CN220358877U - 供电电路及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种供电电路及电动汽车，该供电电路包括第一电池、第一DC/DC转换器、储能模块、第一转换模块和负载；第一电池的第一输出端连接第一DC/DC转换器的第一端，第一DC/DC转换器的第二端连接负载的第一供电端和第一转换模块的第一端，第一转换模块的第二端连接储能模块的输入端，储能模块的输出端与负载的第二供电端连通；在第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，通过储能模块向负载的第二供电端供电。本申请实施例可以提高负载供电的可靠性。

Description

供电电路及电动汽车

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种供电电路及电动汽车。

背景技术

随着自动驾驶等级的不断提高。对汽车的安全性能提出了更高的要求。汽车部件的低压供电成了一个关键的要素。供电异常必然导致汽车部件的功能丧失或异常。目前很多整车上都使用两个电源来为低压供电，即使一个电源异常，另一个电源也能给汽车提供足够的能量让汽车能操作到一个安全的状态。电动汽车的低压供电一般都由直流转直流(Direct current/Direct current converter，DC/DC)转换器由高压转换过来。一般采用两个DC/DC转换器和两个低压电池作为两个电源为汽车部件供电，然而，采用两个DC/DC转换器和两个低压电池的成本较高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种供电电路及电动汽车，可以在使用一个DC/DC转换器的情况下，在DC/DC转换器无法工作时也能保证负载能够正常工作。

本申请实施例的第一方面提供了一种供电电路，包括第一电池、第一DC/DC转换器、储能模块、第一转换模块和负载；所述第一电池的第一输出端连接所述第一DC/DC转换器的第一端，所述第一DC/DC转换器的第二端连接所述负载的第一供电端和所述第一转换模块的第一端，所述第一转换模块的第二端连接所述储能模块的输入端，所述储能模块的输出端与所述负载的第二供电端连通；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，通过所述储能模块向所述负载的第二供电端供电。

可选的，在所述第一DC/DC转换器具有输出功能的情况下，通过所述第一DC/DC转换器向所述负载的第一供电端供电，通过所述第一DC/DC转换器和所述第一转换模块向所述储能模块充电。

可选的，所述供电电路还包括第二电池，所述第二电池的输出端连接所述负载的第一供电端。

可选的，所述供电电路还包括第二转换模块，所述储能模块的输出端通过所述第二转换模块连接所述负载的第二供电端；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，所述储能模块通过所述第二转换模块向所述负载的第二供电端供电。

可选的，所述供电电路还包括直通模块，所述储能模块的输出端通过所述直通模块连接所述负载的第二供电端；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能，并且所述第二转换模块损坏的情况下，所述储能模块通过所述直通模块向所述负载的第二供电端供电。

可选的，所述供电电路还包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器的第一端连接所述第一电池的第二输出端，所述第二DC/DC转换器的第二端连接所述负载的第二供电端。

可选的，所述第一转换模块包括：第一开关控制模块或第一能量转换模块。

可选的，所述第一开关控制模块包括二极管或者MOS管；所述第一能量转换模块包括：第一升压电路或者第一降压电路。

可选的，所述第二转换模块包括：第二开关控制模块或第二能量转换模块。

可选的，所述第二开关控制模块包括二极管或者MOS管；所述第二能量转换模块包括：第二升压电路或者第二降压电路。

可选的，所述储能模块包括：电池和/或电容。

本申请实施例的第二方面提供了一种电动汽车，包括本申请实施例的第一方面任一项所述的供电电路。

本申请实施例的供电电路，在第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，通过储能模块向负载的第二供电端供电，在第一DC/DC转换器无法工作时也能保证负载能够正常工作，从而提高负载供电的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例提供的一种供电电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种供电电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种供电电路的结构示意图。如图1所示，该供电电路100可以包括第一电池10、第一DC/DC转换器21、储能模块30、第一转换模块41和负载50；所述第一电池的第一输出端连接所述第一DC/DC转换器21的第一端，所述第一DC/DC转换器21的第二端(如图1所示的输出1)连接所述负载50的第一供电端(如图1所示的供电1)和所述第一转换模块41的第一端，所述第一转换模块41的第二端连接所述储能模块30的输入端，所述储能模块30的输出端与所述负载50的第二供电端(如图1所示的供电2)连通；

