车辆供电电路、设备及汽车的制作方法

1.本发明涉及汽车电源系统技术领域，尤其涉及一种车辆供电电路、设备及汽车。


背景技术：

2.新能源汽车的供电系统中分为高压供电系统和低压供电系统，其中，低压供电系统的供电对象主要包括车载低压电器，如各类控制器(电源管理控制器、整车控制器、电机控制器等)、仪表、显示器、通信模块等。然而，目前在低压供电系统的供电电源出现异常时，若整车处于不允许下电的情况(如高速行驶中)，会导致车辆中的各低压电器不正常下电，使车辆存在安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种车辆供电电路、设备及汽车，旨在解决现有技术中车辆低压供电系统的供电源出现异常，车辆出现不正常下电的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提出一种车辆供电电路，车辆供电电路包括：
5.动力电池；
6.第一供电电路，第一供电电路的输入端与动力电池的输出端连接，第一供电电路的输出端与第一供电端连接；
7.第二供电电路，第二供电电路的输入端与第一供电电路的输入端连接，第二供电电路的输出端分别与第一供电端和第二供电端连接，第二供电电路的输出功率大于第一供电电路的输出功率；
8.蓄电池，蓄电池的输出端分别与第一供电电路和第二供电端连接，蓄电池的输出功率大于第二供电电路的输出功率。
9.可选的，第一供电电路包括：
10.反激变换电路，反激变换电路的输入端与动力电池的输出端连接；
11.切换电路，切换电路的第一端与反激变换电路的输出端连接，切换电路的第二端与第一供电端连接，切换电路的第三端与第二供电端连接。
12.可选的，反激变换电路包括：
13.变压器，变压器的初级线圈与动力电池的输出端连接；
14.功率开关管，功率开关管设置于初级线圈与动力电池之间的回路上，用于控制回路的通断；
15.输出电路，输出电路的输入端与变压器的次级线圈连接，输出电路的输出端与切换电路的第一端连接。
16.可选的，切换电路包括：
17.第一二极管，第一二极管的阳极与反激变换电路的输出端连接，第一二极管的阴极与第一供电端连接；
18.第二二极管，第二二极管的阳极与第二供电电路的输出端连接，第二二极管的阴
极与第一供电端连接。
19.可选的，切换电路还包括：
20.第一开关，设置于第一二极管的阳极与反激变换电路的输出端之间；
21.第二开关，设置于第二二极管的阳极与第二供电电路的输出端之间。
22.可选的，第二供电电路包括：
23.降压电路，降压电路的输入端与第一供电电路的输入端连接，降压电路的输出端分别与第一供电端和第二供电端连接，用于对动力电池的输出电源进行降压处理。
24.可选的，车辆供电电路还包括：
25.第三开关，第三开关设置于第一供电电路的输入端与第二供电电路的输入端之间；
26.开关驱动电路，开关驱动电路与第一供电端连接，用于控制第三开关的通断。
27.可选的，车辆供电电路还包括：
28.熔断元件，熔断元件设置于第一供电电路的输入端与第二供电电路的输入端之间。
29.为实现上述目的，本发明还提出一种车辆供电设备，车辆供电设备包括如上述的车辆供电电路。
30.为实现上述目的，本发明还提出一种汽车，汽车包括如上述的车辆供电设备。
31.在本发明中，车辆供电电路包括动力电池、第一供电电路、第二供电电路和蓄电池；其中，第一供电电路的输入端与动力电池的输出端连接输出端与第一供电端连接；第二供电电路的输入端与第一供电电路的输入端连接，输出端分别与第一供电端和第二供电端连接；蓄电池的输出端分别与第一供电电路和第二供电端连接，蓄电池的输出功率大于第二供电电路的输出功率，第二供电电路的输出功率大于第一供电电路的输出功率。本发明通过对动力电池的输出电源进行转换，获得多个供电电源；同时结合蓄电池为车辆中的各低压电器进行供电，从而避免供电异常导致各低压电器掉电，提高了车辆的安全性。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
33.图1为本发明车辆供电电路第一实施例的电路结构示意图；
34.图2为本发明车辆供电电路第二实施例的电路结构示意图；
35.图3为本发明切换电路一实施方式的电路原理图；
36.图4为本发明切换电路另一实施方式的电路原理图；
37.图5为本发明反激变换电路一实施方式的电路原理图；
38.图6为本发明车辆供电电路第三实施例的电路结构示意图。
39.附图标号说明：
40.标号名称标号名称100动力电池700开关驱动电路
200第一供电电路d1～d3第一至第三二极管2001反激变换电路k1～k3第一至第三开关2002切换电路t变压器300第一供电端q功率开关管400第二供电电路c电容500第二供电端r电阻600蓄电池fu熔断元件
