提供备份电源的电路与车辆的制作方法

1.本技术涉及电子电路领域，具体而言，涉及一种提供备份电源的电路与车辆。


背景技术：

2.对可靠性的要求，使得无人驾驶电路模块在处理突发事件时，能确保微控制器持续稳定运行，及时应对不同的故障类型，上报并存储故障信息，因此无人驾驶电路模块中微控制单元的电源安全等级非常高。通常需要冗余设计来提高微控制单元的安全等级。
3.当自动驾驶电路模块因为突发事件导致主输入电源失效时，常见的微控制器电源备份的处理方式有：
4.1)、增加独立的电源输入端口，为微控制器提供备份电源；
5.2)、在微控制器的上游电源路径上，添加大容量电容，利用电容的储电性能保证微控制器仍然可以持续工作一段时间；
6.3)、为微控制器电源提供单独的板载备份电池。
7.第一种方式会导致线束和连接器成本、体积增加，第二种方式只能持续很短的时间，不能覆盖更多的突发方式，第三种方式采用的电池使用寿命有限。
8.同样地，在除微控制器以外的电路模块的主输入电源失效时，采用上述三种方式也存在不足。


技术实现要素：

9.本技术的主要目的在于提供一种提供备份电源的电路与车辆，以解决现有技术中提供备份电源的方案成本较高的问题。
10.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种提供备份电源的电路，包括：can总线；多个电路模块，挂载在所述can总线上，各所述电路模块具有主电源，在任意一个所述电路模块的主电源失效的情况下，利用所述can总线上的共模电压为所述电路模块提供备份电源。
11.进一步地，所述电路模块还包括低通滤波器和第一子模块，所述低通滤波器的输入端与所述can总线电连接，所述低通滤波器的输出端与所述第一子模块的供电端电连接，所述低通滤波器的输出端输出直流电压信号，所述直流电压信号用于为所述第一子模块供电，所述第一子模块的工作电源为直流电源。
12.进一步地，所述电路模块还包括第一单向导通器件、第二单向导通器件和第三单向导通器件，所述低通滤波器的输出端分别与所述第一单向导通器件的负极和所述第二单向导通器件的正极电连接，所述第一单向导通器件的正极和所述第三单向导通器件的正极分别与所述主电源电连接，所述第二单向导通器件的负极和所述第三单向导通器件的负极分别与所述第一子模块的供电端电连接。
13.进一步地，所述低通滤波器包括第一电感模块、第二电感模块和第一电容模块，所述第一电感模块的第一端与所述can总线的高电平线缆连接，所述第二电感模块的第一端
与所述can总线的低电平线缆连接，所述第一电感模块的第二端分别与所述第一电容模块的第一端、所述第二电感模块的第二端以及所述第一单向导通器件的负极电连接，所述第一电容模块的第二端接地，所述第一电感模块包括至少一个第一电感，所述第二电感模块包括至少一个第二电感，所述第一电容模块包括至少一个第一电容。
14.进一步地，所述电路模块还包括高通滤波器和第二子模块，所述高通滤波器的输入端与所述can总线电连接，所述高通滤波器的输出端与所述第二子模块电连接，所述高通滤波器的输出端输出交流通信信号。
15.进一步地，所述高通滤波器包括第二电容模块和第三电容模块，所述第二电容模块的第一端与所述can总线的高电平线缆连接，所述第三电容模块的第一端与所述can总线的低电平线缆连接，所述第二电容模块的第二端和所述第三电容模块的第二端分别与所述第二子模块电连接，所述第二电容模块包括至少一个第二电容，所述第三电容模块包括至少一个第三电容。
16.进一步地，所述第二子模块为can收发器。
17.进一步地，所述电路模块包括至少以下之一：微控制器、驱动器、调整器、数模转换器、模数转换器。
18.根据本技术的另一个方面，提供了一种车辆，所述车辆包括任意一种所述的电路。
19.进一步地，各所述电路模块的电源地均与所述车辆的车身相连。
20.进一步地，所述车辆为无人驾驶车辆。
21.应用本技术的技术方案，多个电路模块挂载在can总线上，每一个电路模块都有一个主电源，在主电源未失效的情况下，主电源为电路模块提供电能，保证电路模块的正常工作。由于can总线上挂载电路模块，使得电路模块中的电能馈电至can总线上，即can总线可以提供电能，在任意一个电路模块的主电源失效的情况下，利用can总线上的共模电压为主电源失效的电路模块供电，以保证主电源失效的电路模块的正常工作。无需增加独立的电源输入端口，无需在电路模块的上游电源路径上，添加大容量电容，无需提供备份电池，就实现了为电路模块提供备份电源。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23.图1示出了根据本技术的实施例的提供备份电源的电路示意图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.10、can总线；20、电路模块；21、主电源；22、低通滤波器；220、第一电感模块；221、第二电感模块；222、第一电容模块；23、第一子模块；24、第一单向导通器件；25、第二单向导通器件；26、第三单向导通器件；27、高通滤波器；270、第二电容模块；271、第三电容模块；28、第二子模块。
具体实施方式
