汽车的电源系统及汽车、汽车的电源系统的控制方法与流程

1.本公开涉及汽车电源领域，特别涉及一种汽车的电源系统及汽车、汽车的电源系统的控制方法。


背景技术：

2.汽车电源系统主要用于在汽车使用过程中对整车的负载进行供电。随着人们对用车安全度及舒适度的要求不断提高，整车负载也在不断增加。因此，合理设计汽车的电源系统是保障整车所有负载安全可靠运行的基础。
3.相关技术中，汽车的电源系统包括高压电池、电压转换单元和蓄电池。电压转换单元的输入端与高压电池的输出端连接，电压转换单元的输出端用于与负载连接。蓄电池的输入端与电压转换单元的输入端连接，蓄电池的输出端用于与负载连接。
4.该电源系统中，电压转换单元和蓄电池同时为汽车的负载供电。当电压转换单元出现故障，例如，电压转换单元短路时，电压转换单元的输出端的电流变化较大。由于电压转换单元的输出端与蓄电池的输入端连接，电压转换单元的输出端的电流会影响蓄电池供电。当蓄电池出现故障时，例如，蓄电池短路时，蓄电池输入端的电流变化较大。由于蓄电池的输入端与电压转换单元的输出端连接，蓄电池输入端的电流会影响电压转换单元供电，使得电源系统的可靠性低。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种汽车的电源系统、控制方法和装置，能够提高电源系统的可靠性。所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种汽车的电源系统，所述电源系统包括：高压电池；电压转换单元，所述电压转换单元的输入端与所述高压电池的输出端连接；蓄电池，所述蓄电池的输入端与所述电压转换单元的输出端连接；隔离单元，所述隔离单元的第一输入端与所述电压转换单元的输出端连接，所述隔离单元的第二输入端与所述蓄电池的输出端连接，所述隔离单元的输出端用于与所述汽车的负载的电源端连接；所述隔离单元被配置为在所述电压转换单元和所述蓄电池中的一个出现故障时，断开与所述电压转换单元和所述蓄电池中故障的一个之间的连接。
7.可选地，所述隔离单元包括：第一开关，所述第一开关的第一端与所述电压转换单元的输出端连接，所述第一开关的第二端用于与所述负载的电源端连接；第二开关，所述第二开关的第一端与所述蓄电池的输出端连接，所述第二开关的第二端用于与所述负载的电源端连接；第一检测子单元，所述第一检测子单元的输入端与所述电压转换单元的输出端以及所述蓄电池的输出端连接，所述第一检测子单元用于检测所述电压转换单元的输出端以及所述蓄电池的输出端的第一电参数；第一控制子单元，所述第一控制子单元的信号输入端与所述第一检测子单元的输出端连接，所述第一控制子单元的控制信号输出端与所述第一开关的第三端以及所述第二开关的第三端连接；所述第一控制子单元被配置为根据所
述第一电参数，确定所述电压转换单元和所述蓄电池是否故障；响应于确定所述电压转换单元出现故障，控制所述第一开关断开，或者，响应于确定所述蓄电池出现故障，控制所述第二开关断开。
8.可选地，所述电源系统还包括：第一供电电路和第二供电电路；所述第一供电电路包括第三开关，所述第三开关的第一端与所述隔离单元的输出端连接，所述第三开关的第二端用于与所述第一类负载的电源端连接；所述第二供电电路包括第四开关，所述第四开关的第一端与所述隔离单元的输出端连接，所述第四开关的第二端用于与所述第二类负载的电源端连接；所述第一类负载的安全等级低于所述第二类负载的安全等级。
9.可选地，所述电源系统还包括：第二检测子单元和第二控制子单元；所述第二检测子单元的输入端与所述第三开关的第一端或第二端连接，以及与所述第四开关的第一端或第二端连接，所述第二检测子单元用于检测所述第一供电电路以及所述第二供电电路的第二电参数；所述第二控制子单元的信号输入端与所述第二检测子单元的输出端连接，所述第二控制子单元的控制信号输出端与所述第三开关的第三端以及所述第四开关的第三端连接；所述第二控制子单元被配置为，响应于确定所述第二电参数反应所述第一供电电路出现故障，控制所述第三开关断开，或者，响应于确定所述第二电参数反应所述第二供电电路出现故障，控制所述第四开关断开。
