【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及用于电动车辆的电力供应和分配系统以及用于操作电动车辆的供电系统的方法。更具体地，本公开内容涉及在独立权利要求前序部分中限定的用于电动车辆的电力供应和分配系统以及用于操作电动车辆的供电系统的方法。
技术介绍
1、在所有电动车辆和传统车辆中，(包括12v电池充电的)电气ecu和电气部件由12v交流发电机或者dc-dc转换器供电，该dc-dc转换器将电力从高压侧(800/400/48v)转换到低压侧(12v)。所述的交流发电机和该dcdc(转换器)将总是被额定为最大功率输出。由于汽车行业和几乎所有的oem都在朝不断提高汽车电气化水平的方向发展，这将增加每辆车中电气元件的数量。这意味着电流消耗的增加和对供电系统的更高要求。此外，不同级别的自动驾驶系统或高级驾驶员辅助系统(adas)的引入也增加了对高dcdc性能和功率可用性的要求。如果dcdc的功率(capacity rate)不足，就会导致12v电池在行驶过程中电量流失从而缩短使用寿命，甚至在电池完全耗尽的最坏情况下丧失其功能。
2、现代电动车辆中的12v电池，仅在如下情形下被使用，即，所述dcdc关断的停车时(以使用娱乐性便利负载)；在车辆启动期间和所述dcdc故障时使用以确保让车辆安全地停下。
3、dcdc的额定功率大小总是受到尺寸(受安装影响/可用位置有限)和成本的限制。此外，dcdc的功率应该能够确保和覆盖在不同气候条件下驾驶期间的所有电负载消耗。
4、因此，业界需要更好的车辆供电系统，以在提高安全性的同时减少对尺寸过大和价格昂
技术实现思路
1、本公开内容的目的是减轻、缓和或消除现有技术中已认识到的上述缺陷和缺点中的一个或多个，并至少解决上述问题。
2、根据第一方面，提供了一种用于电动车辆的电力供应和分配系统，包括：连接至第一dc-dc转换器和第二dc-dc转换器的高电压电源，第一dc-dc转换器和第二dc-dc转换器中的每一者分别产生低压直流电到用于第一组关键低压设备的第一主供电线和用于第二组关键低压设备的第二主供电线；其中，第一主供电线和第二主供电线经由双背靠背开关单元并联连接至可变电负载，所述双背靠背开关包括第一背靠背开关和第二背靠背开关，第一背靠背开关和第二背靠背开关中的每一者由至少第一微控制器单元单独控制。
3、这一实施方式的一个优点在于，可变电负载(包括对车辆安全性不重要的低压设备)被集中到自己的母线上，该母线可以在电力不足(即由于部分电池故障)的情况下脱离，使得剩余的电力可以用于连接到第一主供电线和第二主供电线的对于安全性而言关键的低压设备。由此还可以降低dc-dc转换器的最大额定值。这转而又将降低车辆的成本和重量，也减少了用于生产车辆的环境足迹。
4、然而，所述双背靠背开关可以由任何的背靠背开关制成，所述背靠背开关由两个相同或相似的元件串联连接组成，以提高故障安全性。最简单的背靠背开关可以由串联的两个简单的机电开关制成，而非常快速且更先进的背靠背开关则可以由串联的两个mosfet背靠背制成。第一背靠背开关和第二背靠背开关可以通过多种方式构造来实现上述的故障安全。然而，就本公开内容的概念而言，任何适合所述电动车辆电力供应和分配系统额定功率的背靠背开关都可以用于第一背靠背开关和第二背靠背开关，只要第一背靠背开关和第二背靠背开关可以由所述至少第一微控制器单元控制即可。
5、根据一些实施方式，所述至少第一微控制器单元，接收分别来自中央电子单元和/或车辆控制单元的关于第一主供电线和第二主供电线的电力供应可用性状态的输入。
6、由于可变电负载能够在每个时间点连接至具有容量的dc-dc转换器，因此也可以降低dc-dc转换器的最大额定值。现有技术的负载控制不能以可控且足够快的方式执行负载控制。它们只能请求较小的电负载以限制其电流消耗和功能性。很难判断这种限制是否成功，而完全禁用负载是不可行的。现有技术的减少负载的解决方案既不能为关键负载提供电力，也不能以充分的方式处理(使用)双电源系统。
7、然而，本文公开的解决方案可以根据dcdc的功率可用性，在两条供电线之间容易地移动这些可变电负载的电流消耗。这将在系统中实现充分的功率平衡和更好的控制。在电气故障等不良情况下，通过减少或断开缺陷供电线上的可变电负载，dcdc将留下更多的功率容量，从而为更关键的、与安全相关的电负载诸如自动驾驶系统、制动和转向功能供电，这些负载仅依赖于电力和能量。
8、根据一些实施方式，包括第二微控制器单元，其中，第一背靠背开关由至少第一微控制器单元控制，并且第二背靠背开关由第二微控制器单元控制。
9、这种解决方案的优点在于，由于第一背靠背开关和第二背靠背开关是单独控制的，电力供应和分配系统的冗余度更高。这将使得汽车安全完整性等级(asil)的级别提高。
10、根据一些实施方式，第一微控制器单元和第二微控制器单元内置于所述双背靠背开关单元中。
11、这样做的优点是电力供应和分配系统更加坚固和耐用，并减少了组件数量。组件数量的减少也使得车辆更易于组装，节省了时间、成本并保护了环境。
12、根据一些实施方式，所述双背靠背开关中的第一背靠背开关和第二背靠背开关被布置成满足高的asil等级。