26.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
29.正如背景技术中所介绍的，现有技术中提供备份电源的方案成本较高，为解决如上提供备份电源的方案成本较高的问题，本技术的实施例提供了一种提供备份电源的电路与车辆。
30.本技术的一种典型的实施例，提供了一种提供备份电源的电路，如图1所示，包括：
31.can总线10；
32.多个电路模块20，挂载在上述can总线10上，各上述电路模块20具有主电源21，在任意一个上述电路模块20的主电源21失效的情况下，利用上述can总线10上的共模电压为上述电路模块20提供备份电源，所述can总线10上的共模电压为主电源21未失效的电路模块20馈电得到的。
33.具体地，can总线10上的每一个电路模块20，均可以朝can总线10上单向输出电流，总线共模电压由各个模块中输出的最高电压决定。
34.具体地，can总线10上所有电路模块20的电源地均与车身相连，车身可以保证模块之间的电源地可靠连接。
35.上述方案中，多个电路模块挂载在can总线上，每一个电路模块都有一个主电源，在主电源未失效的情况下，主电源为电路模块提供电能，保证电路模块的正常工作。由于can总线上挂载电路模块，使得电路模块中的电能馈电至can总线上，即can总线可以提供电能，在任意一个电路模块的主电源失效的情况下，利用can总线上的共模电压为主电源失效的电路模块供电，以保证主电源失效的电路模块的正常工作。无需增加独立的电源输入端口，无需在电路模块的上游电源路径上，添加大容量电容，无需提供备份电池，就实现了为电路模块提供备份电源。采用本方案成本较低、可持续时间较长、可以覆盖较多的突发方式。
36.一种特殊的情况下，挂载在can总线上的所有的电路模块的主电源均失效，造成can总线上不再有电能，即can总线无法再为主电源失效的电路模块提供备份电源。但是，实际的工况下，所有的电路模块的主电源均失效这种情况出现的概率极低，即本技术的方案适用于绝大部分的情况下，可以满足实际的需求。
37.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述电路模块20还包括低通滤波器22和第一子模块23，上述低通滤波器22的输入端与上述can总线10电连接，上述低通滤波器22的输出端与上述第一子模块23的供电端电连接，上述低通滤波器22的输出端输出直流电压信号，上述直流电压信号用于为上述第一子模块23供电，上述第一子模块23的工作电源为直流电源。具体地，第一子模块23可以为dcdc电源芯片或者其他的功能性模块。
38.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述电路模块20还包括第一单向导通器件24、第二单向导通器件25和第三单向导通器件26，上述低通滤波器22的输出端分别与上述第一单向导通器件24的负极和上述第二单向导通器件25的正极电连接，上述第一单向导通器件24的正极和上述第三单向导通器件26的正极分别与上述主电源21电连接，上述第二单向导通器件25的负极和上述第三单向导通器件26的负极分别与上述第一子模块23的供电端电连接。具体地，所述第一单向导通器件24为第一二极管，所述第二单向导通器件25为第二二极管，所述第三单向导通器件26为第三二极管。在电路模块20的主电源21未失效的情况下，基于二极管的单向导通性能，主电源21的输出分为两路，一路直接通过第三二极管传输至第一子模块23的供电端，为第一子模块23供电；另一路经由第一二极管和低通滤波器22馈电至can总线10。在电路模块20的主电源21失效的情况下，第一二极管和第三二极管均处于截止的状态，can总线10上的电能经过低通滤波器22滤波后得到直流电压信号，直流电压信号经第二二极管传输至第一子模块23的供电端，实现为第一子模块23提供备份电源。
39.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述低通滤波器22包括第一电感模块220、第二电感模块221和第一电容模块222，上述第一电感模块220的第一端与上述can总线10的高电平线缆can high连接，上述第二电感模块221的第一端与上述can总线10的低电平线缆can low连接，上述第一电感模块220的第二端分别与上述第一电容模块222的第一端、上述第二电感模块221的第二端以及上述第一单向导通器件24的负极电连接，上述第一电容模块222的第二端接地，上述第一电感模块220包括至少一个第一电感，上述第二电感模块221包括至少一个第二电感，上述第一电容模块222包括至少一个第一电容。具体地，第一电感模块220、第二电感模块221和第一电容模块222构成lc低通滤波器22。第一电感和第二电感可以为差模电感。
40.具体地，can总线采用差分信号的方式来提高信噪比，降低误码率，提高稳定性。通过can总线上的共模电压来传输电源能量对差分信号的信噪比影响较小。通过can总线上的共模电压到车身之间的电压差(即第一电压与第二电压之间的电压差，第一电压为can总线上的高电平线缆与车身之间的电压，第二电压为can总线上的低电平线缆与车身之间的电压)可以为无人驾驶汽车电路模块提供备份电源。如果用电设备(用电设备指的是电路模块内部用的用电器件，包括can收发器)需要较高的功率，可以将can总线上的共模电压升高(例如48v)，减小传输电流，可以提供90w以上的功率。