在所述第一DC/DC转换器21失去输出功能的情况下，通过所述储能模块30向所述负载50的第二供电端供电。

直流转直流(Direct current/Direct current converter，DC/DC)转换器也可以称为DC-DC变换器，是一种将直流基础电源转变为其他直流电压的直流变换装置。DC/DC转换器可以将高电压转换为低电压，也可以将低电压转换为高电压。

DC/DC转换器还可以分为隔离DC/DC转换器和非隔离DC/DC转换器。隔离DC/DC转换器包括隔离变压器，可以实现高压电池(第一电池)和负载50之间的电气隔离。

第一DC/DC转换器21失去输出功能，指的是第一DC/DC转换器21无法输出电压的情况下，比如，第一DC/DC转换器21发生故障导致第一DC/DC转换器21无法输出电压。

第一电池，可以是电动汽车上的动力电池，也可以称为高压电池。DC/DC转换器从高压电池取电，转换后给负载50供电。低压电池可以包括铅酸电池或者锂电池，低压电池的电压一般在12V左右，高压电池的电压一般在100V以上。

负载50可以包括车辆上的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，ECU可以包括车机、音乐播放器、雨刮器、转向模块、刹车模块中的至少一种。如果转向模块、刹车模块等对车辆行驶安全影响较大的负载失去供电，则会严重影响车辆的驾驶安全。

负载50的第一供电端和负载50的第二供电端可以是负载50的两个不同的供电端(比如，负载50包括第一子负载和第二子负载，负载50的第一供电端是为第一子负载供电的端口，负载50的第二供电端是为第二子负载供电的端口)，也可以是负载50的同一个供电端。

储能模块30，是具有电量管理功能的储能模块30。储能模块30可以控制自身何时向负载50的第二端供电，还可以控制自身何时允许第一DC/DC转换器21向其充电。

例如，储能模块30可以具有电量监控的功能，储能模块30可以监控储能模块30的电量，在检测到储能模块30的电量未充满的情况下，可以将第一转换模块41的第二端到储能模块30的输入端的通路导通，以使第一DC/DC转换器21通过第一转换模块41向储能模块30充电，在检测到储能模块30的电量充满的情况下，可以将第一转换模块41的第二端到储能模块30的输入端的通路断开，以使第一DC/DC转换器21停止通过第一转换模块41向储能模块30充电。储能模块30还可以监控第一转换模块41的第二端是否有电压，在检测到第一转换模块41第二端没有电压的情况下，表明第一DC/DC转换器21失去输出功能，控制储能模块30向负载50的第二供电端供电；在检测到第一转换模块41第二端有电压的情况下，表明第一DC/DC转换器21没有失去输出功能，可以控制储能模块30的输出端与负载50的第二供电端的通路断开，控制储能模块30不向负载50的第二供电端供电。

储能模块30的建造成本要低于第一DC/DC转换器21的建造成本。

其中，储能模块30，可以包括：电池和/或电容。电池可以包括锂电池或蓄电池，电容可以包括超级电容器。电池可以具有电池管理模块的功能，可以控制电池何时向负载50的第二供电端供电。

第一转换模块41，可以将第一DC/DC转换器21输出的电压转换为适用于储能模块30充电的电压，从而实现第一DC/DC转换器21通过第一转换模块41向储能模块30充电。

本申请实施例中，在第一DC/DC转换器21失去输出功能的情况下，通过储能模块30向负载50的第二供电端供电，在第一DC/DC转换器21无法工作时也能保证负载50能够正常工作，从而提高负载50供电的可靠性。与采用两个DC/DC转换器和两个低压电池相比，本申请实施例只需要一个DC/DC转换器和储能模块30，可以显著降低成本。

