CN211958857U - 一种汽车电源***及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车电源***及汽车，该***包括第一电池、直流转换器、主第二电池、备份第二电池、第一双向开关、第二双向开关；第一电池与直流转换器的输入端连接，直流转换器还包括第一输出端和第二输出端，第一双向开关的第一端与第一输出端连接，第一双向开关的第二端与主第二电池和第一负载连接，第二双向开关的第一端与第二输出端连接，第二双向开关的第二端与备份第二电池和第二负载连接；其中，第一双向开关和第二双向开关用于接收控制信号以导通或截断所处的电路。本实用新型可以在汽车出现异常情况时，给驾驶员预留出一定的反应处理时间，提高驾驶的安全性和智能性，同时满足整车负载不断增长的供电需求，提升产品竞争力。

Description

一种汽车电源***及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车电器技术领域，尤其涉及一种汽车电源***及汽车。

背景技术

近年来，汽车行业中智能化的程度越来越高，人们对于智能驾驶的需求也日益增长。与传统的油耗车相比，48V轻混***不但能够节省油耗，在智能驾驶方面同样具有创新性，如具备BSG起停、动态助力、怠速停机、制动能量回收等多种功能，因此这种高回报的***受到多家主机厂和客户的青睐。与其高智能性相对应的，对整车低压侧电源的稳定性和安全性等也提出了更为严苛的要求。

直流转换器(DC-DC)作为48V轻混***中的关键零部件之一，既是12V蓄电池及部分整车负载的稳定供电来源，又是48V***同12V***之间进行电压转换的桥梁。对于当前轻混型汽车来说，48V***中仅有一个直流转换器和12V供电电源，但是随着汽车智能化的程度日益增长，汽车附带的功能也越来越多，一个12V的铅酸蓄电池明显难以满足这样***性增长的供电需求；另一方面，当前汽车中搭载的大多都为L2等级的ADAS功能，若要满足更高级别的驾驶需求，其ADAS功能需升级为L3等级，根据相关标准的规定，在支持L3自动驾驶等级的车辆***中，当48V***出现单点故障时，需要在一段时间内维持运行状态，以保证驾驶员能够在短时间内接管车辆并安全停车。

而现有的汽车电源***无法防止在出现单点故障时部分关键性能的缺失导致不可预知的后果，也无法满足整车负载不断上涨的供电需求。

实用新型内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车电源***及汽车，可以防止在出现单点故障时部分关键性能的缺失而导致不可预知的后果，同时满足整车负载不断上涨的供电需求。

为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供一种汽车电源***，作为其中一种实施方式，所述汽车电源***包括第一电池、直流转换器、主第二电池、备份第二电池、第一双向开关、第二双向开关；所述第一电池与所述直流转换器的输入端连接；所述直流转换器包括第一输出端和第二输出端；所述第一双向开关的第一端与所述第一输出端连接，所述第一双向开关的第二端与所述主第二电池和第一负载连接；所述第二双向开关的第一端与所述第二输出端连接，所述第二双向开关的第二端与所述备份第二电池和第二负载连接；其中，所述第一双向开关和所述第二双向开关用于接收控制信号以控制所述汽车电源***的电流走向。

作为其中一种实施方式，该***还包括控制模块，所述控制模块与所述第一双向开关和所述第二双向开关的控制端连接，用于接收故障信号并发送所述控制信号。

作为其中一种实施方式，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与所述第一双向开关的控制端连接，所述第二控制单元与所述第二双向开关的控制端连接。

作为其中一种实施方式，所述第一输出端的输出功率大于所述第二输出端的输出功率。

作为其中一种实施方式，所述第一双向开关与所述第二双向开关由两个二极管和两个开关单元组成，两个二极管反向串联，两个开关单元分别与两个二极管并联。

作为其中一种实施方式，所述开关单元为场效应管。

作为其中一种实施方式，该***还包括电池管理单元，所述电池管理单元与所述第一电池连接，用于所述第一电池的工作状态和故障检测。

作为其中一种实施方式，该***还包括BSG电机，所述BSG电机与所述直流转换器的输入端连接。

本实用新型第二方面提供一种汽车，该汽车包括上述各实施方式的汽车电源***。

作为其中一种实施方式，该汽车还包括整车控制器，所述整车控制器与BSG电机、电池管理单元和所述直流转换器通过CAN总线连接。

综上所述，本实用新型提供一种汽车电源***及汽车，根据不同的电压水平控制各路母线上双向开关状态，从而控制整个汽车电源***的电流走向。当未出现单点故障时，直流转换器、主第二电池和备份第二电池都能够作为整车负载的供电电源，以此能够满足更高的供电需求；当出现单点故障时，通过控制双向开关状态，使主第二电池和备份第二电池分别与连接的整车负载之间构成闭合回路，延长了相关负载的工作时间，防止部分关键性能的缺失而导致不可预知的后果，提高了驾驶的稳定性、智能性以及安全性。

附图说明

图1示出本实用新型第一实施例提供的一种汽车电源***结构图。

图2示出本实用新型第二实施例提供的一种汽车电源***结构图。

图3示出本实用新型第三实施例提供的一种汽车电源***结构图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

