CN215154397U - 多合一控制装置、电子设备及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多合一控制装置、电子设备及车辆，该控制装置包括：控制模块和电压变换模块，控制模块包括至少一个控制单元，控制模块的供电端与外部低压电源的供电输出线电连接；电压变换模块的输入端与外部高压电源电连接，电压变换模块的输出端与控制模块的供电端及外部低压电源的充电端电连接，电压变换模块用于对外部高压电源提供的输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至外部低压电源及控制模块的供电端。本实用新型实施例将电压变换模块复用为控制模块的备用电源，提高运行可靠性，省去了应急电源部件，有利于降低成本。

Description

多合一控制装置、电子设备及车辆

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种多合一控制装置、电子设备及车辆。

背景技术

随着新能源技术及智能控制技术的发展，车辆需要配置的控制单元日益增多，车厂通常采用一体化的多合一控制器，多合一控制器具有电源分配、变压控制和整车控制等功能，集成化程度高。

多合一控制器一般通过车载低压电池进行供电，在整车运行时，多合一控制器的低压电源接插件接触不良或者出现松动，会导致控制器失电，引起后端模块故障，例如，多合一控制器的电源分配控制单元用于控制车载高压电源继电器动作，若电源分配控制单元失电，则会导致整车失去动力源，使车辆处于危险状态。

现有的多合一控制器通过应急电源对电源分配控制单元供电，在低压电源接插件接触不良或者出现松动时，切换到紧急电源供电，但是，应急电源占用控制器内部空间较大，应急电源的引入会造成布局的不便，且增加了***的生产成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种多合一控制装置，解决了多合一控制器断电保护结构成本高、占用面积大的问题，节约空间成本和生产成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种多合一控制装置，包括：控制模块和电压变换模块，所述控制模块包括至少一个控制单元，所述控制模块的供电端与外部低压电源的供电输出线电连接；所述电压变换模块的输入端与外部高压电源电连接，所述电压变换模块的输出端与所述控制模块的供电端及所述外部低压电源的充电端电连接，所述电压变换模块用于对所述外部高压电源提供的输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至所述外部低压电源及所述控制模块。

可选地，所述多合一控制装置还包括：第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路设置于所述外部低压电源的供电输出线与所述供电端之间，所述第二隔离电路设置于所述电压变换模块的输出端与所述供电端之间，所述第一隔离电路及所述第二隔离电路用于隔离所述供电输出线与所述电压变换模块。

可选地，所述第一隔离电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极端与所述供电输出线电连接，所述第一二极管的负极端与所述供电端电连接；所述第二隔离电路包括至少一个二极管，所述至少一个二极管包括第二二极管，所述第二二极管的正极端与所述电压变换模块电连接，所述第二二极管的负极端与所述供电端电连接。

可选地，所述第二隔离电路还包括第三二极管，所述第三二极管的正极端与所述第二二极管的负极端电连接，所述第三二极管的负极端与所述供电端电连接。

可选地，所述第二隔离电路还包括限流电阻，所述限流电阻与所述第二二极管串联连接。

可选地，所述电压变换模块与所述控制模块的供电端之间设有第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述控制模块的第一输出端电连接，所述第一开关单元用于接收所述控制模块输出的第一控制信号，所述第一控制信号用于驱动所述第一开关单元导通或者关断。

可选地，所述电压变换模块的输入端与所述外部高压电源之间设有第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第二开关单元用于接收所述控制模块输出的第二控制信号，所述第二控制信号用于驱动所述第二开关单元导通或者关断。

可选地，所述至少一个控制单元包括电压变换控制单元、电源分配控制单元和整车控制单元中的一种或者多种组合。

可选地，所述多合一控制装置还包括至少一个第三开关单元，所述第三开关单元的第一端与所述外部高压电源电连接，所述第三开关单元的第二端与高压用电负载电连接，所述第三开关单元的控制端与所述电源分配控制单元的输出端电连接，所述第三开关单元用于接收所述电源分配控制单元输出的第三控制信号，所述第三控制信号用于驱动所述第三开关单元导通或者关断。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电子设备，包括上述多合一控制装置。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种车辆，包括车载低压电源、车载高压电源及上述多合一控制装置，所述车载高压电源与所述多合一控制装置的电压变换模块的输入端电连接，所述车载低压电源与所述电压变换模块的输出端及所述多合一控制装置的控制模块的供电端电连接。