第一转换模块41包括：第一开关控制模块或第一能量转换模块。

其中，第一开关控制模块包括二极管或者金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，MOSFET可以简称为MOS管。第一能量转换模块包括：升压电路或者降压电路。第一升压电路可以是Boost电路，第一降压电路可以是Buck电路。在第一DC/DC转换器21输出的电压较低，而储能模块30需要较高的电压充电时，第一转换模块41可以包括第一升压电路，从而满足储能模块30的充电需求。在第一DC/DC转换器21输出的电压较高，储能模块30需要较低的电压充电时，第一转换模块41可以包括第一降压电路，从而满足储能模块30的充电需求。

可选的，在所述第一DC/DC转换器21具有输出功能的情况下，通过所述第一DC/DC转换器21向所述负载50的第一供电端供电，通过所述第一DC/DC转换器21和所述第一转换模块41向所述储能模块30充电。

第一DC/DC转换器21具有输出功能，指的是第一DC/DC转换器21可以输出满足负载50的第一供电端的供电需求的情况，比如，第一DC/DC转换器21正常工作时可以输出12V的电压。

本申请实施例中，在第一DC/DC转换器21具有输出功能时，即第一DC/DC转换器21可以输出满足负载50的第一供电端的供电需求的电压时，一方面，第一DC/DC转换器21可以向负载50的第一供电端供电，保证负载50能够正常工作。另一方面，第一DC/DC转换器21还可以通过第一转换模块41向储能模块30充电，保证储能模块30能够存储足够的能量。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的另一种供电电路100的结构示意图。图2是在图1的基础上进一步得到的。如图2所示，该供电电路100还包括第二电池60，所述第二电池60的输出端连接所述负载50的第一供电端。

本申请实施例中，第二电池60可以包括铅酸电池或者锂电池。第一DC/DC转换器21从第一电池(高压电池)取电，转换后给第二电池60(低压电池)和负载50供电。第二电池60的电压一般在12V左右，第一电池的电压一般在100V以上。

在第一DC/DC转换器21失去输出功能的情况下，一方面，储能模块30可以向负载50的第二供电端供电。另一方面，第二电池60可以向负载50的第一端供电。即使第一DC/DC转换器21失去输出功能，第二电池60也能向负载50的第一端供电，保证负载50能够正常工作。即使在储能模块30失去输出功能(比如，储能模块30的电量耗尽)时，也可以通过第二电池60来保证负载50的供电，确保负载50能够正常工作。

第一DC/DC转换器21可以是单向DC/DC转换器，也可以是双向DC/DC转换器。单向DC/DC转换器可以实现单向的DC/DC转换，比如，可以将第一电池(高压电池)的高电压转换为低电压为第二电池60(低压电池)供电。双向DC/DC转换器可以实现双向的DC/DC转换，比如，即可以将高压电池侧的高电压转换为低电压为低压电池供电，又可以将低压电池侧的低电压转换为高电压为高压电池供电。

请参阅图3，图3是本申请实施例提供的另一种供电电路100的结构示意图。图3是在图1或图2的基础上进一步优化得到的。所述供电电路100还包括第二转换模块42，所述储能模块30的输出端通过所述第二转换模块42连接所述负载50的第二供电端；第二转换模块42的第一端连接储能模块30的输出端，第二转换模块42的第二端连接负载50的第二供电端。

在所述第一DC/DC转换器21失去输出功能的情况下，所述储能模块30通过所述第二转换模块42向所述负载50的第二供电端供电。

本申请实施例中，在储能模块30为电容时，随着储能模块30的电量的降低，储能模块30能够输出的电压也会降低，影响负载50的第二端的供电，可能无法满足负载50的第二供电端的需求。