41.优选地，当can总线上发送的信号，低频成分较重时，对差模电感的选型有一定的要求，可以将传输数据先加扰处理，再发送。具体的实现原理是：采用数据处理算法，用发送的数据和一个固定的数据做运算，让发送的0/1码流更加杂乱。
42.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述电路模块20还包括高通滤波器27和第二子模块28，上述高通滤波器27的输入端与上述can总线10电连接，上述高通滤波器27的输出端与上述第二子模块28电连接，上述高通滤波器27的输出端输出交流通信信号。
43.具体地，can总线通过在差分线缆上的交流信号来传输比特信息，在频域上这一部分交流能量主要集中在较高的频率处，而电源的频谱主要集中在直流部分，可以通过频分复用的方式，在can总线上同时提供电源和交流信号，即采用低通滤波器得到直流电压信号，采用高通滤波器得到交流通信信号。
44.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述高通滤波器27包括第二电容模块270和
第三电容模块271，上述第二电容模块270的第一端与上述can总线10的高电平线缆连接，上述第三电容模块271的第一端与上述can总线10的低电平线缆连接，上述第二电容模块270的第二端和上述第三电容模块271的第二端分别与上述第二子模块28电连接，上述第二电容模块270包括至少一个第二电容，上述第三电容模块271包括至少一个第三电容。具体地，第二电容模块270和第三电容模块271为差分电容，高通滤波器27输出差分交流信号。
45.本技术的一种实施例中，如图1所示，上述第二子模块28为can收发器。高通滤波器27输出的交流通信信号，输入至can收发器中，以保证can收发器的正常工作。
46.本技术的一种实施例中，上述电路模块包括至少以下之一：微控制器、驱动器、调整器、数模转换器、模数转换器。当然，还可以包括除微控制器、驱动器、调整器、数模转换器、模数转换器以外的器件。微控制器作为电路的核心部分，保证微控制器的稳定运行至关重要，在微控制器的主电源失效的情况下，can总线可以为微控制器提供备份电源，以保证其持续稳定地运行。
47.本技术的一种实施例中，上述微控制器为以下之一：pic单片机、arm、fpga。当然，微控制器还可以为除pic单片机、arm、fpga其他种类的控制器。
48.本技术的另一种典型的实施例，提供了一种车辆，上述车辆包括任意一种上述的电路。车辆中包括多个电路模块和can总线，多个电路模块挂载在can总线上，每一个电路模块都有一个主电源，在主电源未失效的情况下，主电源为电路模块提供电能，保证电路模块的正常工作。由于can总线上挂载电路模块，使得电路模块中的电能馈电至can总线上，即can总线可以提供电能，在任意一个电路模块的主电源失效的情况下，利用can总线上的共模电压为主电源失效的电路模块供电，以保证主电源失效的电路模块的正常工作。无需增加独立的电源输入端口，无需在电路模块的上游电源路径上，添加大容量电容，无需提供备份电池，就实现了为电路模块提供备份电源。
49.本技术的一种实施例中，各上述电路模块的电源地均与上述车辆的车身相连。以保证各电路模块的可靠性。
50.本技术的一种实施例中，上述车辆为无人驾驶车辆。
51.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
52.1)、本技术的提供备份电源的电路，多个电路模块挂载在can总线上，每一个电路模块都有一个主电源，在主电源未失效的情况下，主电源为电路模块提供电能，保证电路模块的正常工作。由于can总线上挂载电路模块，使得电路模块中的电能馈电至can总线上，即can总线可以提供电能，在任意一个电路模块的主电源失效的情况下，利用can总线上的共模电压为主电源失效的电路模块供电，以保证主电源失效的电路模块的正常工作。无需增加独立的电源输入端口，无需在电路模块的上游电源路径上，添加大容量电容，无需提供备份电池，就实现了为电路模块提供备份电源。
53.2)、本技术的车辆，车辆中包括多个电路模块和can总线，多个电路模块挂载在can总线上，每一个电路模块都有一个主电源，在主电源未失效的情况下，主电源为电路模块提供电能，保证电路模块的正常工作。由于can总线上挂载电路模块，使得电路模块中的电能馈电至can总线上，即can总线可以提供电能，在任意一个电路模块的主电源失效的情况下，利用can总线上的共模电压为主电源失效的电路模块供电，以保证主电源失效的电路模块的正常工作。无需增加独立的电源输入端口，无需在电路模块的上游电源路径上，添加大容
量电容，无需提供备份电池，就实现了为电路模块提供备份电源。
54.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。