本实用新型实施例提供的电子设备及车辆，设置多合一控制装置，该装置设置控制模块和电压变换模块，通过电压变换模块将外部高压电源提供的输入电压变换为输出电压，将输出电压传输至外部低压电源，对外部低压电源充电，并将输出电压传输至控制单元的供电端，对控制单元提供备用电源，解决了多合一控制器断电保护结构成本高、占用面积大的问题，将电压变换模块复用为控制模块的备用电源，省去了应急电源结构，有利于节约空间成本和生产成本，优化内部空间，避免掉电导致的停机故障，提高运行可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种多合一控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的另一种多合一控制装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图

图5是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图

图6是本实用新型实施例二提供的一种电子设备的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二提供的一种车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种多合一控制装置的结构示意图，本实施例可适用于车载多合一控制装置采用其内部电源作为自供电备用电源的应用场景，其中，车载多合一控制装置集成车载电源分配及车载电压变换等功能。

如图1所示，该多合一控制装置100包括：控制模块10和电压变换模块20，控制模块10包括至少一个控制单元，控制模块10的供电端VCC与外部低压电源01的供电输出线Ldc电连接；电压变换模块20的输入端与外部高压电源02电连接，电压变换模块20的输出端与控制模块10的供电端VCC及外部低压电源01的充电端电连接，电压变换模块20用于对外部高压电源02提供的输入电压Vin进行电压变换处理，并将输出电压Vo传输至外部低压电源01及控制模块10。

在本实施例中，外部低压电源01可为车载低压电池，外部高压电源02可为车载动力电池，外部低压电源01的供电输出线Ldc还与其他车载低压用电负载(例如，车载低压用电负载包括照明灯、喇叭等)电连接，外部低压电源01还用于对车载低压用电负载供电，外部高压电源02还用于对车载高压用电负载供电。

在本实施例中，外部低压电源01可通过供电输出线Ldc及对应的接插件与控制单元的供电端VCC电连接。

示例性地，可设置外部低压电源01的额定电压值等于直流13.8V或者直流27.5V，外部高压电源02的额定电压值等于直流346V或者直流317V。

可选地，电压变换模块20包括DC/DC变换器。

在本实施例中，DC/DC变换器可为降压型DC/DC变换器，DC/DC变换器的输入侧的额定电压等于外部高压电源02的额定电压的电压值，DC/DC变换器的输出侧的额定电压等于外部低压电源01的额定电压的电压值。

可选地，如图1所示，至少一个控制单元包括电压变换控制单元101、电源分配控制单元(Power Distribution Unit，PDU)102和整车控制单元103中的一种或者多种组合，其中，电压变换控制单元101、电源分配控制单元102及整车控制单元103的供电端ACC均与电压变换模块20的输出端电连接。

其中，电压变换控制单元101用于输出具有预设占空比PWM的控制信号，控制电压变换模块2020按照预设占空比对输入电压进行电压变换处理；电源分配控制单元102用于检测到钥匙开关上电信号，并输出开关控制信号，通过控制开关的通断对外部高压电源02的供电进行分配；整车控制单元103用于控制整车运行。

具体地，在控制装置100上电运行之后，电压变换模块20对外部高压电源02提供的输入电压Vin进行电压变换处理，得到输出电压Vo，将输出电压Vo传输至外部低压电源01，对外部低压电源01进行充电，并将输出电压Vo传输至控制单元的供电端VCC。若外部低压电源01与控制单元的供电端VCC之间的供电输出线Ldc断开或者接插件松动，则电压变换模块20对电压变换控制单元101、电源分配控制单元102及整车控制单元103供电，维持电压变换控制单元101、电源分配控制单元102及整车控制单元103的正常工作，解决了多合一控制器断电保护结构成本高、占用面积大的问题，将电压变换模块复用为控制模块的备用电源，省去了应急电源结构，有利于节约空间成本和生产成本，优化内部空间，避免掉电导致的停机故障，提高运行可靠性。

图2是本实用新型实施例一提供的另一种多合一控制装置的结构示意图。

可选地，如图2所示，多合一控制装置100还包括：第一隔离电路30和第二隔离电路40，第一隔离电路30设置于外部低压电源的供电输出线Ldc与供电端VCC之间，第二隔离电路40设置于电压变换模块20的输出端与供电端VCC之间，第一隔离电路30及第二隔离电路40单向导通，以使供电输出线Ldc与电压变换模块20相互隔离。