10.可选地，所述电源系统包括一个电器盒，所述隔离单元、所述第一供电电路、所述第二供电电路、所述第二检测子单元和所述第二控制子单元位于所述电器盒内部。
11.可选地，所述电源系统包括两个电器盒，每个所述电器盒内部均包括所述隔离单元、所述第一供电电路、所述第二供电电路、所述第二检测子单元和所述第二控制子单元。
12.第二方面，提供了一种汽车，所述汽车包括第一方面所述的汽车的电源系统。
13.第三方面，提供了一种汽车的电源控制方法，用于控制第一方面所述的电源系统，所述方法包括：获取所述电压转换单元的输出端和所述蓄电池的输出端的第一电参数；响应于确定所述第一电参数反应所述电压转换单元和所述蓄电池中的一个出现故障时，断开所述隔离单元与所述电压转换单元和所述蓄电池中故障的一个之间的连接。
14.可选地，所述响应于确定所述第一电参数反应所述电压转换单元和所述蓄电池中的一个出现故障时，断开所述隔离单元与所述电压转换单元和所述蓄电池中故障的一个之间的连接，包括：响应于确定所述第一电参数反应所述电压转换单元出现故障，控制所述第一开关断开；或者，响应于确定所述第一电参数反应所述蓄电池出现故障，控制所述第二开关断开。
15.可选地，所述方法还包括：获取所述第一供电电路以及所述第二供电电路的第二电参数；响应于确定所述第二电参数反应所述第一供电电路出现故障，控制所述第三开关断开；或者，响应于确定所述第二电参数反应所述第二供电电路出现故障，控制所述第四开关断开。
16.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
17.本公开实施例中，电压转换单元和蓄电池通过隔离单元为汽车的负载供电。当电压转换单元或蓄电池出现故障时，隔离单元能够断开故障的电压转换单元或者故障的蓄电池，这样，故障的电压转换单元不会影响蓄电池对负载进行供电，或者，故障的蓄电池不会影响电压转换单元对负载进行供电，从而提高了汽车的电源系统的可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本公开实施例提供的一种汽车的电源系统的结构示意图；
20.图2是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
21.图3是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
22.图4是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
23.图5是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
24.图6是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
25.图7是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图；
26.图8是本公开实施例提供的一种汽车的电源控制方法的流程图。
具体实施方式
27.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
28.图1是本公开实施例提供的一种汽车的电源系统的结构示意图，用于对汽车的负载进行供电。参见图1，该电源系统包括：高压电池10、电压转换单元20、蓄电池30和隔离单元40。
29.其中，高压电池10的电压一般为100～400v的高压，其输出电流能够达到300a。示例性地，高压电池10为锂离子动力电池。
30.电压转换单元20，电压转换单元20的输入端与高压电池10的输出端连接。
31.电压转换单元20用于对高压电池10的电压进行转换，以对整车的负载进行供电。电压转换单元20还用于对蓄电池30充电。示例性地，电压转换单元20为降压dc-dc(direct current-direct current converter，直流-直流转换器)。电压转换单元20用于将高压电池的高电压转换为12v。
