CN216699605U - 基于电动汽车的双供电*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于电动汽车的双供电***，其中双供电***包括在高压直流输入端与车内低压负载之间并联第一充电回路和第二充电回路，在第一、第二充电回路之间连接通讯和控制模块；所述通讯和控制模块检测第一和第二充电回路状态，根据状态切断第一和/或第二充电回路向车内低压负载供电；本实用新型采用两条充电回路，两条充电回路独立运行，互不影响，增加了充电***的冗余度，对车内低压负载进行分级，根据锂电池电量决定对重要的一级负载、或所有负载供电，从而进一步提高电动汽车的***安全性。

Description

基于电动汽车的双供电***

技术领域

本实用新型涉及电源电路，尤其涉及一种基于电动汽车的双供电***。

背景技术

目前，新能源汽车生产规模日益增大，低压蓄电池的需求也越来越大。传统的铅蓄电池体积较大，重量高，能量密度低，回收成本高，而锂电池因其具有高能量密度、寿命长、环境污染小、性价比高等特点，在未来的电动汽车上越来越多的铅蓄电池将会被锂电池所替代。随着车载互娱***不断增加包括车载音响***、导航***、汽车信息***和车载家电产品等，人们对电动汽车的输出功率要求也越来越高，即负载需求功率增加，且随着车载智能辅助驾驶***的兴起以及后续的无人驾驶的开发，所以电动汽车的低压供电安全成为重中之重。

参见图1示出的现有供电电路，电动汽车通过DCDC模块将高压转换为低压，低压先经过锂电池再到负载端，而现有低压锂电池为了成本和重量的综合因素考虑，所以低压锂电池容量呈缩小趋势，这就导致了电池容量缩小，而目前车载低压负载增大的趋势，两者之间产生了不易产生的矛盾。

因此，开发一种基于电动汽车的双供电***，提高电动汽车设备供电保障度，是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提出一种基于电动汽车的双供电***。

本实用新型采用的技术方案是设计一种基于电动汽车的双供电***，包括在高压直流输入端与车内低压负载之间并联第一充电回路和第二充电回路，在第一、第二充电回路之间连接通讯和控制模块；所述通讯和控制模块检测第一和第二充电回路状态，根据状态切断第一和/或第二充电回路向车内低压负载供电。

所述第一充电回路包括串联的第一DC/DC模块和第一电池E1，所述第二充电回路包括串联的第二DC/DC模块和第二开关模块。

所述车内低压负载包括一级负载和二级负载，所述一级负载连接第一电池E1和第二开关模块，所述二级负载连接第二开关模块。

所述第二开关模块的输出端连接二级负载，并通过第一开关模块连接一级负载。

所述第二DC/DC模块的正、负输出端之间连接第二电池E2。

所述第一电池E1的输出端串接防逆流模块，所述防逆流模块包括二极管D1。

所述第二开关模块包括第一开关管Q1。

所述第一开关模块采用隔离继电器Relay，或采用串联的第二开关管Q2和第三开关管Q3。

所述第一DC/DC模块和第一电池E1之间串接失效保护模块。

本实用新型提供的技术方案的有益效果是：

（1）采用两条充电回路，第一充电回路为锂电池充电，锂电池放电作为备用输出电源，第二充电回路为主充电回路，连接所有的低压负载，这两个回路来保障了电动汽车的行车安全，为电动汽车基本的功能安全负载提供稳定可靠的能量供给，为现在的无人驾驶或辅助驾驶汽车提供更加安全的技术支持；（2）两条充电回路独立运行，互不影响，增加了充电***的冗余度，进一步提高电动汽车的***安全性，为无人驾驶和智能驾驶提供更加安全的供电***；（3）设置了防逆流模块，保护锂电池，设置了开关电路可以将故障电路和正常电路物理隔绝，保护低压供电安全；（4）对车内低压负载进行分级，根据锂电池电量决定对重要的一级负载、或所有负载供电，从而进一步提高电动汽车的***安全性。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是现有技术的原理框图；

