CN219351341U - 供电系统、车辆 - Google Patents

Abstract

一种供电系统、车辆，供电系统包括：DC‑DC变换器；第一电源，与所述DC‑DC变换器的高压侧连接；负载和第二电源，所述负载和所述第二电源并联于所述DC‑DC变换器的低压侧；其中，第二电源包括多个电芯，所述多个电芯并联连接。本申请通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。

Description

供电系统、车辆

技术领域

本申请涉及充放电技术领域，更具体地涉及一种供电系统、车辆。

背景技术

相关技术中，车载低压供电系统由高压大电池包提供能量，由DC-DC变换器转换成适配车载低压供电系统的电压，同时给小电池充电。当低压瞬时耗电量较大或高压电池包与DC-DC变换器无法提供足够能量时，不足部分由小电池补充。

上述方案中，小电池由多个电芯串联组成。但是，多个电芯串联的成本较高，串联电芯瞬时提供大电流的能力较弱，而且在整车休眠时，由于串联电芯的电压高，因此损耗较大。

鉴于上述技术问题的存在，本实用新型提供一种新的供电系统、车辆，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

为了解决上述问题中的至少一个而提出了本申请。根据本申请一方面，提供了一种供电系统，所述供电系统包括：DC-DC变换器；第一电源，与所述DC-DC变换器的高压侧连接；负载和第二电源，所述负载和所述第二电源并联于所述DC-DC变换器的低压侧；其中，所述第二电源包括多个电芯，所述多个电芯并联连接。

在本申请的一个实施例中，所述DC-DC变换器的低压侧包括负载供电模块和第二电源供电模块；其中，所述负载供电模块的第一端连接所述负载的第一端和所述第二电源的第一端，所述负载供电模块的第二端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端；所述第二电源供电模块的第一端连接所述第二电源的第一端，所述第二电源供电模块的第二端连接所述第二电源的第二端；所述负载供电模块的第一端和所述第二电源供电模块的第一端之间设有开关元件。

在本申请的一个实施例中，所述第二电源供电模块包括第一绕组和第一开关二极管；其中，所述第一绕组的第一端连接所述第二电源的第一端和所述开关元件的第一端，所述第一绕组的第二端连接所述第一开关二极管的负极端，所述第一开关二极管的正极端连接所述第二电源的第二端和所述负载的第二端。

在本申请的一个实施例中，所述负载供电模块包括第二绕组、第三绕组、第二开关二极管和第三开关二极管；其中，所述第二绕组的第一端和所述第三绕组的第一端连接所述负载的第一端和所述开关元件的第二端；所述第二绕组的第二端连接所述第二开关二极管的负极端，所述第二开关二极管的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端；所述第三绕组的第二端连接所述第三开关二极管的负极端，所述第三开关二极管的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端。

在本申请的一个实施例中，所述DC-DC变换器的高压侧包括与所述第一电源电连接的总供能模块，所述总供能模块包括第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管和总供能绕组；其中，所述第一电源的第一端连接所述第一开关三极管的第一端和所述第三开关三极管的第一端；所述第一电源的第二端连接所述第二开关三极管的第二端和所述第四开关三极管的第二端；所述总供能绕组的第一端连接第一开关三极管的第二端和所述第二开关三极管的第一端，所述总供能绕组的第二端连接所述第三开关三极管的第二端和所述第四开关三极管的第一端。

在本申请的一个实施例中，所述供电系统还包括电容，所述电容的第一端连接于所述负载供电模块的第一端、所述负载的第一端和所述第二电源的第一端；所述电容的第二端连接于所述负载供电模块的第二端、所述负载的第二端和所述第二电源的第二端。

在本申请的一个实施例中，所述供电系统还包括电感，所述电感连接于所述第一电源供电模块的第一端和所述电容的第一端之间。

在本申请的一个实施例中，所述供电系统还包括控制模块；其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压低于所述第二电源的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件导通，以使所述第一电源通过所述负载供电模块向所述负载供应电能，且同时第二电源通过所述开关元件向所述负载供应电能；当所述DC-DC变换器低压侧的电压高于所述第二电源的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件关闭导通，以使所述第一电源通过所述负载供电模块向所述负载供应电能。