32.电压转换单元20具有一定的安全等级要求，其供电能力至少达到asil-b级。并且，电压转换单元20的额定功率需要满足整个系统的需求，示例性地，电压转换单元20的额定功率大于2.5kw。
33.蓄电池30的输入端与电压转换单元20的输出端连接。示例性地，蓄电池30为12v。
34.隔离单元40的第一输入端与电压转换单元20的输出端连接，隔离单元40的第二输入端与蓄电池30的输出端连接，隔离单元40的输出端用于与汽车的负载50的电源端连接。
35.隔离单元40被配置为在电压转换单元20和蓄电池30中的一个出现故障时，断开与电压转换单元20和蓄电池30中故障的一个之间的连接。
36.在一些示例中，当电压转换单元20出现故障时，电压转换单元的输出端的电流变化较大，隔离单元40断开隔离单元40的第一输入端与电压转换单元20的输出端之间的连接。此时，未出现故障的蓄电池30继续为汽车的负载50供电。由于故障的电压转换单元20与隔离单元40之间的连接已经断开，故障的电压转换单元20的输出端的电流不会影响蓄电池
30为负载50供电。
37.在另一些示例中，当蓄电池30出现故障时，蓄电池输入端的电流变化较大，隔离单元40断开隔离单元40的第二输入端与蓄电池30的输出端之间的连接。此时，未发生故障的电压转换单元20继续为汽车的负载50供电。由于故障的蓄电池30与隔离单元40之间的连接已经断开，故障的蓄电池30的输入端的电流不会影响电压转换单元20为负载供电。
38.本公开实施例中，电压转换单元和蓄电池通过隔离单元为汽车的负载供电。当电压转换单元或蓄电池出现故障时，隔离单元能够断开故障的电压转换单元或者故障的蓄电池，这样，故障的电压转换单元不会影响蓄电池对负载进行供电，或者，故障的蓄电池不会影响电压转换单元对负载进行供电，从而提高了汽车的电源系统的可靠性。
39.可选地，如图2所示，本公开实施例中，电源系统包括两个隔离单元40。图2是本公开实施例提供的另一种汽车的电源系统的结构示意图，用于对汽车的负载进行供电。与图1所示的汽车的电源系统相比，图2所示的电源系统包括两个隔离单元40。
40.如图2所示，电压转换单元20的输入端与高压电池10的输出端连接，电压转换单元20的输出端与蓄电池30的输入端、两个隔离单元40的第一输入端连接。蓄电池30的输出端分别与两个隔离单元40的第二输出端连接。两个隔离单元40的输出端分别用于与负载50的电源端连接。
41.在其他的实施方式中，电压转换单元20包括第一电压转换子单元和第二电压转换子单元。第一电压转换子单元的输入端与高压电池10的输入端连接，第一电压转换子单元的输出端与隔离单元40的第一输入端连接。第二电压转换子单元的输入端与高压电池10的输入端连接，第二电压转换子单元的输出端与隔离单元40的第一输入端连接。
42.通过设置两个电压转换子单元，可以在其中一个电压转换子单元故障时，另一个电压转换子单元还能继续为蓄电池30充电以及为负载50供电。
43.本公开实施例中，设置两个隔离单元，可以形成两路供电电路对负载进行供电。这样，当其中一路供电电路出现故障时，例如，隔离单元故障、供电线断裂时，还能通过另一路供电电路为负载供电，进一步提高了汽车的电源系统的可靠性。
44.需要说明的是，本公开实施例中，对于低配无l3以上智能驾驶功能的电动汽车，可以按照图1所示的电源系统，采用一路供电电路为汽车的负载供电。对于高配l3以上智能驾驶的电动汽车，可以按照图2所示的电源系统，采用两路供电电路为汽车的负载供电。
45.可选地，如图3所示，本公开实施例中，隔离单元40包括第一开关41、第二开关42、第一检测子单元43和第一控制子单元44。
46.图3是本公开实施例提供的另一种电源系统的结构示意图，如图3所示，隔离单元40包括第一开关41、第二开关42、第一检测子单元43和第一控制子单元44。
