载具配电电路和包括载具配电电路的载具电力系统技术方案

本公开提供载具配电电路和包括载具配电电路的载具电力系统。载具配电电路(1)连接在电池(2)和电力线(8)之间，电力线连接到发电机或DC/DC转换器(6)。载具配电电路(1)具有连接在电池(2)和电力线(8)之间的充电线(7)，该充电线用于在发电机或DC/DC转换器(6)施加正向电压时对电池(2)充电。在充电线(7)中设置有理想二极管装置(11)，理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从发电机或DC/DC转换器(6)传送到电池(2)。当反向电压被施加时，理想二极管装置(11)防止反向电流从电池(2)传送到电力线(8)。到电力线(8)。到电力线(8)。

【技术实现步骤摘要】
载具配电电路和包括载具配电电路的载具电力系统


[0001]本公开涉及载具配电电路和载具电力系统。本专利技术尤其涉及一种用于机动车电力架构的短路保护装置、载具配电箱和包含短路保护的载具电架构。

技术介绍

[0002]载具配电系统用于将电力从载具的电池和发电机或DC/DC转换器分配到载具内的各种被供电模块。图1示出了载具中的传统配电系统的示意图。在该架构中，电池2提供主电源，用于通过电池电力线3向多个关键被供电模块4供电，例如转向、高级驾驶员辅助系统(ADAS)和制动模块。这种模块被认为对于载具的安全工作是关键的。同时，提供发电机或DC/DC转换器6，用于在载具行驶期间提供DC电流，用于通过发电机线或二次电力线8为多个非关键被供电模块10供电，例如供暖、室内灯和载具娱乐模块。充电线7进一步设置在电池电力线3和发电机电力线8之间。当载具行驶时，发电机或DC/DC转换器6将通过经由充电线7施加正向电流来对电池6充电。
[0003]在传统的架构中，为了在短路的情况下保护电池2和被供电模块4，10，在充电线7中设置了熔断器5。这样，如果短路导致通过充电线7的过大电流超过熔断器的阈值，例如250A，则熔断器5将熔化，从而防止电流流动。
[0004]然而，这种传统架构存在问题。首先，如果在发电机线8上发生短路9，则将经由电池线3从电池2汲取相对大的反向电流通过充电线路7到发电机线8。这将由此导致电池线3上的电压降低，这可能导致关键被供电模块4中的故障。此外，在这种情况下，熔断器5将仅在电池6被充分充电以提供超过熔断器5的额定值的电流的情况下熔化。然而，如果电池2中的充电相对较弱，则熔断器5可能不会熔化，从而导致电池线3保持为低。相反地，在熔断器5确实熔断的情况下，需要更换才能恢复正常的载具工作。考虑到现代载具的复杂性，这是不希望的。
[0005]为了克服上述缺点，已经提出了在控制器的控制下用低电压开关或多个场效应晶体管(FET)开关来代替熔断丝5的装置。然而，当使用这种装置来切断相对大的电流时，通过传感器系统和开关馈送的大量能量会导致损坏控制器和开关。这不仅会损害其长期可靠性，而且通常需要提供散热器和热管理系统来维持其工作。这增加了整个组件的成本和尺寸。
[0006]因此，需要新的载具配电电路和系统来克服上述缺点。