在本实施例中，第一隔离电路30及第二隔离电路40具有单向导通特性，在供电输出线Ldc得电时，供电输出线Ldc经第一隔离电路30对供电端VCC供电，第二隔离电路40处于截止状态，以防止供电输出线Ldc对电压变换模块20充电；在供电输出线Ldc断电时，第一隔离电路30处于截止状态，电压变换模块20经第二隔离电路40对供电端VCC供电，以防止电压变换模块20对供电输出线Ldc上的低压负载供电。

可选地，如图2所示，第一隔离电路30包括第一二极管D1，第一二极管D1的正极端与供电输出线Ldc电连接，第一二极管D1的负极端与供电端VCC电连接；第二隔离电路40包括至少一个二极管，至少一个二极管包括第二二极管D2，第二二极管D2的正极端与电压变换模块20电连接，第二二极管D2的负极端与供电端VCC电连接。

具体地，可设置第一二极管D1的导通压降低于第二二极管D2的导通压降，以使第一隔离电路30优先导通。在外部低压电源01的供电输出线Ldc与控制单元的供电端VCC之间的连接未断开时，第一二极管D1导通，第二二极管D2的正极端的电压值低于负极端的电压值，第二二极管D2截止，以使供电输出线Ldc通过第一二极管D1对控制模块10供电；在外部低压电源01的供电输出线Ldc与控制单元的供电端VCC之间的连接断开时，第一二极管D1的正极端电压为零，第一二极管D1截止，第二二极管D2导通，以使电压变换模块20通过串联连接的第二二极管D2对控制模块10供电。

图3是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图。

可选地，如图3所示，第二隔离电路40还包括第三二极管D3，第三二极管D3的正极端与第二二极管D2的负极端电连接，第三二极管D3的负极端与供电端VCC电连接。

在本实施例中，第一二极管D1的导通压降小于第二二极管D2与第三二极管D3的导通压降之和，以使第一隔离电路30优先导通。

优选地，可设置第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3为相同规格的二极管，以使第一二极管D1的导通压降小于第二二极管D2与第三二极管D3的导通压降之和。当然，在满足第一二极管D1的导通压降小于第二二极管D2与第三二极管D3的导通压降之和的前提下，第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3还可采用不同规格的二极管，对此不作限制。

优选地，可设置第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3的导通压降均小于等于0.7V，降低隔离电路的导通损耗。

具体地，第一二极管D1、第二二极管D2及第三二极管D3具有单向导通特性，第二二极管D2与第三二极管D3串联连接，第二隔离电路40的导通压降大于第一隔离电路30的导通压降，以使第一隔离电路30优先导通。在外部低压电源01的供电输出线Ldc与控制单元的供电端VCC之间的连接未断开时，第一二极管D1和第二二极管D2导通，第三二极管D3的正极端的电压值与负极端的电压值相等，第三二极管D3截止，以使供电输出线Ldc通过第一二极管D1对控制模块10供电；在外部低压电源01的供电输出线Ldc与控制单元的供电端VCC之间的连接断开时，第一二极管D1的正极端电压为零，第一二极管D1截止，第二二极管D2及第三二极管D3均导通，以使电压变换模块20通过串联连接的第二二极管D2及第三二极管D3对控制模块10供电。

图4是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图.

可选地，如图4所示，第二隔离电路40还可设置限流电阻R，限流电阻R与第二二极管D2串联连接，起到限流防护的作用。

在本实施例中，可设置第一二极管D1的导通压降低于第二二极管D2的导通压降，以使第一隔离电路30优先导通。

可选地，在上述实施例中，电压变换模块20的输出端与外部低压电源01的充电端之间还可设置防反二极管，该防反二极管的正极与电压变换模块20的输出端电连接，该防反二极管的负极与外部低压电源01的充电端电连接，避免外部低压电源01对电压变换模块20回充。

图5是本实用新型实施例一提供的又一种多合一控制装置的结构示意图。

可选地，如图5所示，电压变换模块20电连接与控制单元的供电端VCC之间设有第一开关单元K1，第一开关单元K1的控制端与控制单元的第一输出端电连接，第一开关单元K1用于接收控制单元输出的第一控制信号，第一控制信号用于驱动第一开关单元K1导通或者关断。