47.其中，第一开关41的第一端与电压转换单元20的输出端连接，第一开关41的第二端用于与负载的电源端连接。
48.第二开关42的第一端与蓄电池30的输出端连接，第二开关42的第二端用于与负载50的电源端连接。
49.示例性地，第一开关41和第二开关42为三极管或者场效应管。
50.第一检测子单元43的输入端与电压转换单元20的输出端以及蓄电池30的输出端连接。第一检测子单元43用于检测电压转换单元20的输出端以及蓄电池30的输出端的第一
电参数。
51.第一控制子单元44的信号输入端与第一检测子单元43的输出端连接，第一控制子单元44的控制信号输出端与第一开关41的第三端以及第二开关42的第三端连接。
52.第一控制子单元44被配置为根据第一电参数，确定电压转换单元20和蓄电池30是否故障；响应于确定电压转换单元20出现故障，控制第一开关41断开，或者，响应于确定蓄电池30出现故障，控制第二开关42断开。
53.在一些示例中，第一控制子单元44被配置为电压转换单元20的输出端的第一电参数大于第一电参数阈值时，确定电压转换单元20出现故障，或者，蓄电池30的输出端的第一电参数大于第一电参数阈值时，确定蓄电池30出现故障。第一电参数阈值由相关技术人员根据实验确定，然后存储在第一控制子单元44中。示例性地，第一电参数包括电压转换单元20的输出端以及蓄电池30的输出端的电压或者电流。
54.本公开实施例中，隔离单元40的安全等级需要达到asil-b。隔离单元40中的第一检测子单元43和第一控制子单元44能够在短时间内快速检测出电压转换单元20和蓄电池30出现故障。并且，在电压转换单元20和蓄电池30出现故障时，第一控制子单元44发送电压转换单元20故障信息或者蓄电池30故障信息，以提示驾驶员电压转换单元20故障或者蓄电池30故障，尽快维修。
55.本公开实施例中，电压转换单元和蓄电池通过隔离单元为汽车的负载供电。当电压转换单元或蓄电池出现故障时，隔离单元能够断开故障的电压转换单元或者故障的蓄电池，这样，故障的电压转换单元不会影响蓄电池对负载进行供电，或者，故障的蓄电池不会影响电压转换单元对负载进行供电，从而提高了汽车的电源系统的可靠性。并且，当电压转换单元和蓄电池中的一个出现故障时，汽车的负载还能继续被供电，使得汽车能够继续行驶一段时间，例如3分钟到5分钟。驾驶员有足够的时间将故障的汽车开至安全地带，及时送去维修处理，提高了汽车的安全性和可靠性。
56.可选地，如图3所示，本公开实施例中，电源系统还包括ebs(electrical battery sensor，电池传感器)31。ebs 31安装在蓄电池30的负极桩头上。ebs31的电源线与蓄电池30的正极桩头连接。ebs 31用于实时监测蓄电池30的电量，并将蓄电池30电量信息上传至汽车的整车控制器(整车控制器未在图中示出)。整车控制器用于根据蓄电池30的电量信息控制电压转换单元20对蓄电池30进行充电。
57.可选地，如图4所示，本公开实施例中，电源系统还包括第一供电电路61和第二供电电路62。
58.图4是本公开实施例提供的另一种电源系统的结构示意图，如图4所示，第一供电电路61包括第三开关61a，第三开关61a的第一端与隔离单元40的输出端连接，第三开关61a的第二端用于第一类负载51的电源端连接。
59.第二供电电路62包括第四开关62a，第四开关62a的第一端与隔离单元40的输出端连接，第四开关62a的第二端用于与第二类负载52的电源端连接。
60.示例性地，第三开关61a和第四开关62a为三极管或者场效应管。第三开关61a和第四开关62a的规格根据连接的负载的电流特性和额定工作电流确定。
61.第一类负载51和第二类负载52的安全等级不同。第一类负载51的安全等级低于第二类负载52的安全等级。
62.汽车的asil(automotive safety integration level，汽车安全完整性等级)按照等级由低到高的顺序分为asil-a、asil-b、asil-c和asil-d。
