CN114475484B - 一种汽车电气***及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电气***及汽车，包括：至少两个电池，至少两个电池包括第一电池和第二电池，汽车电气***还包括直流转换器、和第一隔离电路和第二隔离电路；第一隔离电路的第一端和第二隔离电路的第一端均连接第一电池，第一隔离电路的第二端和第二隔离电路的第二端均连接直流转换器的第一侧；第二电池连接直流转换器的第二侧；第二隔离电路的第三端分别连接多个用电设备；第一隔离电路包括至少一个第一隔离器件，用于当检测到直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的第一隔离器件，使得直流转换器的第一侧和第二侧之间的电压隔离。本发明能够避免电网的电压波动带给用电设备带来不利影响，保证汽车供电网络的安全。

Description

一种汽车电气***及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车电气***及汽车。

背景技术

目前燃油乘用车普遍采用单一的12V铅酸蓄电池，这种汽车电气***无法避免大功率用电器和电控器共用一个电源后，大功率用电器的用电波动会给电控器带来干扰。并且由于智能座舱等新技术的快速发展，其对汽车电网电能在稳定和安全方面的要求也越来越高，如果只有一个独立蓄电池供电(没有冗余电源网络)，难以满足乘用车对稳定和安全的要求。

目前已有一些方案提及采用冗余电源网络作为供电网络，这一类供电网络虽然也能解决了共用一个电源时大功率用电器的用电波动给电控器带来干扰的问题，但是现有的一些方案却没有解决当某一个电源或与其连接的关联电路出现电压扰动现象时，如何有效隔绝电压扰动对另一个电源和关联电路产生影响，导致的难以为用电设备进行稳定供电的问题。

发明内容

本发明提供了一种汽车电气***及汽车，解决了在冗余电源网络中，当某一个电源或与其连接的关联电路出现电压扰动现象时，另一个电源和关联电路会受到电压扰动，导致的难以为用电设备进行稳定供电的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种汽车电气***，包括：

至少两个电池，至少两个电池包括第一电池和第二电池，所述汽车电气***还包括直流转换器和第一隔离电路；

所述第一隔离电路的第一端连接所述第一电池，所述第一隔离电路的第二端连接所述直流转换器的第一侧；所述第二电池连接所述直流转换器的第二侧；

所述第一隔离电路包括至少一个第一隔离器件，用于当检测到所述直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的所述第一隔离器件，使得所述直流转换器的第一侧和第二侧之间的电压隔离。

可选的，还包括第二隔离电路，所述第二隔离电路的第一端连接所述第一电池，所述第二隔离电路的第二端连接所述直流转换器的第一侧，所述第二隔离电路的第三端连接多个用电设备；

所述第二隔离电路包括至少一个第二隔离器件，用于阻断所述第二隔离电路一侧的电流流入到所述第二隔离电路的另一侧，同时使得所述第一电池和所述第二电池均通过所述第二隔离器件为用电设备供电。

可选的，所述第一隔离电路包括串联的第一电子开关和第二电子开关；所述第一电子开关和第二电子开关互为反向的连接。

可选的，所述第一电子开关和所述第二电子开关均包括MOS管和第三二极管，所述MOS管的栅极与所述直流转换器的控制侧相连，源极连接所述第三二极管的正极，漏极连接所述第三二极管的负极。

可选的，所述第二隔离电路包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的正极连接所述直流转换器的第一端，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极连接所述第一电池。

可选的，所述第一二极管和所述第二二极管的负极均连接保险丝的一端，所述保险丝的另一端连接用电设备。

可选的，所述第一隔离电路包括一个第三电子开关，所述第三电子开关的一端连接所述直流转换器的第一端，另一端连接所述第一电池。

可选的，所述第一隔离电路包括至少一个保险丝，所述保险丝的一端连接所述直流转换器的第一端，另一端连接所述第一电池。

可选的，所述第一电池的供电电压小于所述第二电池的供电电压；所述第一电池为12V供电电池，所述第二电池为24V供电电池，所述第一电池和所述第二电池为锂电池。

根据本发明的另一方面，提供了一种汽车，包括起动机、发电机和本申请第一方面提供的一种汽车电气***，所述第二电池连接所述起动机和所述发电机。

本发明实施例的技术方案，通过第一隔离电路隔离作用，使得当检测到直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的第一隔离器件，使得直流转换器一侧的波动电压不会影响到直流转换器另外一侧的电网中。

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是根据本发明实施例一提供的一种汽车电气***的***架构图；

