CN217022419U - 自动驾驶车辆冗余架构和自动驾驶车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动驾驶车辆冗余架构和自动驾驶车辆，自动驾驶车辆冗余架构包括：自动驾驶***和辅助驾驶***；主电池与自动驾驶***连接；第一供电装置与主电池、自动驾驶***分别连接；第二供电装置与辅助驾驶***连接；隔离部件，隔离部件与第一供电装置、第二供电装置分别连接，用于控制第二供电装置与主电池、自动驾驶***的连通或断开，以及控制第一供电装置与辅助驾驶***的连通或断开；其中，在隔离部件导通时，第一供电装置与第二供电装置共同为主电池、自动驾驶***以及辅助驾驶***供电。采用该架构可以有效解决因低压电网***故障使得自动驾驶车辆自主行车控制部件无法正常工作的问题，提高驾驶安全性。

Description

自动驾驶车辆冗余架构和自动驾驶车辆

技术领域

本实用新型涉及自动驾驶车辆技术领域，尤其是涉及一种自动驾驶车辆冗余架构和自动驾驶车辆。

背景技术

随着全球化市场整车自动化驾驶的应用，各主机厂都在开发具有自动驾驶功能的车辆。自动驾驶车辆旨在解放驾驶员的双手和双眼，提高驾驶舒适性及安全性，并在自动驾驶***发生失效情况时，可以提醒驾驶员及时接管车辆，同时，冗余***控制车辆自动进行本车道停车或靠边停车。

相关技术中，12V低压电网为整车功能部件的基础供电保障，但现有的电源***架构在低压电网***出现短路、断路等失效时，车辆自主行车控制部件无法正常工作，存在失控风险，危害司乘人身安全。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种自动驾驶车辆冗余架构，采用该架构可以有效解决因低压电网***故障使得自动驾驶车辆自主行车控制部件无法正常工作的问题，提高驾驶安全性。

本实用新型的目的之二在于提出一种自动驾驶车辆。

为了解决上述问题，本实用新型第一方面实施例提供一种自动驾驶车辆冗余架构，包括：自动驾驶***和辅助驾驶***；主电池，所述主电池与所述自动驾驶***连接；第一供电装置，所述第一供电装置与所述主电池、所述自动驾驶***分别连接；第二供电装置，所述第二供电装置与所述辅助驾驶***连接；隔离部件，所述隔离部件与所述第一供电装置、所述第二供电装置分别连接，用于控制所述第二供电装置与所述主电池、所述自动驾驶***的连通或断开，以及控制所述第一供电装置与所述辅助驾驶***的连通或断开；其中，在所述隔离部件导通时，所述第一供电装置与所述第二供电装置共同为所述主电池、所述自动驾驶***以及所述辅助驾驶***供电。

根据本实用新型的自动驾驶车辆冗余架构，通过设置第一供电装置和第二供电装置，且第一供电装置和第二供电装置均与隔离部件连接，也就是说设计两路主电源回路，由此在隔离部件导通时，可以由第一供电装置与第二供电装置共同为主电池、自动驾驶***以及辅助驾驶***进行供电，满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，同时通过隔离部件对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时能快速切断故障回路，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，实现车辆自动靠边停车或本车道停车的目的，有效保障司乘人员的安全。

在一些实施例中，所述隔离部件分别与所述主电池、所述自动驾驶***以及所述辅助驾驶***连接。

在一些实施例中，所述第一供电装置包括：第一供电单元，用于输出第一电压信号；第一直流变换器，所述第一直流变换器的输入端与所述第一供电单元连接，所述第一直流变换器的输出端与所述主电池、所述自动驾驶***分别连接，用于对所述第一电压信号进行直流转换。

在一些实施例中，所述第二供电装置包括：第二供电单元，用于输出第二电压信号；第二直流变换器，所述第二直流变换器的输入端与所述第二供电单元连接，所述第二直流变换器的输出端与所述辅助驾驶***连接，用于对所述第二电压信号进行直流转换。

在一些实施例中，所述第二发电装置为蓄电池。

在一些实施例中，所述自动驾驶车辆冗余架构还包括：电池监控装置，所述电池监控装置与所述主电池连接，用于监测所述主电池的电压值、所述主电池与所述第一供电装置的连接回路是否导通，以及所述主电池与所述自动驾驶***的连接回路是否导通。

