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CN114243894A - 车辆及其供电系统 - Google Patents

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CN114243894A
CN114243894A CN202210094928.5A CN202210094928A CN114243894A CN 114243894 A CN114243894 A CN 114243894A CN 202210094928 A CN202210094928 A CN 202210094928A CN 114243894 A CN114243894 A CN 114243894A
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power
supply subsystem
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张雷
赵红杰
蔡德暄
李鹏
唐善政
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Youpao Automotive Technology Shanghai Co Ltd
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Abstract

一种车辆及其供电系统。所述供电系统包括：第一供电子系统及第二供电子系统；所述第一供电子系统，用于为车辆的第一部分用电设备进行供电；所述第二供电子系统，用于为车辆的第二部分用电设备进行供电；其中：所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接；所述备用供电线束在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通。采用上述方案，可以尽量减小车辆蓄电池故障对车辆运行的影响。

Description

车辆及其供电系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种车辆及其供电系统。
背景技术
现有车辆中，要么采用分布式电气架构进行供电，要么采用域集中式电气架构进行供电。其中，所谓分布式电气架构，即该车辆每增加一项功能，都需要增加一个控制器，由车辆蓄电池分别对每个控制器进行供电。所谓域集中式电气架构，即将车辆的所有控制功能集中于几个大控制器中，由车辆蓄电池对这几个控制器进行供电。
然而，无论是采用分布式电气架构进行供电，还是采用域集中式电气架构进行供电，一旦车辆蓄电池出现故障，便会影响车辆运行。
发明内容
本发明要解决的问题是：对车辆进行供电，尽量减小车辆供电系统故障对车辆运行的影响。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种车辆供电系统，所述供电系统包括：第一供电子系统及第二供电子系统；所述第一供电子系统，用于为车辆的第一部分用电设备进行供电；所述第二供电子系统，用于为车辆的第二部分用电设备进行供电；其中：
所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接；所述备用供电线束在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通。
可选地，所述第一供电子系统包括：第一直流转换器、第一蓄电池及第一电源分配器；其中，所述第一直流转换器及所述第一蓄电池，通过所述第一电源分配器，对所述第一部分用电设备进行并联供电。
可选地，所述第一电源分配器包括：第一通断控制模块，适于在所述第一供电子系统正常工作时，切断所述备用供电线束，以及在所述第一供电子系统发生故障时，物理隔离所述第一直流转换器及所述第一蓄电池，并接通所述备用供电线束，由所述第二供电子系统为所述第一部分用电设备中第一预设ASIL等级以上的用电设备进行供电。
可选地，所述第一预设ASIL等级为ASIL D等级。
可选地，所述第二供电子系统包括：第二直流转换器、第二蓄电池及第二电源分配器；其中，所述第二直流转换器及所述第二蓄电池，通过所述第二电源分配器，对所述第二部分用电设备进行并联供电。