63.第一类负载51为无功能安全等级要求负载，第一类负载51故障时，不影响汽车的正常行驶。示例性地，第一类负载的安全等级为asil-a。
64.示例性地，第一类负载51包括天窗、倒车灯、后除霜、鼓风机、空调压缩机、座椅加热设备、驾驶员座椅安全带指示灯、车门未关指示灯等。
65.第二类负载52为有功能安全等级要求负载，第二类负载52故障时，汽车将无法正常行驶。示例性地，第二类负载的安全等级为asil-b。
66.示例性地，第二类负载52包括eps(electric power steering，电子助力转向系统)、esp(electronic stability program，电子稳定系统)和adas(advanced driving assistance system，高级驾驶辅助系统)等。
67.如图4所示，本公开实施例中，电源系统还包括第二检测子单元63和第二控制子单元64。
68.其中，第二检测子单元63的输入端与第三开关61a的第一端或第二端连接，以及与第四开关62a的第一端或第二端连接。第二检测子单元63用于检测第一供电电路61以及第二供电电路62的第二电参数。
69.第二控制子单元64的信号输入端与第二检测子单元63的输出端连接，第二控制子单元64的控制信号输出端与第三开关61a的第三端以及第四开关62a的第三端连接。
70.第二控制子单元64被配置为，响应于确定第二电参数反应第一供电电路61出现故障，控制第三开关61a断开，或者，响应于确定第二电参数反应第二供电电路62出现故障，控制第四开关62a断开。
71.在一些示例中，第二控制子单元64被配置为第一供电电路61的第二电参数大于第二电参数阈值时，确定第一供电电路61出现故障，或者，第二供电电路62的第二电参数大于第二电参数阈值时，确定第二供电电路62出现故障。第二电参数阈值由相关技术人员根据实验确定，然后存储在第二控制子单元64中。第二电参数包括第一供电电路61和第二供电电路62的电流或电压。
72.本公开实施例中，第二检测子单元63和第二控制子单元64能够在短时间内快速检测出第一供电电路61和第二供电电路62的故障。并且，在第一供电电路61和第二供电电路62出现故障时，第二控制子单元64发送第一供电电路61故障信息或者第二供电电路62故障信息，以提示驾驶员第一供电电路61或第二供电电路62故障，尽快维修。
73.本公开实施例中，将汽车的负载划分为第一类负载和第二类负载，并且，第一类负载和第二类负载分别单独采用第一供电电路和第二供电电路进行供电。这样，第一类负载和第二类负载可以单独进行供电，第一类负载故障时，不会影响第二负载的正常使用，进一步提高了电源系统的可靠性。
74.在一些实施方式中，第三开关61a的数量与第一类负载51的数量相同，也即是，每一个第三开关61a对应连接一个第一类负载51。第四开关62a的数量与第二类负载52的数量相同，也即是，每一个第四开关62a对应连接一个第二类负载52。可实现对每个第一类负载51和每个第二类负载52的供电进行单独控制。
75.在另一些实施方式中，电源系统还包括第五开关65和第六开关66。图5是本公开实
施例提供的另一种电源系统的结构示意图，如图5所示，每个第三开关61a的第二端与至少两个第五开关65的第一端连接，每个第五开关65的第二端与一个第一类负载51的电源端连接。每个第四开关62a的第二端与至少两个第六开关66的第一端连接，每个第六开关66的第二端与一个第二类负载51的电源端连接。
76.在一些示例中，第二检测子单元63还用于检测每个第五开关65所在支路的电压或电流。第二控制子单元64还用于根据每个第五开关65所在支路的电压或电流控制每个第五开关65的通断，以实现对每个第一类负载51的供电进行单独控制。第二检测子单元63还用于检测每个第六开关66所在支路的电压或电流。第二控制子单元64还用于根据每个第六开关66所在支路的电压或电流控制每个第六开关66的通断，以实现对每个第二类负载52的供电进行单独控制。