在一些实施例中，所述自动驾驶***包括常规负载、自动驾驶控制器、自动驾驶***传感器组、制动***以及转向***；所述辅助驾驶***包括辅助驾驶控制器、辅助驾驶***传感器组、冗余制动***以及冗余转向***。

在一些实施例中，所述隔离部件包括：隔离开关，所述隔离开关的第一端与所述第一供电装置连接，所述隔离开关的第二端与所述第二供电装置连接；控制单元，所述控制单元与所述隔离开关连接，用于控制所述隔离开关的闭合或断开。

在一些实施例中，所述隔离部件还包括故障自诊断单元，所述故障自诊断单元与所述控制单元连接，用于输出故障自诊断信号；所述控制单元还用于根据所述故障自诊断信号控制所述隔离开关的闭合或断开。

本实用新型第二方面实施例提供一种自动驾驶车辆，包括上述实施例所述的自动驾驶车辆冗余架构。

根据本实用新型的自动驾驶车辆，通过采用上述实施例提供的自动驾驶车辆冗余架构，基于设置第一供电装置和第二供电装置，且第一供电装置和第二供电装置均与隔离部件连接，以形成两路主电源回路，由此在隔离部件导通时，可以由第一供电装置与第二供电装置共同为主电池、自动驾驶***以及辅助驾驶***进行供电，满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，同时通过隔离部件对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时能快速切断故障回路，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，有效解决因低压电网***故障使得自动驾驶车辆自主行车控制部件无法正常工作的问题，实现车辆自动靠边停车或本车道停车的目的，有效保障司乘人员的安全，提高驾驶安全性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是现有技术的电源***架构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的自动驾驶车辆冗余架构的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的隔离部件导通时的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的隔离部件断开时的结构示意图；

图5是根据本实用新型一个实施例的自动驾驶车辆的结构框图。

附图标记：

自动驾驶车辆20；自动驾驶车辆冗余架构10；

自动驾驶***1；辅助驾驶***2；主电池3；第一供电装置4；第二供电装置5；隔离部件6；电池监控装置7；

常规负载11；自动驾驶控制器12；自动驾驶***传感器组13；制动***14；转向***15；辅助驾驶控制器21；辅助驾驶***传感器组22；冗余制动***23；冗余转向***24。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

相关技术中，如图1所示为现有技术中的电源***架构，由图可看出，当低压电网***出现短路、断路等失效时，车辆自主控制部件无法正常工作，存在失控风险，危害司乘人身安全。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种自动驾驶车辆冗余架构，采用该架构可以有效解决因低压电网***故障使得自动驾驶车辆自主行车控制部件无法正常工作的问题，提高驾驶安全性。

下面参考图1描述根据本实用新型的自动驾驶车辆冗余架构，如图2所示，该自动驾驶车辆冗余架构10包括自动驾驶***1、辅助驾驶***2、主电池3、第一供电装置4、第二供电装置5以及隔离部件6。

其中，主电池3与自动驾驶***1连接；第一供电装置4与主电池3、自动驾驶***1分别连接；第二供电装置5与辅助驾驶***2连接；隔离部件6与第一供电装置4、第二供电装置5分别连接，用于控制第二供电装置5与主电池3、自动驾驶***1的连通或断开，以及控制第一供电装置4与辅助驾驶***2的连通或断开。

在实施例中，在车辆启动前，主电池3用于为整车负载供电，以保证高压***在各种情况下能够可靠上电，以及在车辆怠速或停机时可以在一定时间内保证用于其他重要***所需的部分或全部电能。在一些实施例中，主电池3为蓄电池。

以及，第一供电装置4与第二供电装置5可以为车辆的发电装置，如发动机或动力电池。

以及，隔离部件6在正常状态下如车辆的电源模式为OFF或电源模式为ON或车辆处于上高压状态且***无故障时，隔离部件6均处于闭合状态，即隔离部件6导通。以及隔离部件6具有电源回路的电压、电流异常检测功能，在电网***出现过压、欠压或短路故障时，隔离部件6可以快速响应切断故障回路，保证第一供电装置4与第二供电装置5两侧的电网***相对独立，互不影响，保证低压电源***的正常供给。