图2是未设第一开关模块的基本原理框图；

图3是将车内低压负载分为一、二级的原理框图；

图4是设置第一开关模块的原理框图；

图5是设置失效保护模块和防逆流模块的原理框图；

图6是第二开关模块采用第一开关管Q1、第一开关模块采用隔离继电器Relay的电路图；

图7是将第一开关管Q1设置在第二充电回路输出负极上的电路图；

图8是第二开关模块采用第一开关管Q1、第一开关模块采用串联的第二开关管Q2和第三开关管Q3的电路图；

图9是第一和第二充电回路均正常工作时的输出波形图；

图10是双供电***出现异常的状况。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型公开了一种基于电动汽车的双供电***，参看图2示出的基本原理框图，其包括在高压直流输入端与车内低压负载之间并联第一充电回路和第二充电回路，在第一、第二充电回路之间连接通讯和控制模块；所述通讯和控制模块检测第一和第二充电回路状态，根据状态切断第一和/或第二充电回路向车内低压负载供电。实际使用中，高压直流输入端连接车内高压电池，在第一第二充电回路正常时由第一第二充电回路供电，在第一充电回路故障时由第二充电回路供电，在第二充电回路故障时由第一充电回路供电。第一充电回路包含电池，充电回路故障时由电池为车内的功能安全负载供电，保障了电动汽车的安全行驶功能，避免在行车中发生断电等危险情况。这两条充电回路独立运行，互不影响，增加了充电***的冗余度，提高电动汽车的***安全性。

在较佳实施例中，所述第一充电回路包括串联的第一DC/DC模块和第一电池E1，所述第二充电回路包括串联的第二DC/DC模块和第二开关模块。通讯和控制模块可以控制第一和第二DC/DC模块的运行和停止，也可以控制第二开关模块的通断。在第二充电回路正常时，第二开关模块导通，由第二充电回路向车内低压负载供电；在第二充电回路故障时，第二开关模块关断，由第一充电回路向车内低压负载供电。在较佳实施例中，第一电池E1采用锂电池。

参看图3示出的较佳实施例，所述车内低压负载包括一级负载和二级负载，所述一级负载连接第一电池E1和第二开关模块，所述二级负载连接第二开关模块。电动汽车的车内低压负载为低压负载，根据功能可分为一级负载（又称低压功能安全负载）和二级负载（又称其他低压负载），低压功能安全负载有方向盘助力，显示屏，VCU整车控制器等为电动汽车维持基本功能的负载，其他低压负载为车载音响***，雨刷，低压电机等。由于锂电池具有高能量密度、寿命长的优点，所以设置锂电池为低压功能安全负载供电，保证电动汽车的基本安全功能。第二充电回路中的第二DC/DC模块向低压功能安全负载和其他低压负载供电。

参看图4示出的较佳实施例，为了将第一和第二充电回路隔离开，使其相互独立，所述第二开关模块的输出端连接二级负载，并通过第一开关模块连接一级负载。

参看图7，为了提高供电保障度，实现双电源供电，较佳实施例中，所述第二DC/DC模块的正、负输出端之间连接第二电池E2。这样即使第一和第二充电回路均损坏，整车所有负载仍然可以在短时间内正常使用所有功能，这在紧急状态下的车辆自检上报有重要作用。第二电池E2可以采用锂电池或其他种类电池。

参看图5、6、8示出的实施例中，所述第二DC/DC模块的正、负输出端之间连接电容C2。需要指出，电容C2可以用电池进行替换。

参看图5示出的较佳实施例，所述第一电池E1的输出端串接防逆流模块，所述防逆流模块包括二极管D1，所述第一DC/DC模块和第一电池E1之间串接失效保护模块。当开关Q1导通的时候，防逆流模块可以防止第二充电回路中的电流冲击锂电池，延长锂电池的寿命，同时保证了第一充电回路和第二充电回路的物理相互独立运行。失效保护模块可以防止外部电压冲击电芯导致过冲。该失效保护装置可以是二极管，但其并非对失效保护装置的限制，除二极管之外，失效保护装置还可以是Mos管、或其他的具有相同或相似功能的器件，例如还可以是其他的具有合理单向导通性的器件。