在本申请的一个实施例中，所述供电系统还包括控制模块；其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压为零时，所述控制模块控制所述开关元件导通，以使所述第二电源通过所述开关元件向所述负载供应电能。

本申请再一方面提供了一种车辆，包括上述中任一项所述的供电系统。

根据本申请实施例的供电系统、车辆，通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本申请一实施例的供电系统的结构示意图。

图2示出相关技术中的车载低压供电系统中的小电池的结构示意图。

图3示出根据本申请一实施例的供电系统中的第二电源的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本申请能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本申请的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

相关技术中，车载低压供电系统由高压大电池包提供能量，由DC-DC变换器转换成适配车载低压供电系统的电压，同时给小电池充电。当低压瞬时耗电量较大或高压电池包与DC-DC变换器无法提供足够能量时，不足部分由小电池补充。

上述方案中，如图2所示，小电池由多个电芯串联组成。但是，多个电芯串联的成本较高，串联电芯瞬时提供大电流的能力较弱，而且在整车休眠时，由于串联电芯的电压高，因此损耗较大。

因此，鉴于前述技术问题的存在，本实用新型提出一种供电系统，所述供电系统包括：DC-DC变换器；第一电源，与所述DC-DC变换器的高压侧连接；负载和第二电源，所述负载和所述第二电源并联于所述DC-DC变换器的低压侧；其中，所述第二电源包括多个电芯，所述多个电芯并联连接。

本申请的供电系统，通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本申请提出的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

下面参考图1和图3描述根据本申请一个实施例的供电系统100。如图1和图3所示，供电系统100包括：DC-DC变换器；第一电源P11，与DC-DC变换器的高压侧连接；负载和第二电源P12，负载和第二电源P12并联于DC-DC变换器的低压侧；其中，所述第二电源P12包括多个电芯，所述多个电芯并联连接。

基于此，本申请提供了一种可以具有更低电压的第二电源。基于供电系统100，通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源P12的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，DC-DC变换器的低压侧包括负载供电模块和第二电源供电模块，其中，所述DC-DC变换器包括负载供电模块和第二电源供电模块，所述负载供电模块的第一端连接所述负载的第一端和所述第二电源P12的第一端，所述负载供电模块的第二端连接所述负载的第二端和所述第二电源P12的第二端；所述第二电源供电模块的第一端连接所述第二电源P12的第一端，所述第二电源供电模块的第二端连接所述第二电源P12的第二端；所述负载供电模块的第一端和所述第二电源供电模块的第一端之间设有开关元件。本实施例通过设置负载供电模块，负载供电模块工作时可以单独地对负载进行供电；通过设置第二电源供电模块，第二电源供电模块工作时可以单独地对第二电源P12进行供电。可以理解的是，负载供电模块和第二电源供电模块可以同时工作，或者负载供电模块和第二电源供电模块也可以非同时工作。此外，当负载需求能力较大时，通过控制开关元件的导通与否，可以由负载供电模块和第二电源P12共同对负载进行供电。