图2是根据本发明实施例二所适用的一种汽车电气***的***架构图；

图3是根据本发明实施例三所适用的一种汽车电气***的***架构图；

图4为实施例三中所适用的一种汽车电气***的第一隔离电路和第二隔离电路的具体连接关系示意图；

图5是根据本发明实施例四提供的一种汽车电气***的一种***架构示意图；

图6是根据本发明实施例五提供的一种汽车电气***的一种***架构示意图；

图7是根据本发明实施例六提供的一种汽车电气***的一种***架构示意图。

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、***、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。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种汽车电气***的***架构图，本实施例可适用于汽车的电控***中。如图1所示，该***包括：

至少两个电池，至少两个电池包括第一电池1和第二电池2，汽车电气***还包括直流转换器3和第一隔离电路4；

第一隔离电路4的第一端连接第一电池1，第一隔离电路4的第二端连接直流转换器3的第一侧；第二电池2连接直流转换器3的第二侧；

具体的，由图1可知，第一电池1连接第一隔离电路4的第一端；直流转换器3的第一侧连接第一隔离电路4的第二端和的第二端；第二电池2连接直流转换器3的第二侧，使得第二电池2的电压可以通过直流转换器3进行转换，得到可以用于为用电设备进行供电的电压。

第一隔离电路4包括至少一个第一隔离器件，用于当检测到直流转换器3的一侧发生电压突变时，关断对应的第一隔离器件，使得直流转换器3的第一侧和第二侧之间的电压隔离。

具体的，第一隔离电路4可以包括至少一个第一隔离器件，用于及时对该电路进行导通和断开，例如，当车辆正常运行时，直流转换器3两侧的电压平稳，可以控制第一隔离电路4为导通状态，使得第一电池1和第二电池2都可以为用电设备进行供电。直流转换器3第一侧的电网因为用电设备的启动而出现电压下降时，此时，第二电池2可以通过直流转换器3的电压转换为用电设备提供稳定的供电。

另外，当直流转换器3的一侧的电网发生负载开关断开或者产生高电压脉冲时，会产生突变电压，而为了避免直流转换器3一侧的电压传递到直流转换器3的另一侧，可以将第一隔离电路4断开，使得直流转换器3的第一侧和第二侧之间的电压隔离。

本发明实施例的技术方案，通过第一隔离电路隔离作用，使得当检测到直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的第一隔离器件，使得直流转换器一侧的波动电压不会影响到直流转换器另外一侧的电网中。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种汽车电气***的***架构图，本实施例在实施例一的基础上进一步的公开了第二个隔离电路。如图2所示，该***中还包括第二隔离电路5。

第二隔离电路5包括至少一个第二隔离器件，用于阻断第二隔离电路5一侧的电流流入到第二隔离电路5的另一侧，同时使得第一电池1和第二电池3均通过第二隔离器件为用电设备供电。

具体的，第二隔离电路5可以包括至少一个隔离器件，第二隔离电路5的第一端连接第一电池1，第二端连接直流转换器3的第一端，第三端连接用电设备。第二隔离电路5可以阻断直流转换器3一侧的电压传递到直流转换器3的另一侧。如果不存在第二隔离电路5时，当直流转换器3的任一侧发生对地短路时，电流可以直接流入到对地的一侧，那么第一电池1和第二电池2都将无法为用电设备进行供电。

另外，第二隔离电路5中的第二隔离器件也可以分别为第一电池1和第二电池2提供一个导通的功能，使得第一电池1和第二电池2可以分别为用电设备进行供电。如果第一隔离电路4发生开路故障时，第一电池1和第二电池2也可以为用电设备进行供电，从而能够延长车辆相关电器运行的时间，以方便车辆和驾驶者采取对应的措施，而不是突然的断电带来的紧急事故。

本实施例通过第二隔离电路阻断第二隔离电路一侧的电流流入到第二隔离电路的另一侧，起到短路保护的作用；并且第二隔离电路还可以起到供电导通作用，使得第一电池和第二电池能够通过第二隔离电路的第二隔离器件为用电设备供电。

实施例三

图3为本发明实施例二提供的一种汽车电气***的***架构图，本实施例在上述实施例的基础上进一步的公开了第一隔离电路和第二个隔离电路的具体结构。如图3所示，该***中的第一个隔离电路具体包括：

串联的第一电子开关41和第二电子开关42；第一电子开关41和第二电子开关42互为反向的连接。

需要说明的是，本实施例中采用的第一电子开关和第二电子开关的具体的结构相同，均包括MOS管和第三二极管，MOS管的栅极与直流转换器的控制侧相连，源极连接第三二极管的正极，漏极连接第三二极管的负极。