可选地，所述第二电源分配器包括：第二通断控制模块，适于在所述第二供电子系统正常工作时，切断所述备用供电线束，以及在所述第二供电子系统发生故障时，物理隔离所述第二直流转换器及所述第二蓄电池，并接通所述备用供电线束，由所述第一供电子系统为所述第二部分用电设备中第二预设ASIL等级以上的用电设备进行供电。
可选地，所述第二预设ASIL等级为ASIL D等级。
可选地，所述第二部分用电设备，包括：后区域控制器及车辆后舱的其它用电设备。
可选地，所述第一部分用电设备，包括：整车域控制器、前区域控制器、右区域控制器及左区域控制器。
本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述实施例中任一种所述的车辆供电系统。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：
应用本发明的方案，车辆供电系统中设置有第一供电子系统及第二供电子系统，由此可以独立分区域对车辆的不同用电设备进行供电，通过调整供电子系统的位置，可以降低整车线束成本，避免了电源与用电设备的远距离供电，提升系统可靠性。并且，所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接。由于所述备用供电线束可以在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通，由此可以在其中一个供电子系统发生故障时，对供电进行冗余备份，满足冗余供电需求，减小对车辆运行的影响。
附图说明
图1是本发明实施例中一种车辆供电系统的拓扑示意图。
具体实施方式
目前，现有车辆中，要么采用分布式电气架构进行供电，要么采用域集中式电气架构进行供电。然而，无论是采用分布式电气架构进行供电，还是采用域集中式电气架构进行供电，一旦车辆蓄电池出现故障，便会影响车辆运行。
针对上述问题，本发明实施例提供了一种车辆供电系统，车辆供电系统中设置有第一供电子系统及第二供电子系统，所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接。由于所述备用供电线束可以在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通，由此可以在其中一个供电子系统发生故障时，对供电进行冗余备份，满足冗余供电需求，减小对车辆运行的影响。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。
本发明实施例提供了一种车辆供电系统，所述车辆供电系统可以包括：第一供电子系统及第二供电子系统；所述第一供电子系统，用于为车辆的第一部分用电设备进行供电；所述第二供电子系统，用于为车辆的第二部分用电设备进行供电。其中，所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接；所述备用供电线束在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通。
在具体实施中，在所述第一供电子系统及第二供电子系统正常工作时，所述备用供电线束是断开状态。在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时，所述备用供电线束接通。
具体地，当所述第一供电子系统故障时，所述备用供电线束接通，从而所述第一供电子系统可以为所述第一部分用电设备中部分或全部进行供电。当所述第二供电子系统故障时，所述备用供电线束接通，从而所述第二供电子系统可以为所述第二部分用电设备中部分或全部进行供电。
第一供电子系统及第二供电子系统，分别作为车辆内用电设备独立的供电来源，可以对集中式电气架构的低压供电采用不同区域分别供电的方法，又可以分别作为对方的冗余备份，对整车电源分配进行区域化平衡。相较于传统的供电方式，既能充分满足电气系统的冗余供电需求，又能够很好的控制电源分配和线束的成本。
在具体实施中，车辆中的用电设备具体选择哪个供电子系统进行供电，可以根据自身在车辆中的位置，与第一供电子系统及第二供电子系统之间的距离进行选择。比如，当距离第一供电子系统较近时，可以选择第一供电子系统为其供电。当距离第二供电子系统较近时，可以选择第二供电子系统为其供电。
在本发明的一实施例中，可以将车辆前舱及左右两侧的用电设备，与第一供电子系统连接，由第一供电子系统进行供电。而将车辆后舱内的用电设备，与第二供电子系统连接，由第二供电子系统进行供电。
在本发明的一实施例中，可以在车辆的不同区域设置不同域控制器进行控制，每个域内的硬件进行单独控制。每个区域内，可能设置有相应的传感器，来采集相应的信息。所述区域控制器，可以基于各区域内硬件资源，对所在区域内的执行器进行控制，进而实现相应的功能。其中，每个区域控制器可实现的功能数量均为两个以上。