41.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
45.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
46.参照图1，图1为本发明车辆供电电路第一实施例的电路结构示意图。本发明提出车辆供电电路的第一实施例。
47.在第一实施例中，车辆供电电路包括：
48.动力电池100；第一供电电路200，第一供电电路200的输入端与动力电池100的输出端连接，第一供电电路200的输出端与第一供电端300连接；第二供电电路400，第二供电电路400的输入端与第一供电电路200的输入端连接，第二供电电路400的输出端分别与第一供电端300和第二供电端500连接，第二供电电路400的输出功率大于第一供电电路200的输出功率；蓄电池600，蓄电池600的输出端分别与第一供电电路200和第二供电端500连接，蓄电池600的输出功率大于第二供电电路400的输出功率。
49.需要说明的是，动力电池100可以为车辆的主供电电源，通常为高压直流电源，其供电对象可以包括车载空调或者电机等设备，其电压值可达到为300v或者400v。在具体实现时，动力电池100可以由多个串联的电源模组组成，当然也可以为其他形式，本实施方式对此不加以限制。
50.在本实施方式中，第一供电端300和第二供电端500用于为不同的车载低压电器进行供电，如各类控制器(电源管理控制器、整车控制器、电机控制器等)、仪表、显示器、通信
模块等。因此，第一供电电路200和第二供电电路400所输出的电压均为低压，如3v、5v或者12v等。
51.在具体实现时，第一供电电路200和第二供电电路400均可以包括降压电路，两者为并联关系，以分别对动力电池100的输出电源进行降压处理，获得低压电源。其中，第一供电电路200及第二供电电路400的输入端可以为降压电路的输入侧，第一供电电路200及第二供电电路400的输出端可以为降压电路的输出侧。降压电路的输入侧的两连接端与动力电池的正负极连接形成高压回路，降压电路的输出侧的两连接端与第一供电端300和/或第二供电端500连接形成低压回路。降压电路可以由单向降压变换器或者双向升降压变换器等器件构成，其已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。
52.可以理解的是，通过将车辆中低压电器采用多电源供电可以避免在某一供电电源失效时，导致整车全部低压电器掉电。同时，为配合不同低压电器的用电需求，第一供电电路200和第二供电电路400的输出功率可以不同，具体的，第二供电电路400的输出功率大于第一供电电路200的输出功率，该输出功率可以为最大输出功率。由此，通过将高功率电器件与低功率电器件进行区分，分别与不同供电端连接，可以降低供电电路的设计功率，降低成本。
53.在本实施方式中，蓄电池600主要起启动作用。由于各低压器件在启动初期需要较高的功率，因此蓄电池600可以提供较高的输出功率使各低压器件进行启动。例如，若各低压电器中最大的峰值功率为3kw，则蓄电池600的最大输出功率最小为3kw，第二供电电路400的输出功率可以为1.5kw，第一供电电路200的输出功率可以为100w。在各低压电器启动后，可以利用第一供电电路200和/或第二供电电路400进行供电，以维持各低压电器的运行状态。由此，可以降低第一供电电路200和第二供电电路400的设计功率，降低成本。同时，在各低压电器运行过程中产生功率波动导致供电功率上升时，可以启动蓄电池600进行供电，起到缓存和补偿的作用。
54.可以理解的是，在蓄电池600不输出电源时，还可以控制第二供电电路400对第二供电端500进行供电的同时向蓄电池600进行充电。在具体实现时，蓄电池600的输出控制可以由车辆的电源管理模块进行控制，本实施方式在此不加以限制。
55.在具体实现时，为保证车辆中各低压电器的稳定运行，可以为各低压电器配置不同的供电方式。例如，第一供电端300可以与车辆中的关键电器件连接(如车辆核心控制器、电源管理模块等)，第二供电端500可以与车辆中的常规电器件连接(如仪表、通信模块等)。由此，车辆中的关键电器件可以采用双电源供电，保证了关键电器件的运行稳定性。当然，第一供电端300与第二供电端500的供电对象可以根据用户需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。