在本实施例中，第一开关单元K1可采用继电器、开关管等开关元件，其中，开关管可为MOS管、IGBT、晶闸管中的任一种，对此不作限制。

具体地，控制单元可为电源分配控制单元102，电源分配控制单元102用于检测钥匙开关的上电状态，并根据检测结果输出第一控制信号，例如，若钥匙开关上电，则第一输出端输出的第一控制信号为高电平信号；若钥匙开关未上电，则第一输出端输出的第一控制信号为低电平信号。第一开关单元K1在接收到第一控制信号之后，根据第一控制信号导通或者关断，例如，若第一控制信号为高电平信号，则第一开关单元K1导通，以使电压变换模块20通过第二二极管D2与控制单元的供电端VCC电连接；若第一控制信号为低电平信号，则第一开关单元K1关断，以使电压变换模块20断开与控制单元的供电端VCC之间的电连接，避免设备启动之前电压变换模块20对内部芯片供电，有利于降低能耗。

可选地，如图5所示，电压变换模块20的输入端与外部高压电源02之间设有第二开关单元K2，第二开关单元K2的控制端与控制单元的第二输出端电连接，第二开关单元K2用于接收控制单元输出的第二控制信号，第二控制信号用于驱动第二开关单元K2导通或者关断。

在本实施例中，第二开关单元K2可为继电器，该继电器触点的耐压值可根据外部高压电源02的额定电压等级进行设置，对其具体数值不作限制。

具体地，控制单元可为电源分配控制单元102，若供电端VCC得电，则电源分配控制单元102通过第二输出端输出的第二控制信号为高电平信号；若供电端VCC失电，则电源分配控制单元102通过第二输出端输出的第二控制信号为低电平信号。第二开关单元K2在接收到第二控制信号之后，根据第二控制信号导通或者关断，例如，若第二控制信号为高电平信号，则第二开关单元K2导通，以使外部高压电源02通过第二开关单元K2与电压变换模块20的输入端电连接；若第二控制信号为低电平信号，则第二开关单元K2关断，以使外部高压电源02断开与电压变换模块20之间的电连接，通过设置电压变换模块20对电源分配控制单元102提供备用电源，有利于确保第二开关单元K2的可靠动作，提高运行可靠性。

可选地，如图5所示，多合一控制装置还包括至少一个第三开关单元K3，第三开关单元K3的第一端与外部高压电源02电连接，第三开关单元K3的第二端与高压用电负载电连接，第三开关单元K3的控制端与电源分配控制单元102的输出端电连接，第三开关单元K3用于接收电源分配控制单元102输出的第三控制信号，第三控制信号用于驱动第三开关单元K3导通或者关断，以使外部高压电源02对不同配电输出线路上的高压用电负载供电。

在本实施例中，第三开关单元K3可包括多个独立设置的继电器，其中，多个继电器可以采用串联或者并联方式连接，对此不作限制，每个继电器对应一个配电输出支路，例如，可设置配电输出1和配电输出2，配电输出1和配电输出2分别连接不同的车载高压用电负载，该继电器触点的耐压值可根据外部高压电源02的额定电压等级进行设置，对其具体数值不作限制。

具体地，电源分配控制单元102还用于接收整车用电需求，并在供电端VCC得电时根据整车用电需求生成第三控制信号，第三控制信号控制继电器导通，以使对应的配电输出支路导通，对后端的高压负载供电，通过设置电压变换模块20对电源分配控制单元102提供备用电源，有利于确保电源分配控制单元102的可靠动作，避免低压电源掉电导致的停机故障，提高运行可靠性。

实施例二

本实用新型实施例二提供了一种电子设备。

图6是本实用新型实施例二提供的一种电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备200包括上述多合一控制装置100。

本实用新型实施例提供的电子设备，设置多合一控制装置，该装置设置控制模块和电压变换模块，通过电压变换模块将外部高压电源提供的输入电压变换为输出电压，将输出电压传输至外部低压电源，对外部低压电源充电，并将输出电压传输至控制单元的供电端，对控制单元提供备用电源，解决了多合一控制器断电保护结构成本高、占用面积大的问题，将电压变换模块复用为控制模块的备用电源，省去了应急电源结构，有利于节约空间成本和生产成本，优化内部空间，避免掉电导致的停机故障，提高运行可靠性。