在具体实施中，所述车辆供电系统还可以包括整车域控制器。所述整车域控制器，主要完成有几个功能：进行接收与转发整车网络信号，实现与各区域控制器的网络通信；进行整车数据融合与分析；数据文件存储；信息安全；诊断与远程刷新等。整车域控制器的设置，是为了实现各个区域控制器的网络通信和网络拓扑，并承担强大分析与计算功能，是整车控制器的核心。所述区域控制器为所在区域内唯一进行功能控制的控制器，能够与整车域控制器之间进行信息传输。
相对于现有分布式电气架构不再设置具有单一控制功能的控制器，任一区域控制器均可以实现两个以上功能，由此可以大大减少车内控制器的数量，节约车内控制器布置空间，降低线束连接难度。相对于域集中式电气架构，各个区域控制器的设置，可以将整车大算力需求更好地集中在整车域控制器，提升区域控制器的标准化，更好地满足车辆需求。
在具体实施中，所述整车域控制器可以为车载终端，例如车载电脑。远程控制时，远程控制端(例如手机)可以通过与整车域控制器进行连接，在需要区域控制器控制实现时，整车域控制器可以通过以太网，与不同的区域控制器进行通信，以达到数据的传递及融合，以及实现远程控制。
在具体实施中，所述区域控制器通过其它区域控制器与所述整车域控制器连接，或者直接与所述整车域控制器连接。当所述区域控制器通过其它区域控制器与所述整车域控制器连接时，所述区域控制器仅能通过其它区域控制器得到所述整车域控制器传输的信息。当所述区域控制器直接与所述整车域控制器连接时，所述区域控制器仅能通过所述整车域控制器得到其它区域控制器传输的信息。
在具体实施中，所述区域控制器，可以基于获取信息，对所在区域内的执行器进行驱动，以实现相应功能，所述获取信息，可以为整车域控制器传输给该区域控制器的信息，也可以为所在控制子系统内信息采集器所采集的信息，还可以为其它区域控制器传输给该区域控制器的信息，具体不作限制。
需要说明的是，在具体实施中，整个车辆系统的部分区域控制器，可以直接与整车域控制器连接，另一部分区域控制器可以通过其它区域控制器与整车域控制器连接。每个区域控制器与整车域控制器之间的连接方式，可以相同，也可以不同。
在具体实施中，可以根据车辆内各硬件的空间位置将车辆划分多个区域，并在每个区域设置区域控制器。
例如，参照图1，可以将车辆前舱内的硬件作为一个区域，并设置前区域控制器11。将车辆后舱内的硬件作为一个区域，并设置后区域控制器12。将车辆左侧的硬件作为一个区域，并设置左区域控制器13。将车辆右侧的硬件作为一个区域，并设置右区域控制器14。整车域控制器10可以与前区域控制器11及后区域控制器12直接通信，并通过前区域控制器11与左区域控制器 13及右区域控制器14通信。
在具体实施中，车辆前舱内的硬件可以包括：实现能量存储系统和驱动系统所有功能需要的动力硬件资源，实现底盘制动系统、转向系统、悬架系统和前灯、雨刮洗涤系统所有功能需要的前舱硬件资源，实现智能座舱系统所有功能需要的仪表台硬件资源，实现制冷系统和制热系统所有功能需要的空调硬件资源，实现驾驶员座椅、副驾驶员座椅和后排座椅所有功能需要的座椅硬件资源，实现天窗系统和顶灯系统所有功能需要的前车顶硬件资源等。
前区域控制器11可以控制动力硬件资源，实现整车高压能量和驱动功能。前区域控制器11可以控制前舱硬件资源，实现整车制动、转向、悬架、前灯、雨刮、洗涤功能。前区域控制器11可以控制空调硬件资源，实现整车制冷和制热功能。前区域控制器11可以控制前车顶硬件资源，实现天窗和顶灯等功能。
在具体实施中，车辆后舱内的硬件可以包括：实现整车车联网所有功能需要的后车顶硬件资源，实现后灯、尾门、被动安全、主动安全、自动驾驶、泊车辅助等系统所有功能需要的后车身硬件资源等。所述后区域控制器12，控制后车顶区域的硬件，实现整车车联网功能。所述后区域控制器12控制后车身区域的硬件，实现后灯、尾门门锁、被动安全、主动安全、自动驾驶、泊车辅助等功能
在具体实施中，车辆左侧的硬件可以包括：实现左前门和左后门所有功能需要的左门硬件资源。所述左区域控制器13可以控制左门区域的硬件，实现整车左边门车窗、门锁等功能。
在具体实施中，车辆右侧的硬件可以包括：实现右前门和右后门所有功能需要的硬件资源。所述右区域控制器13可以控制右门区域的硬件，实现整车右边门车窗、门锁等功能。
需要说明的是，所述车辆中区域控制器的设置，包括但不限于上述实施例中的描述，具体不作限制。