首先，应当说明的是，48V BRS(Boost recuperation system)***作为弱混技术mHEV(mild hybrid electric vehicle)的一种，将是未来十年内性价比最高的新能源汽车技术解决方案。48V BRS***相比传统内燃机汽车主要新增48V助力回收电机(BRM，BoostRecuperation Machine)，48V/12V直流转换器(DCDC)和48V锂电池三个核心零部件，具有起停、能量回收、加速助力、电动爬行等功能。其中，直流转换器作为***中的关键零部件，实现48V***向12V低压用电***的能量转换，为12V蓄电池及用电负载提供稳定的电能来源。

下面以48V轻混***为基础背景，对本实用新型技术方案进行详细说明，因此在描述中，相关部件会具体到48V轻混***中的对应部件，但这并不是对本实用新型保护范围进行限制。请参考图1，图1示出本实用新型第一实施例提供的一种汽车电源***结构图。所图1所示，该汽车电源***包括第一电池(图1中的48V电池)、直流转换器、主第二电池(图1中的主12V电池)、备份第二电池(图1中的备份12V电池)、第一双向开关、第二双向开关；第一电池与直流转换器的输入端连接；直流转换器包括第一输出端和第二输出端；第一双向开关的第一端与第一输出端连接，第一双向开关的第二端与主第二电池和第一负载连接；第二双向开关的第一端与第二输出端连接，第二双向开关的第二端与备份第二电池和第二负载连接；其中，第一双向开关和第二双向开关用于接收控制信号以控制汽车电源***的电流走向。

具体地，本实施例包括2路12V网络，即图1中的母线1上的主12V网络和母线2上的备份12V网络，并通过第一双向开关和第二双向开关控制整个***的电流走向。当车辆在驾驶过程中出现单点故障时，例如当低压侧端的电压值超出正常的工作范围时，为了有效保障行驶的安全性以及供电的连续平稳性，通过双向开关主动切换到由12V电池直接为负载供电。当未出现单点故障时，第一双向开关和第二双向开关呈单向导通，电流自左向右流动，直流转换器、主12V电池与备份12V电池同时作为整车负载的供电来源；当车辆发生故障时，第一双向开关和第二双向开关呈截断状态，主12V蓄电池与备份12V电池作为整车负载的直接供电来源，在此过程中，直流转换器不会给两个12V电池充电，待故障被修复后，***又能够自动切换回正常的供电模式。

在一实施方式中，直流转换器的第一输出端的输出功率大于第二输出端的输出功率，第二负载的安全等级要求高于第一负载的安全等级要求。

具体地，第一负载和第二负载并不是指单一的一个汽车用电负载，而是代表不同安全等级要求的负载，其中第一负载代表安全等级要求略低的部分整车负载，而第二负载代表安全等级要求较高的部分整车负载。当没有出现故障时，即直流转换器低压侧端的电压处于正常范围时，双向开关的电流方向为自左向右，此时直流转换器、主12V电池和备份12V电池同时作为整车负载的供电电源；通过整车上与车体、底盘和安全相关的负载的工作参数可知，当检测到直流转换器的低压侧端的电压超过正常范围时，判断为故障出现，此时第一双向开关截断或可从右到左导通，此时第一负载由主12V电池进行供电，而由于第二输出端的输出功率较小，安全等级较高，第二双向开关在***出现单点故障时可导通或截断。参照相关负载的工作参数可知，此时的供电时间需要保持120s左右，以供驾驶员有充分的停车准备时间。

在一实施方式中，该汽车电源***还包括控制模块，控制模块与第一双向开关和第二双向开关的控制端连接，用于接收故障信号并发送控制信号。

在另一实施方式中，控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元与第一双向开关的控制端连接，第二控制单元与第二双向开关的控制端连接。

请参考图2，图2示出本实用新型第二实施例提供的一种汽车电源***结构图。如图2所示，第一双向开关与第二双向开关由两个二极管和两个开关单元组成，两个二极管反向串联，两个开关单元分别与两个二极管并联。

具体地，本汽车电源***通过控制模块控制双向开关中的两个开关单元的闭合与断开，进而控制电流的走向。如图2所示，当没有出现故障时，第二双向开关2中，开关单元20断开，开关单元22闭合，即第二双向开关2的电流方向为自左向右，同样，第一双向开关的电流方向为自左向右，此时直流转换器、主12V电池和备份12V电池同时作为整车负载的供电电源。通过整车上与车体、底盘和安全相关的负载的工作参数可知，当检测到直流转换器低压侧端的电压超过正常范围时，判断为故障出现，此时，通过控制两个双向开关中的开关单元的状态，使第一双向开关1截断或可从右到左导通，此时第一负载由主12V电池进行供电，而由于第二输出端的输出功率较小，安全等级较高，第二双向开关2在***出现单点故障时可导通或截断。参照相关负载的工作参数可知，此时的供电时间需要保持120s左右，以供驾驶员有充分的停车准备时间。

