用于向电力系统内集成冗余母线架构的系统及方法技术方案

本公开涉及车辆电力系统。在一些实施例中，所述车辆电力系统可包含耦合至相应低功率电池的多个冗余低功率母线。该低功率母线可通过例如DCDC转换器由具有电压高于所述低功率电池的电压的车辆电池供电。在一些实施例中，所述DCDC转换可经由包含在辅助电压控制器(AVC)内的多个开关耦合至所述低功率母线。所述DCDC转换器及所述AVC可安装在公共封装内以减小所述电力系统的尺寸、重量及复杂度，同时还可改善所述电力系统的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
用于向电力系统内集成冗余母线架构的系统及方法
本公开主要涉及冗余低压母线架构，更为具体地，涉及包含多个独立低压母线的车辆电力系统。
技术介绍
电动车辆(包含混合电动车辆)可包含用于给该车辆的电机供电以及给该车辆的辅助电子组件供电的高压电动车辆电池。在一些实施例中，该辅助电子组件可包含电子设备，诸如音响系统、娱乐信息系统、温控系统、以及控制该车辆的执行器系统(例如，刹车及转向)的各种电子控制单元(ECU)。该辅助组件可通过低压电源而工作，该低压电源例如为可由例如电动车辆电池再充电的十二伏电池。在一些实施例中，该车辆可包含被配置为将来自车辆电池的高压电源转换为用于给电池充电的低压电源的DCDC转换器。在正常工作时，该DCDC转换器可对稳态负载进行供电，而电池可在负载瞬间变化时供电。虽然该架构可为车辆的辅助系统提供低电压电力，但是单个低电压电源可能是车辆的易损点。也就是说，如果在车辆运行期间出现电池故障或者低电压母线被短路，则所有辅助电子设备可能会失去电源。在半自动车辆或全自动车辆内，该故障可能是非常危险的，因为需要一个或多个传感系统或执行器系统来安全地操作车辆。因此，在半自动及全自动车辆领域急需一种可被设计为避免单点故障的改善辅助电力系统。
技术实现思路
本公开主要涉及冗余低压母线架构，更为具体地，涉及包含多个独立低压母线的车辆电力系统。在一些实施例中，该车辆可包含高压车辆电池(例如，电动车辆的电动车辆电池)。例如，该车辆电池可给该车辆的电机供电，并可对用于给该车辆内包含的辅助电子设备(例如，一个或多个控制器、传感器、执行器或指示器)供电的一个或多个低压电池进行充电。在一些实施例中，可提供两个或多个低压电池，从而即便是一个电池故障，一些或所有辅助电子设备依然可继续接收电力而不中断，从而可消除因一个低压电池导致整个系统单点故障的可能性。在一些实施例中，车辆电力系统可包含被配置为将所述车辆电池的高压转换为适于给所述辅助电子设备供电并给所述低压电池充电的DCDC转换器。该DCDC转换器可通过例如相应的低压母线及辅助电压控制器(AVC)而耦合至所述低压电池。在一些实施例中，所述AVC可包含被配置为在发生故障时隔离故障低压母线的多个开关，从而允许可工作的低压母线继续给该车辆的所述辅助电子设备供电。所述AVC及DCDC转换器可安装在抗尘、抗水及抗高温的共享封装(package)内。通过将所述AVC及DCDC转换器安装在一起可减少成本、重量及所述电力系统所需的空间，同时可改善所述电力系统的耐久性及因此而带来的稳定性。附图说明图1示出了根据本公开实施例的车辆控制系统的示例系统框图；图2示出了根据本公开实施例的车辆电力系统的示例框图；图3示出了根据本公开实施例的具有冗余低压母线的车辆电力系统的示例框图；图4示出了根据本公开实施例的具有冗余低压母线的车辆电力系统的示例框图；图5示出了根据本公开实施例的具有冗余低压母线的车辆电力系统的示例框图；图6示出了根据本公开实施例的具有冗余低压母线及冗余控制器的示例车辆600的系统框图。具体实施方式在以下描述中会参考构成其一部分的附图，且其中以示例方式示出了可被实施的特定实施例。应该理解的是，在不背离本公开实施例的范围的情况下，还可使用其他实施例且可进行结构改变。本公开主要涉及冗余低压母线架构，更为具体的涉及包含多个独立低压母线的车辆电力系统。在一些实施例中，车辆可包含高压车辆电池(例如，电动车辆的电动车辆电池)。例如，该车辆电池可给该车辆的电机供电，并可对用于给该车辆内包含的辅助电子设备(例如，一个或多个控制器、传感器、执行器或指示器)供电的一个或多个低压电池进行充电。在一些实施例中，可提供两个或多个低压电池，从而即便是一个电池故障，一些或所有辅助电子设备依然可继续接收电力而不中断，从而可消除因一个低压电池导致整个系统单点故障的可能性。在一些实施例中，车辆电力系统可包含被配置为将所述车辆电池的高压转换为适于给所述辅助电子设备供电并给所述低压电池充电的DCDC转换器。该DCDC转换器可通过例如相应的低压母线及辅助电压控制器(AVC)而耦合至所述低压电池。在一些实施例中，所述AVC可包含被配置为在发生故障时隔离故障低压母线的多个开关，从而允许可工作的低压母线继续给该车辆的所述辅助电子设备供电。所述AVC及DCDC转换器可安装在抗尘、抗水及抗高温的共享封装内。通过将所述AVC及DCDC转换器安装在一起可减少成本、重量及所述电力系统所需的空间，同时可改善所述电力系统的耐久性及因此而带来的稳定性。