具体的，基于上述架构，参考图3所示，本申请设置两个供电装置即第一供电装置4和第二供电装置5，也就是说设计两路独立的电源供给，实现低压电源配电的冗余，满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求。在车辆启动后，隔离部件6导通，第一供电装置4与第二供电装置5则可通过隔离部件6一起为整车用电设备供电，即共同为主电池3、自动驾驶***1以及辅助驾驶***2供电。同时，隔离部件6对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时隔离部件6快速响应切断故障回路，并切换至未故障的驾驶***对车辆进行控制，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，保证车辆低压电网的稳定，避免了因低压电网***中电源失效车辆自主行车控制部件无法正常工作而导致车辆失控的情况，有效的保障了司乘人员的安全。

举例说明，参考图4所示，当车辆的电源模式为ON且第一供电装置4侧电路故障时，隔离部件6处于断开状态，从而断开第一供电装置4与辅助驾驶***2的连通，切断第一供电装置4对辅助驾驶***2的供电，仅由第二供电装置5对辅助驾驶***2供电，从而由辅助驾驶***2进行自主行车控制，实现车辆自动进行本车道停车或靠边停车，避免失控风险，确保司乘人员的安全。或者，当车辆的电源模式为ON且第二供电装置5侧电路故障时，隔离部件6处于断开状态，从而断开第二供电装置5与自动驾驶***1的连通，切断第二供电装置5对自动驾驶***1、主电池3的供电，仅由第一供电装置4对自动驾驶***1供电，从而由自动驾驶***1进行自主行车控制，实现车辆自动进行本车道停车或靠边停车，避免失控风险，确保司乘人员的安全。由此，通过新增一路主电源回路和隔离部件6即可实现低压电源配电的冗余，成本低，并通过隔离部件6对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时能快速切断故障回路，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，有效保障司乘人员的安全。

此外，基于上述架构设计，隔离部件6通过在供电回路异常时准确的执行断开动作，以及本实施例的隔离部件6与第一供电装置4、第二供电装置5分别连接，如此，隔离部件6通过两路电源供电，从而当其中一路电源故障时则可由另一路电源供电，确保隔离部件6仍能正常工作，避免了因电源故障导致隔离部件失效的情况。

根据本实用新型的自动驾驶车辆冗余架构10，通过设置第一供电装置4和第二供电装置5，且第一供电装置4和第二供电装置5均与隔离部件6连接，也就是说设计两路主电源回路，由此在隔离部件6导通时，可以由第一供电装置4与第二供电装置5共同为主电池3、自动驾驶***1以及辅助驾驶***2进行供电，满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，同时通过隔离部件6对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时能快速切断故障回路，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，实现车辆自动靠边停车或本车道停车的目的，有效保障司乘人员的安全。

在一些实施例中，如图3所示，隔离部件6分别与主电池3、自动驾驶***1以及辅助驾驶***2连接。由此，在车辆的电源模式为OFF时，基于隔离部件6导通，主电池4可以同时实现对两路主电源回路中负载的配电。

在一些实施例中，第一供电装置4包括第一供电单元41和第一直流变换器DCDC1。

其中，第一供电单元41用于输出第一电压信号；第一直流变换器DCDC1的输入端与第一供电单元41连接，第一直流变换器DCDC1的输出端与主电池3、自动驾驶***1分别连接，用于对第一电压信号进行直流转换。

在一些实施例中，第二供电装置5包括第二供电单元51和第二直流变换器DCDC2。

其中，第二供电单元51用于输出第二电压信号；第二直流变换器DCDC2的输入端与第二供电单元51连接，第二直流变换器DCDC2的输出端与辅助驾驶***2连接，用于对第二电压信号进行直流转换。

由此，基于上述第一供电装置4和第二供电装置5的结构，由第一直流变换器DCDC1和第二直流变换器DCDC2进行高低压转换，以便于第一供电装置4或第二供电装置5合理输出后端负载所需的电压信号，实现在正常状态下共同为主电池3、自动驾驶***1以及辅助驾驶***2进行供电，以及在故障状态下保证低压电网中正常供给电源的目的。

在一些实施例中，第二发电装置5可以为蓄电池，以满足自动驾驶车辆的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求。