实施例三

本实用新型实施例三提供了一种车辆。

图7是本实用新型实施例二提供的一种车辆的结构示意图，如图7所示，该车辆300包括上述多合一控制装置100。

在本实施例中，该车辆300可为电动汽车或者混合动力汽车。

可选地，如图5所示，该车辆300还包括车载低压电源301及车载高压电源302，车载高压电源302与多合一控制装置100的电压变换模块的输入端电连接，车载低压电源301与电压变换模块的输出端及多合一控制装置的控制单元的供电端电连接。

本实用新型实施例提供的车辆，设置多合一控制装置，该装置设置控制模块和电压变换模块，通过电压变换模块将外部高压电源提供的输入电压变换为输出电压，将输出电压传输至外部低压电源，对外部低压电源充电，并将输出电压传输至控制单元的供电端，对控制单元提供备用电源，解决了多合一控制器断电保护结构成本高、占用面积大的问题，将电压变换模块复用为控制模块的备用电源，省去了应急电源结构，有利于节约空间成本和生产成本，优化内部空间，避免掉电导致的停机故障，提高运行可靠性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种多合一控制装置，其特征在于，包括：控制模块和电压变换模块，所述控制模块包括至少一个控制单元，所述控制模块的供电端与外部低压电源的供电输出线电连接；

所述电压变换模块的输入端与外部高压电源电连接，所述电压变换模块的输出端与所述控制模块的供电端及所述外部低压电源的充电端电连接，所述电压变换模块用于对所述外部高压电源提供的输入电压进行电压变换处理，并将输出电压传输至所述外部低压电源及所述控制模块。

2.根据权利要求1所述的多合一控制装置，其特征在于，还包括：第一隔离电路和第二隔离电路，所述第一隔离电路设置于所述外部低压电源的供电输出线与所述供电端之间，所述第二隔离电路设置于所述电压变换模块的输出端与所述供电端之间，所述第一隔离电路及所述第二隔离电路用于隔离所述供电输出线与所述电压变换模块。

3.根据权利要求2所述的多合一控制装置，其特征在于，所述第一隔离电路包括第一二极管，所述第一二极管的正极端与所述供电输出线电连接，所述第一二极管的负极端与所述供电端电连接；

所述第二隔离电路包括至少一个二极管，所述至少一个二极管包括第二二极管，所述第二二极管的正极端与所述电压变换模块电连接，所述第二二极管的负极端与所述供电端电连接。

4.根据权利要求3所述的多合一控制装置，其特征在于，所述第二隔离电路还包括第三二极管，所述第三二极管的正极端与所述第二二极管的负极端电连接，所述第三二极管的负极端与所述供电端电连接。

5.根据权利要求3或4所述的多合一控制装置，其特征在于，所述第二隔离电路还包括限流电阻，所述限流电阻与所述第二二极管串联连接。

6.根据权利要求1所述的多合一控制装置，其特征在于，所述电压变换模块与所述控制模块的供电端之间设有第一开关单元，所述第一开关单元的控制端与所述控制模块的第一输出端电连接，所述第一开关单元用于接收所述控制模块输出的第一控制信号，所述第一控制信号用于驱动所述第一开关单元导通或者关断。

7.根据权利要求1所述的多合一控制装置，其特征在于，所述电压变换模块的输入端与所述外部高压电源之间设有第二开关单元，所述第二开关单元的控制端与所述控制模块的第二输出端电连接，所述第二开关单元用于接收所述控制模块输出的第二控制信号，所述第二控制信号用于驱动所述第二开关单元导通或者关断。

8.根据权利要求1-4或6或7中任一项所述的多合一控制装置，其特征在于，所述至少一个控制单元包括电压变换控制单元、电源分配控制单元和整车控制单元中的一种或者多种组合。

9.根据权利要求8所述的多合一控制装置，其特征在于，还包括至少一个第三开关单元，所述第三开关单元的第一端与所述外部高压电源电连接，所述第三开关单元的第二端与高压用电负载电连接，所述第三开关单元的控制端与所述电源分配控制单元的输出端电连接，所述第三开关单元用于接收所述电源分配控制单元输出的第三控制信号，所述第三控制信号用于驱动所述第三开关单元导通或者关断。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的多合一控制装置。

11.一种车辆，其特征在于，包括车载低压电源、车载高压电源及权利要求1-9中任一项所述的多合一控制装置，所述车载高压电源与所述多合一控制装置的电压变换模块的输入端电连接，所述车载低压电源与所述电压变换模块的输出端及所述多合一控制装置的控制模块的供电端电连接。

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