在具体实施中，所述第一部分用电设备，可以为车辆前舱附近的用电设备，具体可以包括：整车域控制器10、前区域控制器11、右区域控制器14 及左区域控制器13。当然，所述第一部分用电设备还可以包括除上述控制器外的其它用电设备。
所述第二部分用电设备，可以为车辆后舱附近的用电设备，具体可以包括后区域控制器12及车辆后舱的其它用电设备(即后用电设备17)。所述第二部分用电设备为车辆中所有用电设备中除第一部分用电设备外的剩余用电设备。
参照图1，所述第一供电子系统15，对整车域控制器10、前区域控制器 11、右区域控制器14及左区域控制器13进行供电。同时，通过备用供电线束1，同第二供电子系统16进行连接，第二供电子系统16对后区域控制器 12及后用电设备17供电。
在具体实施中，参照图1，所述第一供电子系统15可以包括：第一直流转换器151、第一蓄电池152及第一电源分配器153；其中，所述第一直流转换器151及所述第一蓄电池152，通过所述第一电源分配器153，对所述第一部分用电设备进行并联供电。
在具体实施中，第一直流转换器151作为整车高压电池电压输出的变压器，将高压电池的电能转换成车辆电气系统所需的低压(例如12V)进行供电。第一直流转换器151可以为第一蓄电池152进行充电，也可以与第一蓄电池152共同作为第一部分用电设备的电源。第一电源分配器153可以为保险丝盒，由此可以对第一蓄电池152进行用电保护，并通过不同的供电线束连接不同的用电设备。
在具体实施中，参照图1，所述第二供电子系统16可以包括：第二直流 转换器161、第二蓄电池162及第二电源分配器163；其中，所述第二直流转 换器161及所述第二蓄电池162，通过所述第二电源分配器163，对所述第二 部分用电设备进行并联供电。
在具体实施中，第二直流转换器161作为整车高压电池电压输出的变压器，将高压电池的电能转换成车辆电气系统所需的低压(例如12V)进行供电。第二直流转换器161可以为第二蓄电池162进行充电，也可以与第二蓄电池162共同作为第二部分用电设备的电源。第二电源分配器163可以为保险丝盒，由此可以对第二蓄电池162进行用电保护，并通过不同的供电线束连接不同的用电设备。
在具体实施中，可以根据高级自动驾驶场景及功能安全需求，对区域控制器的汽车安全完整性等级(Automotive Safety Integration Level，ASIL)进行设置。其中，ASIL共有四个等级，分别为A、B、C、D，其中A是最低的等级，D是最高的等级。
在实际应用中，可将部分区域控制器定义为ASIL D等级要求。对于ASIL D等级要求的控制器，需要进行冗余供电，以预防单点失效故障，
在本发明的一实施例中，参照图1，所述第一电源分配器153可以包括：第一通断控制模块(未示出)，适于在所述第一供电子系统15正常工作时，切断所述备用供电线束1，以及在所述第一供电子系统15发生故障时，物理隔离所述第一直流转换器151及所述第一蓄电池152，并接通所述备用供电线束1，由所述第二供电子系统16为所述第一部分用电设备中第一预设ASIL 等级以上的用电设备进行供电。
在本发明的一实施例中，所述第二电源分配器163可以包括：第二通断控制模块(未示出)，适于在所述第二供电子系统16正常工作时，切断所述备用供电线束1，以及在所述第二供电子系统16发生故障时，物理隔离所述第二直流转换器161及所述第二蓄电池162，并接通所述备用供电线束1，由所述第一供电子系统15为所述第二部分用电设备中第二预设ASIL等级以上的用电设备进行供电。
在具体实施中，所述第一预设ASIL等级及第二预设ASIL等级，可以根据实际需求进行设置。也就是说，不同的用电设备可根据系统需求来确定是否需要冗余供电。
例如，在图1中，当车辆包括整车域控制器10、前区域控制器11、后区域控制器12、左区域控制器13、右区域控制器14时，为了保证车辆运行，整车域控制器10、前区域控制器11及后区域控制器12通常需要满足ASIL D 等级，而左区域控制器13及右区域控制器14满足ASIL B等级。车辆运行需要优先满足ASIL D等级的控制器的供电需求。此时，所述第一预设ASIL等级及第二预设ASIL为ASIL D等级。
由此在紧急状态下，比如，第一供电子系统15发生故障时，由第一电源分配器153切断第一直流转换器151及所述第一蓄电池152，实现故障系统的物理隔离，并将备用供电线束1接通，对前区域控制器11和整车域控制器进行供电。在第二供电子系统16发生故障时，由第二电源分配器163切断第二直流转换器161及所述第二蓄电池162，实现故障系统的物理隔离，并将备用供电线束1接通，车辆后部的后区域控制器12由第一供电子系统15进行供电。