具体地，本申请的供电系统100的工作原理如下：

当第二电源P12需要充电时，DC-DC变换器中的第二电源供电模块对第一电源P11提供的电能进行整流，整流后的电能输出到第二电源P12为第二电源P12提供电能；正常工作时，DC-DC变换器中的负载供电模块对第一电源P11提供的电能进行整流，整流后的电能输出到负载为负载提供电能；在负载需求能力较大时，可以由DC-DC变换器中的负载供电模块和第二电源P12共同对负载进行供电。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述第二电源供电模块包括第一绕组T11和第一开关二极管D11；其中，所述第一绕组T11的第一端连接所述第二电源P12的第一端和所述开关元件的第一端，所述第一绕组T11的第二端连接所述第一开关二极管D11的负极端，所述第一开关二极管D11的正极端连接所述第二电源P12的第二端和所述负载的第二端。其中，第一绕组T11的第一端可以是其电能输出端，第一绕组T11的第二端可以是其电能输入端，第二电源P12的第一端可以是其电能输入端、第二电源P12的第二端可以是其电能输出端。第二电源供电模块向第二电源P12供电时，电流流向可以参考如下描述：电流由第一绕组T11的第一端流向第二电源P12的第一端和开关元件的第一端之间的节点，在该节点处电流流向第二电源P12的第一端，并由第二电源P12的第二端流出，在第二电源P12的第二端和负载的第二端之间的节点处，电流由该节点流向第一开关二极管D11的正极端，而后由第一开关二极管D11的负极端流向第一绕组T11的第二端。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述负载供电模块包括第二绕组T12、第三绕组T13、第二开关二极管D12和第三开关二极管D13；其中，所述第二绕组T12的第一端和所述第三绕组T13的第一端连接所述负载的第一端和所述开关元件的第二端；所述第二绕组T12的第二端连接所述第二开关二极管D12的负极端，所述第二开关二极管D12的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源P12的第二端；所述第三绕组T13的第二端连接所述第三开关二极管D13的负极端，所述第三开关二极管D13的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源P12的第二端。其中，第二绕组T12的第一端和第三绕组T13的第一端可以是其电能输出端，第二绕组T12的第二端和第三绕组T13的第二端可以是其电能输入端，负载的第一端可以是其电能输入端、负载的第二端可以是其电能输出端。负载供电模块向负载供电时，电流流向可以参考如下描述：电流由第二绕组T12的第一端和第三绕组T13的第一端流向负载的第一端和开关元件的第二端之间的节点，在该节点处电流流向负载的第一端，并由负载的第二端流出，在第二电源P12的第二端和负载的第二端之间的节点处，电流由该节点流向第二开关二极管D12的正极端和第三开关二极管D13的正极端，第二开关二极管D12所在电路分流后的电流由第二开关二极管D12的负极端流向第二绕组T12的第二端，第三开关二极管D13所在电路分流后的电流由第三开关二极管D13的负极端流向第三绕组T13的第二端。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述供电系统还包括控制模块；其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压低于所述第二电源P12的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件导通，以使所述第一电源P11通过所述负载供电模块向所述负载供应电能，且同时第二电源P12通过所述开关元件向所述负载供应电能；当所述DC-DC变换器低压侧的电压高于所述第二电源P12的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件关闭导通，以使所述第一电源P11通过所述负载供电模块向所述负载供应电能。具体而言，在负载需求电能一般时，DC-DC变换器低压侧的电压高于第二电源P12的电压，此时可以通过第一电源P11单独对负载供应电能，第二电源P12不对负载供应电能；在负载需求电能较大时，可以降低DC-DC变换器的输出电压，当DC-DC变换器低压侧的电压低于第二电源P12的电压时，除了通过第一电源P11对负载供应电能外，还可以通过第二电源P12对负载进行补充功能。

在本申请的一个实施例中，所述供电系统还包括控制模块；其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压为零时，所述控制模块控制所述开关元件导通，以使所述第二电源P12通过所述开关元件向所述负载供应电能。具体而言，在整车休眠时，DC-DC变换器停止工作，此时可以通过第二电源P12向负载供应低压电能，以节约能源，减少损耗。

其中，如图1所示，开关元件可以是开关二极管D14，通过开关二极管D14控制电流的流通与否。可以理解的是，开关元件也可以等其他类型的电流开关，对此不进行限定。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述DC-DC变换器的高压侧包括与所述第一电源P11电连接的总供能模块，所述总供能模块包括第一开关三极管Q11、第二开关三极管Q12、第三开关三极管Q13、第四开关三极管Q14和总供能绕组T14；其中，所述第一电源P11的第一端连接所述第一开关三极管Q11的第一端和所述第三开关三极管Q13的第一端；所述第一电源P11的第二端连接所述第二开关三极管Q12的第二端和所述第四开关三极管Q14的第二端；所述总供能绕组T14的第一端连接第一开关三极管Q11的第二端和所述第二开关三极管Q12的第一端，所述总供能绕组的第二端连接所述第三开关三极管Q13的第二端和所述第四开关三极管Q14的第一端。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述供电系统还包括电容C1，所述电容C1的第一端连接于所述负载供电模块的第一端、所述负载的第一端和所述第二电源P12的第一端；所述电容C1的第二端连接于所述负载供电模块的第二端、所述负载的第二端和所述第二电源P12的第二端。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述供电系统还包括电感L1，所述电感L1连接于所述第一电源P11供电模块的第一端和所述电容C1的第一端之间。