在一些实施例中，如图3所示，自动驾驶车辆冗余架构10还包括电池监控装置7，电池监控装置7与主电池3连接，用于监测主电池3的电压值、主电池3与第一供电装置4的连接回路是否导通，以及主电池3与自动驾驶***1的连接回路是否导通。由此，通过设置电池监控装置7来实时监测主电池3的健康状态，例如监控主电池3的电流、电压、温度和电池的剩余电量等参数，以及监测主电池3连接的回路是否导通，并将监测的数据实时传送至自动驾驶***1或辅助驾驶***2，从而在数据异常时，自动驾驶***1或辅助驾驶***2可以根据监测数据提示报警信息，以提醒用户，便于用户及时处理。

在一些实施例中，如图3所示，自动驾驶***1包括常规负载11、自动驾驶控制器12、自动驾驶***传感器组13、制动***14以及转向***15；辅助驾驶***2包括辅助驾驶控制器21、辅助驾驶***传感器组22、冗余制动***23以及冗余转向***24。

具体的，常规负载11为车辆正常工作所连接的电气负载，例如包括动力***、灯光***、舒适娱乐***等车用电器件。

自动驾驶控制器12作为自动驾驶***1的主控制器，通过采集传感器信号，与整车其他控制器模块交互，进行自动驾驶逻辑判断，实现车辆的自动驾驶控制，以及当检测到影响自动驾驶功能实现的故障时，提示驾驶员接管，若驾驶员未接管，则自动控制车辆实现靠边停车或本车道紧急制动。

自动驾驶***传感器组13用于为自动驾驶控制器12提供准确的车辆及路况信息的传感器、摄像头等。

辅助驾驶控制器21作为自动驾驶的辅助控制器，通过采集传感器信号，与整车其他控制器模块交互，当自动驾驶控制器12出现异常时，车辆的辅助驾驶控制器21自动控制车辆实现靠边停车或本车道紧急制动。

辅助驾驶***传感器组22用于为辅助驾驶控制器21提供准确的车辆及路况信息的传感器及摄像头等。

制动***14为主制动***，包含制动***传感器、控制器及执行器，在自动驾驶功能场景下，接收自动驾驶控制器12或辅助驾驶控制器21的工作指令，实现自动制动及驻车功能。

冗余制动***23为辅助制动***，包含辅助制动***传感器、控制器及执行器，在自动驾驶功能场景下，当制动***12及所在主电源回路出现故障时，冗余制动***23接收自动驾驶控制器12或辅助驾驶控制器21的工作指令，实现自动制动及驻车功能。

转向***15为主要转向控制***，包含转向***传感器、控制器及执行器。在自动驾驶功能场景下，自动驾驶控制器12或辅助驾驶控制器21发出转向工作指令时到转向***15，实现车辆自动转向功能。

冗余转向***24为辅助转向控制***，包含备份的转向***传感器、控制器及执行器；使用带双绕组的转向电机，连接到第二直流变换器DCDC2。在自动驾驶功能场景下，自动驾驶控制器12或辅助驾驶控制器21发出转向工作指令时，双绕组电机参与工作实现车辆转向，当其中任意一路转向电机故障时，另一路转向控制器控制转向电机降级工作，实现车辆自动转向功能。

在一些实施例中，如图3所示，隔离部件6包括隔离开关K和控制单元60。

其中，隔离开关K的第一端与第一供电装置4连接，隔离开关K的第二端与第二供电装置5连接；控制单元60与隔离开关K连接，用于控制隔离开关K的闭合或断开。

在一些实施例中，隔离部件6还包括故障自诊断单元61，故障自诊断单元61与控制单元60连接，用于输出故障自诊断信号；控制单元60还用于根据故障自诊断信号控制隔离开关K的闭合或断开。也就是说，隔离部件6具有自诊断功能，当整车网络唤醒时，隔离部件6的故障自诊断单元61实施自诊断，若无故障，则隔离开关K处于闭合状态，反之若有故障，则隔离开关K断开，故障自诊断单元61记录故障状态，同时将故障自诊断信号发送至整车网络。