第二转换模块42，可以将储能模块30输出的电压转换为负载50的第二供电端需要的电压，从而满足负载50的第二供电端的电压需求，确保负载50能够正常工作。

第二转换模块42包括：第二开关控制模块或第二能量转换模块。

其中，第二开关控制模块包括二极管或者金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，MOSFET可以简称为MOS管。第二能量转换模块包括：第二升压电路或者第二降压电路。第二升压电路可以是Boost电路，第二降压电路可以是Buck电路。在储能模块30输出的电压较低，而负载50的第二供电端需要较高的电压充电时，第二转换模块42可以包括第二升压电路，从而满足负载50的第二供电端的供电需求。在储能模块30输出的电压较高，而负载50的第二供电端需要较低的电压充电时，第二转换模块42可以包括第二降压电路，从而满足负载50的第二供电端的供电需求。

需要说明的是，图3是在图2的基础上得到的。图3在图2的基础上得到时，图3中的第二电池60可以省略。

请参阅图4，图4是本申请实施例提供的另一种供电电路100的结构示意图。图4是在图3的基础上进一步优化得到的。所述供电电路100还包括直通模块70，所述储能模块30的输出端通过所述直通模块70连接所述负载50的第二供电端。直通模块70的第一端连接储能模块30的输出端，直通模块70的第二端连接负载50的第二供电端。

在所述第一DC/DC转换器21失去输出功能，并且所述第二转换模块42损坏的情况下，所述储能模块30通过所述直通模块70向所述负载50的第二供电端供电。

本申请实施例中，直通模块70，可以是单向导通的模块。比如，直通模块70可以是二极管。二极管的正极连接储能模块30的输出端，二极管的负极连接负载50的第二供电端。

本申请实施例中，为了避免第二转换模块42在工作时损坏时负载50的第二供电端无法供电，在第二转换模块42上并联了一个直通模块70，当第二转换模块42损坏时，可以通过直通模块70给负载50的第二供电端供电，从而保证负载50能够正常工作。即使在第一DC/DC转换器21失去输出功能，并且第二转换模块42损坏时，也可以通过直通模块70来保证负载50的供电，确保负载50能够正常工作。

需要说明的是，图4中的第二电池60可以省略。

请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另一种供电电路100的结构示意图。图5是在图3的基础上进一步优化得到的。所述供电电路100还包括第二DC/DC转换器22，所述第二DC/DC转换器22的第一端连接所述第一电池的第二输出端，所述第二DC/DC转换器22的第二端(如图5所示的输出2)连接所述负载50的第二供电端。

第一电池的第二输出端和第一电池的第一输出端可以是第一电池不同的输出端口(比如，第一电池的第二输出端和第一电池的第一输出端可以输出不同的电压)，也可以是第一电池的同一个输出端口。

本申请实施例中，增加了第二DC/DC转换器22，在第一DC/DC转换器21失去输出功能的情况下，可以通过第二DC/DC转换器22和储能模块30为负载50的第二端供电。由于储能模块30可以通过第二转换模块42为负载50的第二端供电，在第一DC/DC转换器21失去输出功能时，第二DC/DC转换器22的负载也不会发生较大变化，第二DC/DC转换器22不会由于第一DC/DC转换器21失去输出功能而承受大的负载变化，第二DC/DC转换器22不容易触发过流保护而关机，从而保证了负载50的供电安全。

增加了第二DC/DC转换器22，在第一DC/DC转换器21失去输出功能，并且第二转换模块42损坏的情况下，通过第二DC/DC转换器22为负载50的第二端供电，从而满足负载50的第二供电端的电压需求，确保负载50能够正常工作。与采用两个DC/DC转换器和两个低压电池相比，成本相对较低。

其中，第一转换模块41和第二转换模块42都可以是开关控制模块。比如，第一转换模块41和第二转换模块42可以是MOS管。请参阅图6，图6是本申请实施例提供的另一种供电电路100的结构示意图。其中，第一转换模块41包括第一开关管T1，第二转换模块42包括第二开关管T2。第一开关管T1为P沟道MOS管，第二开关管T2为N沟道MOS管。第一开关管T1的体二极管的负极(即，第一开关管T1的第二端)与第二开关管T2的体二极管的负极(即，第二开关管T2的第一端)连接。图6中，P沟道MOS管的驱动电路和N沟道MOS管的驱动电路未示出。需要说明的是，P沟道MOS管的驱动电路和N沟道MOS管的驱动电路不一样。