56.需要说明的是，第一供电端300和第二供电端500与各低压电器之间可以设置控制单元，以控制各低压电器与第一供电端300或第二供电端500的连通状态，从而控制各低压电器的上电或掉电；其中各控制单元的驱动可以由车辆核心控制器进行控制。
57.作为一种示例，车辆上的各低压电器件可以如下控制策略进行供电：在车辆启动时，车辆中的关键电器件由第一供电电路200及蓄电池600通过第一供电端300进行供电，车辆中的常规电器件由第二供电电路400通过第二供电端500进行供电。当车辆启动完成，进入正常运行状态时，优先由第二供电电路400通过第一供电端300及第二供电端500对车辆
所有的低压电器进行供电。若在行驶过程中，第二供电电路400和/或蓄电池600出现异常时，则由第一供电电路200通过第一供电端300对车辆中的关键电器件进行供电，避免关键电器件掉电，保证车辆安全。在上述过程中，蓄电池600容量有限、尤其是低温时容量衰减严重，无法支撑低压电器长时间工作，当蓄电池600与供电电路共同供电时，蓄电池600为辅助电源，主要用于在各供电电路的输出功率不足时进行补偿，各低压电器主要由对应的供电电路提供低压电源。
58.需要说明的是，第一供电电路200也可以向第二供电端500提高低压电源，从而为常规电器件供电。其中，由于第一供电电路200的输出功率较低，在为常规电器件供电时，可能会导致部分电器件无法正常工作，此时，可以关闭高功率电器件以保证第一供电电路200的输出稳定。
59.在第一实施例中，车辆供电电路包括动力电池100、第一供电电路200、第二供电电路400和蓄电池600；其中，第一供电电路200的输入端与动力电池100的输出端连接输出端与第一供电端300连接；第二供电电路400的输入端与第一供电电路200的输入端连接，输出端分别与第一供电端300和第二供电端500连接；蓄电池600的输出端分别与第一供电电路200和第二供电端500连接，蓄电池600的输出功率大于第二供电电路400的输出功率，第二供电电路400的输出功率大于第一供电电路200的输出功率。本实施方式通过对动力电池100的输出电源进行转换，获得多个供电电源；同时结合蓄电池600为车辆中的各低压电器进行供电，从而避免供电异常导致各低压电器掉电，提高了车辆的安全性。
60.参照图2，图2为本发明车辆供电电路第二实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例，本发明提出车辆供电电路的第二实施例。
61.在第二实施例中，第一供电电路200包括：反激变换电路2001，反激变换电路2001的输入端与动力电池100的输出端连接；切换电路2002，切换电路2002的第一端与反激变换电路2001的输出端连接，切换电路2002的第二端与第一供电端300连接，切换电路2002的第三端与第二供电端500连接。
62.需要说明的是，反激变换电路2001可以包括反激式变压器，其输出侧在输入侧断开电源时输出电源。在具体实现时，反激式变压器的输入侧的两连接的与动力电池100的正负极连接形成高压回路，反激式变压器的输出侧的两连接的与切换电路2002连接形成低压回路。反激变换电路2001的输出功率通常较低，如100w左右，其输出电压的具体值可以根据需要进行设置，本实施方式对此不加以限制。
63.在本实施方式中，切换电路2002用于对各输入电压进行选择，并将选择后的输入电压进行输出。在本实施方式中，第一供电端300可以接收第一供电电路200、第二供电电路400或者蓄电池600的输出电源。因此，为便于对电源进行选择，切换电路2002可用于对上述各输出电源进行切换。其中，切换电路2002可以与第二供电端500的输入端连接，从而可以接收第二供电电路400或者蓄电池600的输出电源。
64.参照图3，图3为本发明切换电路一实施方式的电路原理图。如图3所示，切换电路2002可以包括：第一二极管d1，第一二极管d1的阳极与反激变换电路2001的输出端连接，第一二极管d1的阴极与第一供电端300连接；第二二极管d2，第二二极管d2的阳极与第二供电端500的输入端连接，第二二极管d2的阴极与第一供电端300连接。
65.需要说明的是，第二供电端500的输入端所接入的电源可以为第二供电电路400的
输出电源和/或蓄电池600的输出电源，故第二二极管d2的阳极接入的电源也可以为第二供电电路400的输出电源和/或蓄电池600的输出电源。在该实施方式中，切换电路2002可以将反激变换电路2001与第二供电端500的输入端所接入的电源合并后，再传输至第一供电端300。
66.参照图4，图4为本发明切换电路另一实施方式的电路原理图。如图4所示，该实施方式在图3的基础上增加了开关件，具体的，切换电路2002还可以包括：第一开关k1，设置于第一二极管d1的阳极与反激变换电路2001的输出端之间；第二开关k2，设置于第二二极管d2的阳极与第二供电电路400的输出端之间。