参看图6示出的实施例，所述第二开关模块包括第一开关管Q1，第一开关管Q1受通讯和控制模块控制。图5、6、8中第一开关管Q1皆设置在第二开关模块正极输出线路中，其实第一开关管Q1也可以设置在第二开关模块负极输出线路中，如图7所示。该结构可以实现上述时序控制，降低Q1的外部控制模块成本。具体地，Q1设置在正极输出线路中，则开关Q1的控制端需要隔离控制，而将Q1设置在负极输出线路中，Q1的控制端无需隔离，间接节省成本，减小体积。

为在第一充电回路和第二充电回路的负载之间建立物理隔离，在图6示出实施例中，所述第一开关模块采用隔离继电器Relay。在图8示出的实施例中，第一开关模块采用串联的第二开关管Q2和第三开关管Q3。第一充电回路和第二充电回路设置负载之间物理隔离，可以防止一级负载和二级负载电路被损坏后，破坏整个低压供电***。

这里举例说明，第一充电回路的功率为1KW，满足锂电池的充电和一级负载（功能安全负载），第二充电回路提供的功率为3KW，满足所有车内低压负载，包括功能安全负载，当第二充电回路故障时，第一充电回路满足整车功能安全负载并切断其他低压负载，保证车辆正常的驾驶安全，当第一充电回路故障时，第二充电回路满足所有低压负载，车辆可正常使用。

图9是第一和第二充电回路均正常工作时的输出波形图。图上方的一条横线为第二充电回路（DC/DC模块2）的输出电压波形。图中间的一条横线为第一充电回路（DC/DC模块1）的输出电压波形，第一充电回路在工作，处于有输出电压，但是不带载。图下方的一条横线为负载上测的电压波形图（输出波形）。

图10是双供电***出现异常的状况。(a)DC/DC模块1停止输出时，各模块的输出波形图；(b)DC/DC模块1异常掉载时，各模块的输出波形图；(c)DC/DC模块2停止输出时，各模块的输出波形图；(d)DC/DC模块2异常掉载时，各模块的输出波形图。由以上四图可知，DC/DC模块1和DC/DC模块2任一模块出现问题，实际输出都是稳定的电压，保证锂电池和负载均可正常工作，即两条充电回路独立运行，互不影响，增加了充电***的冗余度，进一步提高电动汽车的***安全性。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (9)

1.一种基于电动汽车的双供电***，其特征在于，包括在高压直流输入端与车内低压负载之间并联第一充电回路和第二充电回路，在第一、第二充电回路之间连接通讯和控制模块；所述通讯和控制模块检测第一和第二充电回路状态，根据状态切断第一和/或第二充电回路向车内低压负载供电。

2.如权利要求1所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第一充电回路包括串联的第一DC/DC模块和第一电池E1，所述第二充电回路包括串联的第二DC/DC模块和第二开关模块。

3.如权利要求2所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述车内低压负载包括一级负载和二级负载，所述一级负载连接第一电池E1和第二开关模块，所述二级负载连接第二开关模块。

4.如权利要求3所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第二开关模块的输出端连接二级负载，并通过第一开关模块连接一级负载。

5.如权利要求4所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第二DC/DC模块的正、负输出端之间连接第二电池E2。

6.如权利要求5所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第一电池E1的输出端串接防逆流模块，所述防逆流模块包括二极管D1。

7.如权利要求6所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第二开关模块包括第一开关管Q1。

8.如权利要求7所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第一开关模块采用隔离继电器Relay，或采用串联的第二开关管Q2和第三开关管Q3。

9.如权利要求2所述的基于电动汽车的双供电***，其特征在于，所述第一DC/DC模块和第一电池E1之间串接失效保护模块。

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