技术实现思路

[0007]根据第一个方面，提供了一种载具配电电路，所述载具配电电路在电池和电力线之间连接，所述电力线连接到发电机或DC/DC转换器，所述载具配电电路包括：充电线，所述充电线连接在所述电池与所述电力线之间，所述充电线用于在所述发电机或DC/DC转换器施加正向电压时对所述电池充电；在充电线中设置的理想二极管装置，所述理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从发电机或DC/DC转换器传送到电池，并且用于在
反向电压被施加时防止反向电流从所述电池传送到所述电力线。
[0008]这样，可以在没有大的功率损失的情况下提供鲁棒且快速的短路保护。重要地，通过利用完美或理想二极管布置的特性，短路保护启动时的电流实际上为零。因此，与传统装置不同，能量在切换过程中不会损失，从而减少了作为热的潜在能量损失。同时，电池线与电力线上的短路隔离。虽然理想二极管装置先前已被用于在电池意外地以反极性连接时保护电路，但本公开应用其特性来为载具配电电路中的对电力线的反向电流提供短路保护。
[0009]在实施方式中，所述理想二极管装置包括：连接在所述充电线中的MOSFET；以及控制器，所述控制器用于驱动所述MOSFET以模拟理想二极管。
[0010]这样，在金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET上实现了低的正向电压降，同时在导通情形下传送可忽略的反向电流。
[0011]在实施方式中，所述MOSFET包括主体和栅极，并且其中，所述栅极由所述理想二极管控制器驱动，并且当所述MOSFET由所述栅极关断时，所述主体防止所述反向电流。
[0012]在实施方式中，所述控制器包括用于比较所述MOSFET上的电压的比较器，其中，当所述比较器检测到所述MOSFET上的反向电压时，所述控制器驱动所述栅极以关断所述MOSFET。这样，使用鲁棒的比较器装置，可以迅速检测反向电压。
[0013]在实施方式中，所述载具配电电路还包括旁路电路，所述旁路电路用于旁路所述理想二极管装置，其中，所述旁路电路包括电流调节器，所述电流调节器用于调节从所述电池通过所述旁路电路到所述电力线的反向电流。这样，可以从电池提供调节后的反向电流。
[0014]在实施方式中，所述旁路电路还包括开关，所述开关用于选择性地建立从所述电池到所述电力线的旁路电流路径。这样，可以选择性地在被需要时提供调节后的反向电流。
[0015]根据第二个方面，提供了一种载具配电单元，所述载具配电单元包括根据任一前述方面所述的载具配电电路。
[0016]根据第三个方面，提供了一种载具电力系统，所述载具电力系统包括：电池；发电机或DC/DC转换器；电力线，所述电力线用于将所述发电机或DC/DC转换器连接到一个或更多个被供电模块；配电电路，所述配电电路包括：充电线，所述充电线连接在所述电池与所述电力线之间，所述充电线用于在所述发电机或DC/DC转换器施加正向电压时对所述电池充电，设置在所述充电线中的理想二极管装置，所述理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从所述发电机或DC/DC转换器传送到所述电池，并且用于在反向电压被施加时防止反向电流从所述电池传送到所述电力线。
[0017]在实施方式中，所述载具电力系统还包括：电池线，所述电池线用于将所述电池连接到关键的一个或更多个被供电模块。
[0018]在实施方式中，所述理想二极管装置包括：连接在所述充电线中的MOSFET；以及控制器，所述控制器用于驱动MOSFET以模拟理想二极管。
[0019]在实施方式中，所述MOSFET包括主体和栅极，并且其中，所述栅极由所述理想二极管控制器驱动，并且当所述MOSFET被所述栅极关断时，所述主体防止所述反向电流。
[0020]在实施方式中，所述控制器包括比较器，所述比较器用于比较所述MOSFET上的电压，其中，当所述比较器检测到所述MOSFET上的反向电压时，所述控制器驱动所述栅极以关断所述MOSFET。
[0021]在实施方式中，所述载具电力系统还包括旁路电路，所述旁路电路用于旁路所述
理想二极管装置，其中，所述旁路电路包括用于调节从所述电池通过所述旁路电路到所述电力线的反向电流的电流调节器。
[0022]在实施方式中，所述旁路电路还包括用于选择性地建立从所述电池到所述电力线的旁路电流路径的开关。
附图说明
[0023]现在将参照附图描述示例性实施方式，其中：
[0024]图1示出了载具中的常规配电架构的示意图；
[0025]图2示出了根据第一实施方式的配电电路的示意图；以及
[0026]图3示出了根据第二实施方式的配电电路的示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载具配电电路，所述载具配电电路在电池和电力线之间连接，所述电力线连接到发电机或DC/DC转换器，所述载具配电电路包括：充电线，所述充电线连接在所述电池与所述电力线之间，所述充电线用于在所述发电机或DC/DC转换器施加正向电压时对所述电池充电；在所述充电线中设置的理想二极管装置，所述理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从所述发电机或DC/DC转换器传送到所述电池，并且用于在反向电压被施加时防止反向电流从所述电池传送到所述电力线。2.根据权利要求1所述的载具配电电路，其中，所述理想二极管装置包括：连接在所述充电线中的MOSFET；以及控制器，所述控制器用于驱动所述MOSFET以模拟理想二极管。3.根据权利要求2所述的载具配电电路，其中，所述MOSFET包括主体和栅极，并且其中，所述栅极由所述理想二极管控制器驱动，并且当所述MOSFET由所述栅极关断时，所述主体防止所述反向电流。4.根据权利要求2或3所述的载具配电电路，其中，所述控制器包括用于比较所述MOSFET上的电压的比较器，其中，当所述比较器检测到所述MOSFET上的反向电压时，所述控制器驱动所述栅极以关断所述MOSFET。5.根据前述权利要求中的任一项所述的载具配电电路，所述载具配电电路还包括旁路电路，所述旁路电路用于旁路所述理想二极管装置，其中，所述旁路电路包括电流调节器，所述电流调节器用于调节从所述电池通过所述旁路电路到所述电力线的反向电流。6.根据权利要求4所述的载具配电电路，其中，所述旁路电路还包括开关，所述开关用于选择性地建立从所述电池到所述电力线的旁路电流路径。7.一种载具配电单元，所述载具配电单元包括根据权利要求1至6中的任一项所述的载具配电电路。8.一种载具电力系统，所述载具电力系统包括：电池；发电机或DC/DC转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：APTIV技术有限公司，
类型：发明
国别省市：