13、根据第二方面，提供了一种用于操作根据第一方面的电动车辆的供电系统的方法，包括以下步骤：在所述至少第一微控制器单元处，平衡第一主供电线和第二主供电线之间的可变电负载的载荷。通过这种方式，可以降低所述dc-dc转换器的最大额定值，进而降低车辆的成本和重量，也降低了用于生产车辆的环境足迹。
14、根据一些实施方式，所述方法包括以下步骤：在至少第一微控制器单元处计算来自第一dc-dc转换器和第二dc-dc转换器的功率可用性，并基于计算出的各自的功率可用性控制第一背靠背开关和第二背靠背开关。这一实施方式的优点在于，进一步提高了电力资源的优化效果。dc-dc转换器的最大额定值能够降低，这转而降低了车辆的成本和重量，也减少了车辆生产的环境足迹。
15、根据一些实施方式，该方法包括以下步骤：在所述至少第一微控制器单元处，控制第一背靠背开关和第二背靠背开关不同时闭合。一个优点在于该系统中避免了短路。
16、根据一些实施方式，所述方法包括以下步骤：在第一主供电线或第二主供电线发生故障时，将可变电负载从发生故障的主供电线上断开。这样做的优点是负载优化，使得对于安全性而言关键的设备将能够使用来自故障供电线的所有剩余电力。
17、根据一些实施方式，所述至少第一微控制器单元被设置为当第一主供电线和/或第二主供电线发生故障时，将可变电负载从第一主供电线和第二主供电线断开。本实施方式的优点在于，至可变电负载的电力被完全切断，因此对于安全性而言关键的设备将能够使用来自所述发生故障的第一主供电线和/或发生故障的第二主供电线的所有剩余电力。
18、第二方面的效果和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于电动车辆的电力供应和分配系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的电力供应系统(1)，其中，所述至少第一微控制器单元(MCU1)分别从中央电子单元和/或车辆控制单元接收关于第一主供电线(PS1)和第二主供电线(PS2)的电力供应可用性状态的输入。
3.根据权利要求1或2所述的电力供应系统(1)，还包括第二微控制器单元(MCU2)，其中，第一背靠背开关(SW1)和第二背靠背开关(SW2)由所述至少第一微控制器单元(MCU1)控制。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电力供应系统(1)，其中，第一微控制器单元和第二微控制器单元内置于所述双背靠背开关单元(SW)中。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电力供应系统(1)，其中，所述双背靠背开关(SW)中的第一背靠背开关(SW1)和第二背靠背开关(SW2)满足高ASIL等级。
6.一种用于操作根据前述权利要求中任一项所述的用于电动车辆的电力供应系统(1)的方法，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于操作电力供应系统(1)的方法，还包括以下步骤：
8.根据权利要求6或7所述的用于操作电力供应系统(1)的方法，还包括以下步骤：
9.根据权利要求6-8中任一项所述的用于操作电力供应系统(1)的方法，还包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的用于操作电力供应系统(1)的方法，其中，所述至少第一微控制器单元(MCU1)被设置为在第一主供电线(PS1)和/或第二主供电线(PS2)发生故障时，执行步骤(S5)以将所述可变电负载(VEL)与第一主供电线(PS1)和第二主供电线(PS2)断开。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于电动车辆的电力供应和分配系统(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的电力供应系统(1)，其中，所述至少第一微控制器单元(mcu1)分别从中央电子单元和/或车辆控制单元接收关于第一主供电线(ps1)和第二主供电线(ps2)的电力供应可用性状态的输入。
3.根据权利要求1或2所述的电力供应系统(1)，还包括第二微控制器单元(mcu2)，其中，第一背靠背开关(sw1)和第二背靠背开关(sw2)由所述至少第一微控制器单元(mcu1)控制。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的电力供应系统(1)，其中，第一微控制器单元和第二微控制器单元内置于所述双背靠背开关单元(sw)中。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的电力供应系统(1)，其中，所述双背靠背开关(sw)中的第一背靠背开关...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·索拉尼，F·费蒂尤，N·霍格伦德，L·弗兰森，
申请(专利权)人：宁波吉利汽车研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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