77.在另一些示例中，可以采用单独的第三检测子单元检测每个第五开关65所在支路的电压或电流、每个第六开关66所在支路的电压或电流，以及采用单独的第三控制子单元根据每个第五开关65所在支路的电压或电流控制每个第五开关65的通断、根据每个第六开关66所在支路的电压或电流控制每个第六开关66的通断(图中未示出)。
78.示例性地，第二控制子单元和第二控制子单元为zcu(zonal ecu，区域控制器)
79.可选地，本公开实施例中，电源系统还包括保险盒60。如图4和图5所示，第三开关61、第四开关62、第二检测子单元63和第二控制子单元64均位于保险盒60内。
80.可选地，如图6所示，本公开实施例中，电源系统包括一个电器盒70。图7是本公开实施例提供的另一种电源系统的结构示意图，如图7所示，隔离单元40、保险盒60位于电器盒70内部。
81.将隔离单元和保险盒设置在电器盒内，一方面可以减小隔离单元和保险盒的占用空间，使汽车的电源系统的集成度高；另一方面，可以对隔离单元和保险盒提供保护作用。
82.可选地，如图7所示，本公开实施例中，电源系统包括两个电器盒70。每个电器盒70内部均包括隔离单元40、保险盒60。
83.在一些示例中，两个电器盒70的输出端连接相同的第一类负载51和第二类负载52。两个电器盒70的输入功率相同。
84.在另一些示例中，两个电器盒70的输出端连接不相同的第一类负载51和第二类负载52。两个电器盒70的输入功率不相同。在一些示例中，其中一个电器盒70的输出端连接第一类负载51和第二类负载52，另一个电器盒70的输出端连接第二类负载52。在另一些示例中，其中一个电器盒70的输出端连接第一类负载51和第二类负载52，另一个电器盒70的输出端连接第二类负载52和部分第一类负载51。
85.通过设置两个电器盒，可以形成两路供电电路对负载进行供电。这样，当其中一路供电电路出现故障时，例如，供电线断裂时，还能通过另一路供电电路为负载供电，使得电源系统的供电能力到达asil-d，进一步提高了汽车的电源系统的可靠性。
86.需要说明的是，本公开实施例中，对于低配无l3以上智能驾驶功能的电动汽车，可以按照图6所示的实施例，采用一路供电电路为汽车的负载供电。对于高配l3以上智能驾驶的电动汽车，可以按照图7所示的实施例，采用两路供电电路为汽车的负载供电。
87.本公开实施例还提供了一种汽车，包括图1至图7任一幅所述的汽车的电源系统。
88.本公开实施例还提供了一种汽车的电源控制方法。图8是本公开实施例提供的一
种汽车的电源控制方法的流程图，用于控制图1至图7所示的电源系统为汽车的负载进行供电，该方法包括：
89.在步骤101中，获取电压转换单元的输出端和蓄电池的输出端的第一电参数。
90.第一电参数的相关内容，参见图3所示的实施例，在此省略详细描述。
91.在步骤102中，响应于确定第一电参数反应电压转换单元和蓄电池中的一个出现故障时，断开隔离单元与电压转换单元和蓄电池中故障的一个之间的连接。
92.在一些实施方式中，步骤102包括：响应于确定第一电参数反应电压转换单元出现故障，控制第一开关断开；或者，响应于确定第一电参数反应蓄电池出现故障，控制第二开关断开。
93.本公开实施例中，电压转换单元和蓄电池通过隔离单元为汽车的负载供电。当电压转换单元或蓄电池出现故障时，能够断开故障的电压转换单元或者故障的蓄电池，这样，故障的电压转换单元不会影响蓄电池对负载进行供电，或者，故障的蓄电池不会影响电压转换单元对负载进行供电，从而提高了汽车的电源系统的可靠性。
94.可选地，本公开实施例中，电源系统的控制方法还包括：获取第一供电电路以及第二供电电路的第二电参数；响应于确定第二电参数反应第一供电电路出现故障，控制第三开关断开；或者，响应于确定第二电参数反应第二供电电路出现故障，控制第四开关断开。
95.第二电参数的相关内容，参见图4所示的实施例，在此省略详细描述。
96.以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。