在一实施方式中，开关单元为场效应管，在其他方式中，开关单元还可以为三极管等其他可作为开关的器件。

如图3所示，其中第一双向开关和第二双向开关由两个二极管和两个场效应管通过反向串联的方式组合，并由控制模块发送的电压信号进行控制，以实现控制***的电流走向，并且还能有效防止了电压反灌的现象产生，其中第一双向开关与第二双向开关结构相同，图中仅示出了其中一个。

在一实施方式中，该***还包括电池管理单元，电池管理单元与第一电池连接，用于第一电池的工作状态和故障检测。

具体地，在48V轻混***中，电池管理单元与48V电池连接，实时获取48V电池的工作状态，并进行各项故障的检测，并将结果反馈至ECU，即整车控制器。

在一实施方式中，该***还包括BSG电机，BSG电机与直流转换器的高压侧连接。

综上，本实用新型提供一种汽车电源***，根据不同的电压水平控制各路母线上双向开关状态，从而控制整个汽车电源***的电流走向。当未出现单点故障时，主第二电池和备份第二电池都能够作为整车负载的供电电源，以此能够满足更高的供电需求；当出现单点故障时，通过控制双向开关状态，使主第二电池和备份第二电池分别与连接的整车负载之间构成闭合回路，延长了相关负载的工作时间，防止部分关键性能的缺失而导致不可预知的后果，提高了驾驶的稳定性、智能性以及安全性。

本实用新型第二方面提供一种汽车，该汽车包括上述各实施方式中的汽车电源***。

在一实施方式中，该汽车还包括整车控制器，整车控制器与BSG电机、电池管理单元和直流转换器通过CAN总线连接。

具体地，整车控制器(ECU)通过CAN实现对48V电池、BSG电机和直流转换器的工作状态进行控制。例如在直流转换器升压和降压时，直流转换器进入Standby状态，等待ECU发出控制指令后执行，BSG电机通过CAN总线与ECU连接进行通讯，其状态同样可被ECU所监测到；当***上电后，48V电池包向ECU发送指令，根据当前电池包内部电量的多少来决定升压目标值，并由12V电池通过直流转换器对48V电路进行预充，当电压升到目标值之后，48V电池内部的继电器闭合，BSG电机开始正常运转；当BSG电机进入发电状态时，直流转换器会接收到ECU发出的降压指令，进入BUCK模式，即将电压从48V向12V进行转换；如果BSG电机未正常运作或者未正常发电，ECU会通过CAN总线对48V电池的电量值进行检测，从而能够合理判断出DCDC是否进入降压模式。

综上，本实用新型提供一种汽车，可根据不同的电压水平控制各路母线上双向开关状态，从而控制整个汽车电源***的电流走向。当未出现单点故障时，主第二电池和备份第二电池都能够作为整车负载的供电电源，以此能够满足更高的供电需求；当出现单点故障时，通过控制双向开关状态，使主第二电池和备份第二电池分别与连接的整车负载之间构成闭合回路，延长了相关负载的工作时间，防止部分关键性能的缺失而导致不可预知的后果，提高了驾驶的稳定性、智能性以及安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种汽车电源***，其特征在于，该***包括第一电池、直流转换器、主第二电池、备份第二电池、第一双向开关、第二双向开关；

所述第一电池与所述直流转换器的输入端连接；

所述直流转换器包括第一输出端和第二输出端；

所述第一双向开关的第一端与所述第一输出端连接，所述第一双向开关的第二端与所述主第二电池和第一负载连接；

所述第二双向开关的第一端与所述第二输出端连接，所述第二双向开关的第二端与所述备份第二电池和第二负载连接；

其中，所述第一双向开关和所述第二双向开关用于接收控制信号以控制所述汽车电源***的电流走向。

2.根据权利要求1所述的汽车电源***，其特征在于，该***还包括控制模块，所述控制模块与所述第一双向开关和所述第二双向开关的控制端连接，用于接收故障信号并发送所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的汽车电源***，其特征在于，所述控制模块包括第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元与所述第一双向开关的控制端连接，所述第二控制单元与所述第二双向开关的控制端连接。

4.根据权利要求1所述的汽车电源***，其特征在于，所述第一输出端的输出功率大于所述第二输出端的输出功率。

5.根据权利要求1所述的汽车电源***，其特征在于，所述第一双向开关与所述第二双向开关由两个二极管和两个开关单元组成，两个二极管反向串联，两个开关单元分别与两个二极管并联。

6.根据权利要求5所述的汽车电源***，其特征在于，所述开关单元为场效应管。

7.根据权利要求1所述的汽车电源***，其特征在于，该***还包括电池管理单元，所述电池管理单元与所述第一电池连接，用于所述第一电池的工作状态和故障检测。

8.根据权利要求1所述的汽车电源***，其特征在于，该***还包括BSG电机，所述BSG电机与所述直流转换器的输入端连接。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的汽车电源***。

10.根据权利要求9所述的汽车，其特征在于，还包括整车控制器，所述整车控制器与BSG电机、电池管理单元和所述直流转换器通过CAN总线连接。

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