图1示出了根据本公开实施例的车辆控制系统100的示例系统框图。在一些实施例中，车辆控制系统100可包含车载计算机110。车载计算机110可包含存储设备112、存储器116、以及处理器114。存储设备112和/或存储器116可为任何非易失性计算机可读存储介质，诸如固态驱动器或硬盘驱动器等等。所述车辆控制系统100还可包含能够控制车辆操作的一个或多个方面(包含操作电力系统150、执行器系统130、指示器系统140或传感器160)的控制器120。在一些实施例中，一个或多个控制器120可为各种车辆组件和/或子系统的电子控制单元(ECU)。在一些实施例中，所述车辆控制系统100可(例如，经由控制器120)连接至该车辆内的一个或多个执行器系统130以及该车辆内的一个或多个指示器系统140。所述一个或多个执行器系统130可包含但不限于电机131或引擎132、传动装置134、悬架机构135、刹车器136、转向系统137以及车门系统138。所述车辆控制系统100可在车辆运行期间经由控制器120控制这些执行器系统130中的一者或多者，例如使用所述车门执行器系统138打开或关闭该车辆的一个或多个车门，或者使用所述电机131或引擎132、传动装置134、悬架机构135、刹车器136和/或转向系统137等控制该车辆的路线或驾驶方式。所述一个或多个指示器系统140可包含但不限于该车辆内的一个或多个扬声器141(例如，作为该车辆内的娱乐系统的一部分)、该车辆内的一个或多个灯142、该车辆内的一个或多个显示器143(例如，作为该车辆内的控制系统或娱乐系统的一部分)以及该车辆内的一个或多个触觉执行器144(例如，作为该车辆内的转向轮或座椅的一部分)。所述车辆控制系统100可经由控制器120控制这些指示器系统140的一者或多者以向该车辆的驾驶员提供指示。所述一个或多个传感器160可包含例如摄像机(一个或多个)162、LIDAR164、超声传感器(一个或多个)166、GPS168以及雷达169。在一些实施例中，其他传感器也是可行的。例如，所述车辆控制系统100可经由控制器120在半自动或全自动驾驶模式期间控制所述一个或多个传感器160。在一些实施例中，车辆控制系统100的各个组件可耦合至电力系统150。电力系统150可向车载计算机110、控制器120、执行器系统130、指示器系统140、以及传感器160提供电力。现将参考图2-6描述电力系统150的架构及操作。图2示出了根据本公开实施例的车辆电力系统200的示例框图200。在一些实施例中，电力系统200可整合至参考图1所述的车辆内。电力系统200可包含例如车辆电池210、DCDC转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块，包含：壳体，容纳：控制器，包含多个开关；DCDC转换器，可操作地耦合至第一电池，且经由所述控制器的所述多个开关可操作地耦合至第二电池及第三电池，该DCDC转换器被配置为：接收来自所述第一电池的第一电压作为输入；以及输出第二电压至所述控制器，其中：所述第一电池、所述第二电池及所述第三电池均位于所述壳体外部。

【技术特征摘要】
2017.03.10 US 62/470,1331.一种模块，包含：壳体，容纳：控制器，包含多个开关；DCDC转换器，可操作地耦合至第一电池，且经由所述控制器的所述多个开关可操作地耦合至第二电池及第三电池，该DCDC转换器被配置为：接收来自所述第一电池的第一电压作为输入；以及输出第二电压至所述控制器，其中：所述第一电池、所述第二电池及所述第三电池均位于所述壳体外部。2.根据权利要求1所述的模块，其中所述第二电池及所述第三电池是可充电的。3.根据权利要求1所述的模块，其中所述控制器为第一控制器，所述电力系统进一步包含：第二控制器，可操作地耦合至输入/输出端口、所述DCDC转换器以及所述第一控制器，该第二控制器被配置为：接收来自所述输入/输出端口的测试协议；以及在所述DCDC转换器及所述第二控制器上执行所述测试协议。4.根据权利要求1所述的模块，进一步包括：正热系数设备，被配置为可操作地耦合所述第二电池及所述第三电池，以使得在所述第一电池从所述第二电池及所述第三电池断开的情况下，电流可在所述第二电池与所述第三电池之间流动。5.根据权利要求1所述的模块，其中所述多个开关中的每一者包含金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。6.根据权利要求1所述的模块，其中所述多个开关中的每一者包含并联耦合的多个MOSFET。7.根据权利要求1所述的模块，其中所述第二电池及所述第三电池可操作地耦合至多个电子组件，以使得每一电子组件均可从所述第二电池及所述第三电池中的一者或多者接收电力。8.根据权利要求1所述的模块，其中所述第二电池及所述第三电池具有所述第二电压。9.一种车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·莱恩汉，S·E·舒尔茨，M·洪，A·帕雅尼，I·B·梅多斯，E·R·费希尔，
申请(专利权)人：法拉第未来公司，
类型：发明
国别省市：美国,US