施例。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实用新型。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实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一

图1为本实用新型实施例提供的一种双电源冗余系统，包括主电源回路模块1、AVP控制器2、超级电容模块3以及刹车电子稳定系统(Electronic Stability Program，ESP)4；

所述主电源回路模块1的正极端连接车辆中的发电机或第一直流-直流转换器DCDC1，所述主电源模块1的负极端接地；

所述AVP控制器2连接所述所述主电源回路模块1的正极端；

所述超级电容模块3的正极端连接所述发电机或直流-直流转换器；所述超级电容模块3的负极端接地；

所述ESP 4的正极端连接所述超级电容模块3的正极端，所述ESP 4的负极端接地。

可选的，发电机或第一直流-直流转换器DCDC1的作用为在车辆启动后或者车辆上高压电之后给整车供电。

可选的，AVP控制器2可以判断车辆是否满足AVP功能的开启条件，以便在满足AVP功能的开启条件时开启AVP功能。

超级电容模块以及ESP可以作为双电源冗余系统的冗余电源回路模块，超级电容模块作为冗余电源。当主电源回路模块出现故障时，断开主电源回路模块的电，给ESP供电，保证车辆安全制动停车。当冗余电源回路模块出现故障时，断开冗余电源回路模块和主电源回路模块的电，保证车辆正常行驶和制动。在车辆的启动过程中，超级电容模块可以辅助主电源回路模块启动车辆。在制动过程中，超级电容模块可以回收制动能量。

上述双电源冗余系统，由主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP构成，主电源回路模块和超级电容模块之间不需要增加额外的电源隔离装置以及管理系统，可以实现体积小、重量轻的目的，通过超级电容模块内部的控制逻辑，实现AVP整车电源在任何情况下均能制动停车。

可选的，如图2所示，所述主电源回路模块1包括：铅酸蓄电池11、起动机12以及负载13；

所述铅酸蓄电池11的正极端、所述起动机12的正极端以及所述负载13 分别连接所述发电机或直流-直流转换器；所述铅酸蓄电池11的负极端以及所述起动机12的负极端分别接地。

可选的，铅酸蓄电池为的12V铅酸蓄电池，在车辆启动时给起动机12提供电能，在发电机未启动或车辆上高压电之前未整车供电。

可选的，如图2所示，主电源回路模块1还包括：电子控制制动系统(Electronically controlled braking system，)EBS；

所述EBS连接在所述铅酸蓄电池11的负极端以及地之间。防抱死制动系统(Anti-lock Braking System，ABS)是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。EBS是在防抱死制动系统与防滑系统的基础上发展起来的，主要用于改善载货汽车的制动性能。

可选的，如图2所示，负载13可以为ibooster，ibooster可以称为机电伺服助力机构。当iBooster发生故障时，冗余电源回路模块中的ESP会接管并提供制动助力，即iBooster与ESP互为冗余，保证车辆正常制动停车。

可选的，如图2所示，负载13还可以包括除ibooster之外的车辆的其他负载。

可选的，如图2所示，所述超级电容模块3可以包括：继电器K1、继电器 K2、继电器K3、超级电容C以及超级电容控制器31；

所述继电器K1的一端与所述超级电容控制器31的第一端连接后为所述超级电容模块的正极端，所述继电器K1的另一端连接所述继电器K2后连接所述超级电容C的正极端，所述超级电容C的负极端接地；

所述继电器K3的一端连接在所述继电器K1和所述继电器K2之间，所述继电器K3的另一端连接所述ESP的正极端；

所述超级电容控制器31的第二端连接在所述继电器K3与所述ESP之间，所述超级电容控制器31的第三端接地，所述超级电容控制器31的第四端连接在所述继电器K2与所述超级电容之间。

可选的，如图2所示，所述超级电容模块3还可以包括：第二直流-直流转换器DCDC2；

所述第二直流-直流转换器DCDC2连接在所述继电器K2与所述超级电容 C之间。

可选的，所述继电器K1和所述继电器K3为常闭开关，所述继电器K2为常开开关。

下面根据上述双电源冗余系统对冗余电源控制方法进行说明。

(1)在车辆锁车放置时，即车辆处于休眠状态时，继电器K1、继电器K3 闭合，继电器K2断开，这样既能让主电源回路模块中的铅酸蓄电池满足ESP 休眠电流需求，又能保护超级电容电量。

(2)在车辆唤醒时，此时继电器K2是断开的，继电器K1、继电器K3是闭合的，超级电容模块中的超级电容控制器判断超级电容的电压Ur是否小于第一预设电压U1；当Ur＜U1时，继电器K2闭合，发电机/DCDC1通过超级电容模块内部的DCDC2给超级电容充电，直到Ur大于第二预设电压U2时，继电器K2断开。需要说明的是，U1为超级电容需要充电的最低电压阈值，U2 为超级电容充满电的最高电压阈值。U1和U2可以根据实际需求进行设定，在本申请中并不限定U1和U2的值，但是U2>U1。