其中，第一电子开关41和第二电子开关42为互为反向的连接，具体包含两种情况。第一种情况包括：第一电子开关41的第三二极管的正极与第二电子开关42的第三二极管的正极相连，同样第一电子开关41中MOS管的源极与第二电子开关42中MOS管的源极相连。第二种情况包括：第一电子开关41的第三二极管的负极与第二电子开关42的第三二极管的负相连，同样第一电子开关41中MOS管的漏极与第二电子开关42中MOS管的漏极相连。这两种情况都能使第一电子开关41和第二电子开关42在关断时，第一隔离电路处于关断状态。

具体的，如图4所示的第一隔离电路和第二隔离电路的连接方式，第一电子开关41中MOS管的漏极与直流转换器3的第一侧相连，第一电子开关41中MOS管的源极和第二电子开关42中MOS管的源极相连，第二电子开关42中MOS管的漏极与第一电池1相连，使得当第一电子开关41和第二电子开关42在都关断时，第一隔离电路4处于关断状态；当第一电子开关41导通，第二电子开关42关断时，从直流转换器3流向第一隔离电路4的电流可以通过，而从第一电池1流向第一隔离电路4的电流不能通过；当第二电子开关42导通，第一电子开关41关断时，从直流转换器3流向第一隔离电路4的电流不能通过，而从第一电池1流向第一隔离电路4的电流可以通过；当第一电子开关41和第二电子开关42在都导通时，第一隔离电路则处于双向导通状态。当采用另外一种连接方式时，即第一电子开关42中MOS管的源极与直流转换器3的第一侧相连，第一电子开关41中MOS管的漏极和第二电子开关42中MOS管的漏极相连，第二电子开关42中MOS管的源极与第一电池1相连时，则当第一电子开关41和第二电子开关42在都关断时，第一隔离电路4处于关断状态；当第一电子开关41导通，第二电子开关42关断时，从直流转换器3流向第一隔离电路4的电流不能通过，而从第一电池1流向第一隔离电路4的电流可以通过；当第二电子开关导通，第一电子开关41关断时，从直流转换器3流向第一隔离电路4的电流可以通过，而从第一电池1流向第一隔离电路4的电流不能通过；当第一电子开关41和第二电子开关42在都导通时，第一隔离电路则处于双向导通状态。

本申请中，在汽车电汽***正常运行时，第一电子开关41和第二电子开关42都处于导通状态，此时，电流均可以通过第一电子开关41和第二电子开关42中的MOS管，使得避免电气***中出现大电流时造成的第一电子开关41和第二电子开关42中的二极管发热过量。

另外，由于MOS管的栅极与直流转换器的控制侧相连，可以使得当直流转换器的一侧发生电压突变时，直流转换器可以控制对应的电子开关，使得直流转换器的第一侧和第二侧之间的电压隔离。例如，当车辆运行，第一电池提供的12V侧的电压因为12V用电设备的开启，导致电压下降时(比如低于12.5V)，直流转换器可以发送控制信号至第一电子开关和第一电子开关的MOS管的栅极，第一电子开关和第二电子开关都受控导通，此时第二电池提供的24V的电压经过直流转换器的降压功能，输送12.5V电压给到12V低压侧，以保持低压侧的12.5V稳定供电；如果当12V用电网发生负载开关断开，产生电压突变的时候，比如产生了反向的-4V电压，当直流转换器检测到负向电压后，将发送控制信号给到第二电子开关的栅极，使得第二电子开关关断，使得低压侧的-4V电压就不会传送到直流转换器内部和高压24V侧。

同样的，如果在第二电池2产生的24V高压侧耦合产生的高电压脉冲，也有可能会产生高于15V的高电压到直流转换器3的低压侧，当直流转换器3检测到高电压时，可以发送控制信号到第一电子开关中MOS管的栅极，使得控制第一电子开关断开，那么高电压将不会传递至低压侧电网中。

在一种具体的实施方式中，第二隔离电路包括第一二极管和第二二极管；

第一二极管的正极连接直流转换器的第一端，第一二极管的负极连接第二二极管的负极，第二二极管的正极连接第一电池。

需要说明的是，本申请通过第一二极管的正极连接直流转换器的第一端，第一二极管的负极连接第二二极管的负极，第二二极管的正极连接第一电池的连接方式，使得阻断第二隔离电路5一侧的电流流入到第二隔离电路5的另一侧。