第一转换模块41还包括第一控制模块(图6未示出，第一控制模块可以通过第一开关管T1的驱动电路连接第一开关管T1的栅极)，第一控制模块用于控制第一开关管T1的导通或关断，第二转换模块42还包括第二控制模块(图6未示出，第二控制模块可以通过第二开关管T2的驱动电路连接第二开关管T2的栅极)，第二控制模块用于控制第二开关管T2的导通或关断。

需要说明的是，图5中的第二电池60可以省略。

图6中，第一转换模块41的第一端连接负载50的第一供电端，第一转换模块41的第二端连接第二转换模块42的第一端和储能模块30，第二转换模块42的第二端连接负载50的第二供电端。

图6中，第一DC/DC转换器21和第二DC/DC转换器22中任意一个具有输出能力，则可以向储能模块30充电，具体的，第一DC/DC转换器21通过第一开关管T1的体二极管向储能模块30充电；第二DC/DC转换器22通过第二开关管T2的体二极管向储能模块30充电。在第一DC/DC转换器21和第二DC/DC转换器22均失去输出能力时，第一控制模块用于控制第一开关管T1导通，储能模块30可以通过第一开关管T1向负载50的第一供电端供电；第二控制模块用于控制第二开关管T2导通，储能模块30可以通过第二开关管T2向负载50的第二供电端供电。

需要说明的是，图6中的第二电池60可以省略。

本申请实施例还提供一种电动汽车。该电动汽车可以包括供电电路。该电动汽车还可以包括整车控制器，整车控制器可以控制该供电电路。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的供电电路以及电动汽车，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的供电电路实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，包括第一电池、第一DC/DC转换器、储能模块、第一转换模块和负载；所述第一电池的第一输出端连接所述第一DC/DC转换器的第一端，所述第一DC/DC转换器的第二端连接所述负载的第一供电端和所述第一转换模块的第一端，所述第一转换模块的第二端连接所述储能模块的输入端，所述储能模块的输出端与所述负载的第二供电端连通；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，通过所述储能模块向所述负载的第二供电端供电。

2.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，在所述第一DC/DC转换器具有输出功能的情况下，通过所述第一DC/DC转换器向所述负载的第一供电端供电，通过所述第一DC/DC转换器和所述第一转换模块向所述储能模块充电。

3.根据权利要求1所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括第二电池，所述第二电池的输出端连接所述负载的第一供电端。

4.根据权利要求1或3所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括第二转换模块，所述储能模块的输出端通过所述第二转换模块连接所述负载的第二供电端；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能的情况下，所述储能模块通过所述第二转换模块向所述负载的第二供电端供电。

5.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括直通模块，所述储能模块的输出端通过所述直通模块连接所述负载的第二供电端；

在所述第一DC/DC转换器失去输出功能，并且所述第二转换模块损坏的情况下，所述储能模块通过所述直通模块向所述负载的第二供电端供电。

6.根据权利要求4所述的供电电路，其特征在于，所述供电电路还包括第二DC/DC转换器，所述第二DC/DC转换器的第一端连接所述第一电池的第二输出端，所述第二DC/DC转换器的第二端连接所述负载的第二供电端。

7.根据权利要求1～3、5～6任一项所述的供电电路，其特征在于，所述第一转换模块包括：第一开关控制模块或第一能量转换模块。

8.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于，所述第一开关控制模块包括二极管或者MOS管；所述第一能量转换模块包括：第一升压电路或者第一降压电路。

9.根据权利要求1～3、5～6任一项所述的供电电路，其特征在于，所述储能模块包括：电池和/或电容。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的供电电路。