(3)在车辆启动过程中监测主电源回路模块中的电压U，当U小于第四预设电压U4时，继电器K2闭合，超级电容辅助启动，启动成功后继电器K2 断开。需要说明的是，U4为超级电容辅助启动的电压阈值，车辆启动时主电源回路的最低电压。U4需要标定得到，其初始值可以设置为10V。

(4)在车辆唤醒之后，超级电容模块中的超级电容控制器判断超级电容的电压Ur是否大于或等于U3，如果Ur≥U3，同时车辆满足AVP开启的其他条件，则开启AVP功能。需要说明的是，U3为允许开启AVP功能的电压阈值，超级电容电压。U3可以根据实际需求进行设定，在本申请中并不限定U3的值，但是U2>U1>U3。

(5)在车辆启动之后，超级电容模块中的超级电容控制器判断超级电容的电压Ur是否小于U1，当Ur＜U1，则继电器K2闭合，超级电容充电，直到 Ur＞U3，继电器K2断开。

(6)在车辆开启AVP功能之后，AVP判断车辆是否需要制动停车，如果需要制动停车，超级电容控制器判断电源回路是否故障，此时分为以下三种情况：

A主电源回路模块中的主电源回路故障时，继电器K1断开，继电器K2 闭合，ESP控制车辆紧急制动，并进行报警提醒。

B冗余电源回路模块中的冗余电源回路故障时，继电器K1、继电器K3断开，ibooster控制车辆紧急制动，并进行报警提醒。

C电源回路没有故障，车辆正常制动，继电器K2闭合，超级电容回收制定能量，制动完成后继电器K2断开。

(7)在车辆制动完成后，判断是否停车，此时根据以下两种情况执行：

A车辆停到车位时，熄火锁车。

B车辆停到指定位置时，门锁解锁，等待司机上车。

上述双电源冗余系统，通过主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP，主电源回路模块和超级电容模块之间不需要增加额外的电源隔离装置以及管理系统，可以实现体积小、重量轻的目的，通过超级电容模块内部的控制逻辑，实现AVP整车电源在任何情况下均能制动停车。另外，超级电容质量轻，低温性能好，用作AVP功能冗余制动系统的电源，通过智能控制，既可以满足冗余制动系统ESP模块的供电和静态电流，还可以辅助启动和制动能量回收。

需要说明的是，上述双电源冗余系统中的超级电容模块作为冗余电源，可以采用另一蓄电池替代。用铅酸电池或者锂电池用于启动辅助和制动能量回收。

本实用新型还提供一种驾驶设备，此驾驶设备中包括上述任一实施例提供的双电源冗余系统，并且具有双电源冗余系统对应的有益效果。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双电源冗余系统，其特征在于，包括：主电源回路模块、AVP控制器、超级电容模块以及ESP；

所述主电源回路模块的正极端连接车辆中的发电机或第一直流-直流转换器，所述主电源回路模块的负极端接地；

所述AVP控制器连接所述主电源回路模块的正极端；

所述超级电容模块的正极端连接所述发电机或直流-直流转换器；所述超级电容模块的负极端接地；

所述ESP的正极端连接所述超级电容模块的正极端，所述ESP的负极端接地。

2.如权利要求1所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述主电源回路模块包括：铅酸蓄电池、起动机以及负载；

所述铅酸蓄电池的正极端、所述起动机的正极端以及所述负载分别连接所述发电机或直流-直流转换器；所述铅酸蓄电池的负极端以及所述起动机的负极端分别接地。

3.如权利要求2所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述主电源回路模块还包括：EBS；

所述EBS连接在所述铅酸蓄电池的负极端以及地之间。

4.如权利要求2所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述铅酸蓄电池为的12V铅酸蓄电池。

5.如权利要求2所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述负载为ibooster。

6.如权利要求1-5中任一项所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述超级电容模块包括：继电器K1、继电器K2、继电器K3、超级电容以及超级电容控制器；

所述继电器K1的一端与所述超级电容控制器的第一端连接后为所述超级电容模块的正极端，所述继电器K1的另一端连接所述继电器K2后连接所述超级电容的正极端，所述超级电容的负极端接地；

所述继电器K3的一端连接在所述继电器K1和所述继电器K2之间，所述继电器K3的另一端连接所述ESP的正极端；

所述超级电容控制器的第二端连接在所述继电器K3与所述ESP之间，所述超级电容控制器的第三端接地，所述超级电容控制器的第四端连接在所述继电器K2与所述超级电容之间。

7.如权利要求6所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述超级电容模块还包括：第二直流-直流转换器；

所述第二直流-直流转换器连接在所述继电器K2与所述超级电容之间。

8.如权利要求6所述的双电源冗余系统，其特征在于，所述继电器K1和所述继电器K3为常闭开关，所述继电器K2为常开开关。

9.一种驾驶设备，其特征在于，包括上述权利要求1-8中任一项所述的双电源冗余系统。

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