具体的，如果靠近第一电池1或者靠近第二电池2的任一侧出现对地短路故障时，因为存在第一二极管和第二二极管，其单向导通特性使得第一电池或者第二电池产生的电流不会从第二隔离电路5的一侧流向另外一侧，从而实现短路保护的作用。而如果不存在第一二极管和第二二极管，则会出现第二隔离电路5一侧的电流会流向另外一侧，此时第一电池1或者第二电池2直接接地，从而不能够为用电设备进行供电。

在一种具体的实施方式中，第一二极管和第二二极管的负极均连接保险丝的一端，保险丝的另一端连接用电设备。

需要说明的是，由于第一二极管的正极连接直流转换器的第一端，第二二极管的正极连接第一电池，且第一二极管和第二二极管的负极均连接保险丝的一端，保险丝的另一端连接用电设备，使得第一电池1和第二电池2均可以通过二极管为用电设备进行供电。例如，如图4所示的电路图，当第一电子开关41出现开路故障时，此时，第二电源2产生的电能将不能传送到用电设备，而由于第一二极管和第二二极管的存在，使得第一电源1仍能够正常为用电设备进行供电；同样的，当第二电子开关42出现开路故障时，此时，第一电源1产生的电能将不能传送到用电设备，而由于第一二极管和第二二极管的存在，使得第二电源2仍能够正常为用电设备进行供电；从而能够延长车辆相关电器运行的时间，以方便车辆和驾驶者采取对应的措施，而不是突然的断电带来的紧急事故，保证了紧急事件数据记录盒、汽车电控器等用电设备的安全性。

在一种具体的实施方式中，第一电池1的供电电压小于第二电池的供电电压。

具体的，第一电池为12V供电电池，第二电池2为24V供电电池，第一电池1和第二电池2为锂电池。

需要说明的是，本发明第一电池1采用12V锂电池，第二电池2采用24V锂电池，12V锂电池主要连接低压供电设备，用于为低压用电设备进行供电。而24V锂电池连接可以连接起动机和发电机，用来起动内燃机，从而启动汽车，以及通过内燃机的前端驱动***-驱动皮带轮得到机械能，再转换为24V的直流电，并输送到24V锂电池电池进行储存；由于12V锂电池在低温下掉电会比较大，因此，12V的锂电池很难作为低温下起动机的启动电源，因此，本发明可以采用24V锂电池作为起动机的启动电源，而12V的锂电池成本更低，因此可以采用12V的锂电池用于为12V用电设备进行供电。本发明中的用电设备可以包括紧急事件数据记录盒EDR、12V用电器以及汽车电控器ECU(电控器用于控制车辆行驶-发动机，变速器和刹车等的控制器)等。

本发明实施例的技术方案，通过第一电子开关41和第二电子开关42的隔离作用，使得当检测到直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的第一隔离器件，使得直流转换器一侧的波动电压不会影响到直流转换器另外一侧的电网中，从而避免用电器对电网造成的波动带给电控器带来不利影响。通过第一二极管和第二二极管组成的第二隔离电路阻断第二隔离电路一侧的电流流入到第二隔离电路的另一侧，起到短路保护的作用；并且第一二极管和第二二极管的单向导通作用还可以另第一电池和第二电池都能为用电设备进行供电，使得保证了用电设备的用电安全。

实施例四

图5为本发明实施例三提供的一种汽车电气***的***架构图。如图5所示，该***中的第一隔离电路包括一个第三电子开关43，第三电子开关43的一端连接直流转换器3的第一端，另一端连接第一电池1。其中，第二隔离电路5的结构和实施例三的第二隔离电路5的结构一致，包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极连接直流转换器3的第一端，第一二极管的负极连接第二二极管的负极，第二二极管的正极连接第一电池1。

本实施例仅设置一个第三电子开关43时，由于电子开关中二极管的朝向设置会使第一电池1或者第二电池2产生的电流流向另外一侧。例如，如图3所示，第三电子开关43中的二极管的正极连接第一电池1，使得第一电池1产生的电流能够通过第三电子开关43流向直流转换器3，这种连接方式仅可以保护第一电池1供电侧的稳定运行。同样的，如果第三电子开关43中的二极管的正极连接直流转换器3，则第二电池2产生的电流经过直流转换器3后能够流向第一电池1，使得可以保护直流转换器3以及第二电池2供电侧的稳定运行。