在一些实施例中，隔离部件6可以为充电保险丝，其响应时间为毫秒级，可以实现快速响应，避免自动驾驶车辆因电压异常波动导致自动驾驶功能失效的问题。

总之，根据本实用新型的自动驾驶车辆冗余架构10，通过使用备份的低压电源供给***为车辆自动驾驶控制***、冗余转向***、冗余制动***等提供电源供给，满足自动驾驶车辆控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，并在车辆任意一路主回路电源出现故障时，隔离部件6快速响应断开故障回路，从而保证***回路中有一路正常电源供给，实现车辆自动靠边停车或本车道紧急停车，确保司乘人身安全。同时，通过采用双供电装置、隔离部件6和主电池3的配电方案，既可以与现有的架构共同存在，不会对现有架构造成冲突，又可以以较低的成本、较短周期、较小更改量，应用于现有架构平台，满足整车自动驾驶对低压电网***的冗余需求。

本实用新型第二方面实施例提供一种自动驾驶车辆，如图5所示，该自动驾驶车辆20包括上述实施例提供的自动驾驶车辆冗余架构10。

在实施例中，自动驾驶车辆20可以为具有自动驾驶功能的纯电车辆或混动车辆。

根据本实用新型的自动驾驶车辆20，通过采用上述实施例提供的自动驾驶车辆冗余架构10，基于设置第一供电装置4和第二供电装置5，且第一供电装置4和第二供电装置5均与隔离部件6连接，以形成两路主电源回路，由此在隔离部件6导通时，可以由第一供电装置4与第二供电装置5共同为主电池3、自动驾驶***1以及辅助驾驶***2进行供电，满足自动驾驶车辆220的控制、转向、制动、灯光功能的电源冗余需求，同时通过隔离部件6对两路主电源回路进行诊断，当任一主电源回路出现故障时能快速切断故障回路，从而有效保证车辆低压电网中仍存在一路正常电源供给，有效解决因低压电网***故障使得自动驾驶车辆自主行车控制部件无法正常工作的问题，实现车辆自动靠边停车或本车道停车的目的，有效保障司乘人员的安全，提高驾驶安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，包括：

自动驾驶***、辅助驾驶***、主电池、第一供电装置、第二供电装置和隔离部件；

其中，所述主电池与所述自动驾驶***连接；

所述第一供电装置与所述主电池、所述自动驾驶***分别连接；

所述第二供电装置与所述辅助驾驶***连接；

所述隔离部件与所述第一供电装置、所述第二供电装置分别连接，用于控制所述第二供电装置与所述主电池、所述自动驾驶***的连通或断开，以及控制所述第一供电装置与所述辅助驾驶***的连通或断开；

其中，在所述隔离部件导通时，所述第一供电装置与所述第二供电装置共同为所述主电池、所述自动驾驶***以及所述辅助驾驶***供电。

2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，所述隔离部件分别与所述主电池、所述自动驾驶***以及所述辅助驾驶***连接。

3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，所述第一供电装置包括：

第一供电单元，用于输出第一电压信号；

第一直流变换器，所述第一直流变换器的输入端与所述第一供电单元连接，所述第一直流变换器的输出端与所述主电池、所述自动驾驶***分别连接，用于对所述第一电压信号进行直流转换。

4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，所述第二供电装置包括：

第二供电单元，用于输出第二电压信号；

第二直流变换器，所述第二直流变换器的输入端与所述第二供电单元连接，所述第二直流变换器的输出端与所述辅助驾驶***连接，用于对所述第二电压信号进行直流转换。

5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，所述第二供电装置为蓄电池。

6.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，还包括：

电池监控装置，与所述主电池连接，用于监测所述主电池的电压值、所述主电池与所述第一供电装置的连接回路是否导通，以及所述主电池与所述自动驾驶***的连接回路是否导通。

7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，

所述自动驾驶***包括常规负载、自动驾驶控制器、自动驾驶***传感器组、制动***以及转向***；

所述辅助驾驶***包括辅助驾驶控制器、辅助驾驶***传感器组、冗余制动***以及冗余转向***。

8.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，所述隔离部件包括：

隔离开关，所述隔离开关的第一端与所述第一供电装置连接，所述隔离开关的第二端与所述第二供电装置连接；

控制单元，所述控制单元与所述隔离开关连接，用于控制所述隔离开关的闭合或断开。

9.根据权利要求8所述的自动驾驶车辆冗余架构，其特征在于，

所述隔离部件还包括故障自诊断单元，所述故障自诊断单元与所述控制单元连接，用于输出故障自诊断信号；

所述控制单元还用于根据所述故障自诊断信号控制所述隔离开关的闭合或断开。

10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的自动驾驶车辆冗余架构。

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