以上示例性地描述了根据本申请实施例的供电系统。基于上面的描述，根据本申请实施例的供电系统，通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。而且，通过设置第二电源供电模块和开关元件，第二电源供电模块可以单独地向第二电源供电；在整车休眠时，第二电源可以通过开关元件向负载供电。

根据本申请另一方面，还提供了一种车辆，所述车辆包括供电系统。其中，供电系统可以实现为上述的供电系统100，可以参考上文中的描述，在此不做赘述。

综上所述，根据本申请实施例的供电系统、车辆，通过使多个电芯并联连接，能够降低第二电源的成本，且相较于串联电芯，并联电芯瞬时提供大电流的能力更强，在整车休眠时，由于并联电芯的电压低，可以节约能源，减少损耗。而且，通过设置第二电源供电模块和开关元件，第二电源供电模块可以单独地向第二电源供电；在整车休眠时，第二电源可以通过开关元件向负载供电。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个申请方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其申请点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：

DC-DC变换器；

第一电源，与所述DC-DC变换器的高压侧连接；

负载和第二电源，所述负载和所述第二电源并联于所述DC-DC变换器的低压侧；

其中，所述第二电源包括多个电芯，所述多个电芯并联连接。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述DC-DC变换器的低压侧包括负载供电模块和第二电源供电模块；

其中，所述负载供电模块的第一端连接所述负载的第一端和所述第二电源的第一端，所述负载供电模块的第二端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端；

所述第二电源供电模块的第一端连接所述第二电源的第一端，所述第二电源供电模块的第二端连接所述第二电源的第二端；

所述负载供电模块的第一端和所述第二电源供电模块的第一端之间设有开关元件。

3.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述第二电源供电模块包括第一绕组和第一开关二极管；

其中，所述第一绕组的第一端连接所述第二电源的第一端和所述开关元件的第一端，

所述第一绕组的第二端连接所述第一开关二极管的负极端，所述第一开关二极管的正极端连接所述第二电源的第二端和所述负载的第二端。

4.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述负载供电模块包括第二绕组、第三绕组、第二开关二极管和第三开关二极管；

其中，所述第二绕组的第一端和所述第三绕组的第一端连接所述负载的第一端和所述开关元件的第二端；

所述第二绕组的第二端连接所述第二开关二极管的负极端，所述第二开关二极管的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端；

所述第三绕组的第二端连接所述第三开关二极管的负极端，所述第三开关二极管的正极端连接所述负载的第二端和所述第二电源的第二端。

5.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述DC-DC变换器的高压侧包括与所述第一电源电连接的总供能模块，所述总供能模块包括第一开关三极管、第二开关三极管、第三开关三极管、第四开关三极管和总供能绕组；

其中，所述第一电源的第一端连接所述第一开关三极管的第一端和所述第三开关三极管的第一端；

所述第一电源的第二端连接所述第二开关三极管的第二端和所述第四开关三极管的第二端；

所述总供能绕组的第一端连接第一开关三极管的第二端和所述第二开关三极管的第一端，所述总供能绕组的第二端连接所述第三开关三极管的第二端和所述第四开关三极管的第一端。

6.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括电容，所述电容的第一端连接于所述负载供电模块的第一端、所述负载的第一端和所述第二电源的第一端；所述电容的第二端连接于所述负载供电模块的第二端、所述负载的第二端和所述第二电源的第二端。

7.如权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括电感，所述电感连接于所述第一电源供电模块的第一端和所述电容的第一端之间。

8.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括控制模块；

其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压低于所述第二电源的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件导通，以使所述第一电源通过所述负载供电模块向所述负载供应电能，且同时第二电源通过所述开关元件向所述负载供应电能；

当所述DC-DC变换器低压侧的电压高于所述第二电源的电压时，所述控制模块配置为控制所述开关元件关闭导通，以使所述第一电源通过所述负载供电模块向所述负载供应电能。

9.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括控制模块；

其中，当所述DC-DC变换器低压侧的电压为零时，所述控制模块控制所述开关元件导通，以使所述第二电源通过所述开关元件向所述负载供应电能。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的供电系统。

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