实施例五

图6为本发明实施例四提供的一种汽车电气***的***架构图。如图4所示，该***中的第一隔离电路4包括至少一个保险丝，保险丝的一端连接直流转换器3的第一侧，另一端连接第一电池1，其中，第二隔离电路5的结构不变，包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极连接直流转换器3的第一端，第一二极管的负极连接第二二极管的负极，第二二极管的正极连接第一电池1。

本实施例对第一电子开关和第二电子开关的设置进行了简化，采用保险丝代替了第一电子开关和第二电子开关，使得当电路发生故障的情况下，保险丝可以在线路电流过大时自动断开，使得保护了整个电网的安全性，断开后，第一电池和第二电池仍能够通过第一二极管和第二二极管为用电设备供电。

实施例六

图7为本发明实施例五提供的一种汽车电气***的***架构图。如图4所示，该***中第一隔离电路包括串联的第一电子开关41和第二电子开关42；第一电子开关41和第二电子开关42互为反向的连接，该方案不包括第二隔离电路。

具体结构可以如图7所示，第一电子开关41中的MOS管的源极连接第二电子开关42的源极和多个保险丝，保险丝的另一端连接用电器；第一电子开关41中的MOS管的漏极连接直流转换器。

该实施例可以通过直流转换器控制第一电子开关41和第二电子开关，42使得第一隔离电路4一侧的波动电压不会对第一隔离电路4另一侧产生影响。并且还能控制第一电源1或者第二电源2为多个用电设备进行供电。

本申请还提供了一种汽车的实施例，汽车包括起动机、发电机以及本申请上述实施例中提供的汽车电气***，第二电池连接起动机和发电机。

具体的，第二电池2可以连接起动机和发电机，用来起动内燃机，从而启动汽车，以及通过内燃机的前端驱动***-驱动皮带轮得到机械能，再转换为直流电，并输送到第二电池2进行储存。

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 (7)

1.一种汽车电气***，其特征在于，包括：至少两个电池，至少两个电池包括第一电池和第二电池，所述汽车电气***还包括直流转换器和第一隔离电路；

所述第一隔离电路的第一端连接所述第一电池，所述第一隔离电路的第二端连接所述直流转换器的第一侧；所述第二电池连接所述直流转换器的第二侧；

所述第一隔离电路包括至少一个第一隔离器件，用于当检测到所述直流转换器的一侧发生电压突变时，关断对应的所述第一隔离器件，使得所述直流转换器的第一侧和第二侧之间的电压隔离；

所述汽车电气***还包括第二隔离电路，所述第二隔离电路的第一端连接所述第一电池，所述第二隔离电路的第二端连接所述直流转换器的第一侧，所述第二隔离电路的第三端连接多个用电设备；

所述第二隔离电路包括至少一个第二隔离器件，用于阻断所述第二隔离电路一侧的电流流入到所述第二隔离电路的另一侧，同时使得所述第一电池和所述第二电池均通过所述第二隔离器件为用电设备供电；

所述第二隔离电路包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管的正极连接所述直流转换器的第一端，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极连接所述第一电池；

所述第一二极管和所述第二二极管的负极均连接保险丝的一端，所述保险丝的另一端连接用电设备；

所述用电设备包括，紧急事件数据记录盒EDR、12V用电器和汽车电控器ECU。

2.根据权利要求1所述的汽车电气***，其特征在于，所述第一隔离电路包括串联的第一电子开关和第二电子开关；所述第一电子开关和第二电子开关互为反向的连接。

3.根据权利要求2所述的汽车电气***，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关均包括MOS管和第三二极管，所述MOS管的栅极与所述直流转换器的控制侧相连，源极连接所述第三二极管的正极，漏极连接所述第三二极管的负极。

4.根据权利要求1所述的汽车电气***，其特征在于，所述第一隔离电路包括一个第三电子开关，所述第三电子开关的一端连接所述直流转换器的第一端，另一端连接所述第一电池。

5.根据权利要求1所述的汽车电气***，其特征在于，所述第一隔离电路包括至少一个保险丝，所述保险丝的一端连接所述直流转换器的第一端，另一端连接所述第一电池。

6.根据权利要求1所述的汽车电气***，其特征在于，所述第一电池的供电电压小于所述第二电池的供电电压；所述第一电池为12V供电电池，所述第二电池为24V供电电池，所述第一电池和所述第二电池为锂电池。

7.一种汽车，其特征在于，包括起动机、发电机和权利要求1-权利要求6任一项所述的汽车电气***，所述第二电池连接所述起动机和所述发电机。