在具体实施中，第一电源分配器153及第二电源分配器163，可以通过检测所述第一供电子系统15及第二供电子系统16的输出电压或电流是否达到预设阈值的方式，来检测第一供电子系统15及第二供电子系统16是否失效。
需要说明的是，在具体实施中，用于控制备用供电线束1通断的通断控制模块，可以独立于第一电源分配器153及第二电源分配器163设置，而不集成于第一电源分配器153及第二电源分配器163内部。该通断控制模块可以同时具有第一通断控制模块及第二通断控制模块的功能，即无论是第一供电子系统15发生故障，还是第二供电子系统16发生故障，均将备用供电线束接通。
本发明实施例还提供了一种车辆，所述车辆包括上述实施例中的车辆供电系统。
在具体实施中，所述车辆可以包括任何需要通过控制器控制才能实现相应功能的车辆。通过将车辆的整车区域进行划分，从而在不同的区域，使用不同的区域控制器进行控制。
本发明的方案，是针对整车集中式电气架构的整车低压冗余供电设计方法，满足高级自动驾驶场景和功能安全等级的要求，对集中式电气架构的低压供电采用不同区域分别供电的方法，独立的供电来源又分别作为对方的冗余备份，对整车电源分配进行区域化平衡，相较于传统的供电方式，既能充分满足电气系统的冗余供电需求，又能够很好的控制电源分配和线束的成本。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种车辆供电系统，其特征在于，包括：第一供电子系统及第二供电子系统；所述第一供电子系统，用于为车辆的第一部分用电设备进行供电；所述第二供电子系统，用于为车辆的第二部分用电设备进行供电；其中：
所述第一供电子系统及所述第二供电子系统通过备用供电线束连接；所述备用供电线束在所述第一供电子系统或第二供电子系统发生故障时接通。
2.如权利要求1所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第一供电子系统包括：第一直流转换器、第一蓄电池及第一电源分配器；其中，所述第一直流转换器及所述第一蓄电池，通过所述第一电源分配器，对所述第一部分用电设备进行并联供电。
3.如权利要求2所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第一电源分配器包括：第一通断控制模块，适于在所述第一供电子系统正常工作时，切断所述备用供电线束，以及在所述第一供电子系统发生故障时，物理隔离所述第一直流转换器及所述第一蓄电池，并接通所述备用供电线束，由所述第二供电子系统为所述第一部分用电设备中第一预设ASIL等级以上的用电设备进行供电。
4.如权利要求3所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第一预设ASIL等级为ASIL D等级。
5.如权利要求1所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第二供电子系统包括：第二直流转换器、第二蓄电池及第二电源分配器；其中，所述第二直流转换器及所述第二蓄电池，通过所述第二电源分配器，对所述第二部分用电设备进行并联供电。
6.如权利要求5所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第二电源分配器包括：第二通断控制模块，适于在所述第二供电子系统正常工作时，切断所述备用供电线束，以及在所述第二供电子系统发生故障时，物理隔离所述第二直流转换器及所述第二蓄电池，并接通所述备用供电线束，由所述第一供电子系统为所述第二部分用电设备中第二预设ASIL等级以上的用电设备进行供电。
7.如权利要求6所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第二预设ASIL等级为ASIL D等级。
8.如权利要求1所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第二部分用电设备，包括：后区域控制器及车辆后舱的其它用电设备。
9.如权利要求1所述的车辆供电系统，其特征在于，所述第一部分用电设备，包括：整车域控制器、前区域控制器、右区域控制器及左区域控制器。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的车辆供电系统。
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