67.需要说明的是，第一开关k1和第二开关k2可以由电源管理模组进行控制，第一开关k1和第二开关k2可以为继电器等。在具体实现时，第一开关k1和第二开关k2单独控制，从而实现同时输出或者单一输出。在第一开关k1闭合时，第一供电端300接收第一供电电路200输出的低压供电电源；在第二开关k2闭合时，第一供电端300接收第二供电电路400和/或蓄电池600输出的低压供电电源。或者第一开关k1和第二开关k2为互斥开关，两者在同一时刻仅一个开关处于闭合状态，从而互锁输出。
68.需要说明的是，为尽可能多的保证低压电器的供电，第一供电电路200还可以向第二供电端500提供电源。在具体实现时，第一供电端300的输入端与第二供电端500之间还可以设置一与第二二极管d2相反的二极管，该二极管的阳极与第一供电端300连接，该二极管的阴极与第二供电端500连接；同时，该二极管的阴极与第二供电端500之间还设置一与第二开关k2互斥的开关，该开关与和第二开关k2在同一时刻仅能有一个处于闭合状态。
69.参照图5，图5为本发明反激变换电路一实施方式的电路原理图。如图5所示，反激变换电2001路包括：变压器t，变压器t的初级线圈与动力电池100的输出端连接；功率开关管q，功率开关管q设置于初级线圈与动力电池100之间的回路上，用于控制回路的通断；输出电路，输出电路的输入端与变压器t的次级线圈连接，输出电路的输出端与切换电路2002的第一端连接。
70.需要说明的是，变压器t为反激式变压器，功率开关管q可以为mos(metal-oxide-semiconductor，场效应)管。变压器t的初级线圈一侧与动力电池100的正极连接，另一侧与功率开关管q的漏极连接，功率开关管q的源极与动力电池100的负极连接，功率开关管q的栅极与驱动电路连接。其中，驱动电路用于控制功率开关管q的通断，从而调节变压器t的输出，该变压器t及功率开关管q的驱动已有成熟的技术，本实施方式在此不再赘述。
71.在本实施方式中，输出电路可以包括第三二级管d3、电容c和电阻r，电容c和电阻r并联在变压器t的次级线圈两侧，第三二级管d3的阳极与变压器t的次级线圈一侧连接，第三二级管d3的阴极与切换电路2002连接，第三二级管d3可以起到整流作用。
72.在第二实施例中，第一供电电路200包括反激变换电路2001和切换电路2002；反激变换电路2001的输入端与动力电池100的输出端连接；切换电路2002的第一端与反激变换电路2001的输出端连接，切换电路2002的第二端与第一供电端300连接，切换电路2002的第三端与第二供电端500连接。本实施方式通过设置切换电路2002对各供电电源进行选择，从而适应不同策情况下的供电策略，使得供电配置更灵活。
73.参照图6，图6为本发明车辆供电电路第三实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例和第二实施例，本发明提出车辆供电电路的第三实施例。
74.在第三实施例中，车辆供电电路还包括：
75.第三开关k3，第三开关k3设置于第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间；开关驱动电路700，开关驱动电路700与第一供电端300连接，用于控制第三开关k3的通断。
76.需要说明的是，为便于对供电进行控制，在第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间设置第三开关k3。在第三开关k3处于闭合状态时，第二供电电路400能够接收动力电池100输出的电源，再进行电压转换后输出低压供电电源，第二供电端500可以接收该低压供电电源或者蓄电池600的输出电源。在第三开关k3处于断开状态时，第二供电电路400没有电源输入，也没有低压供电电源输出。
77.在具体实现时，开关驱动电路700的供电端与第一供电端300连接，第一供电端300为开关驱动电路700提供工作电源。开关驱动电路700在接收到工作电源后，根据预设的控制逻辑控制第三开关k3的通断。具体的控制逻辑可以根据用户需求进行设置，本实施方式对此不加以限制。
78.在本实施方式中，由于动力电池100的输出为高压电源，为提高电路安全性，第三开关k3可以包括正继电器及负继电器。其中，正继电器的触点开关设置于动力电池100的正极与第二供电电路400之间，负继电器的触点开关设置于动力电池100的负极与第二供电电路400之间，正继电器及负继电器的线圈均设置于开关驱动电路700内。
79.开关驱动电路700可以包括两个继电器线圈驱动电路，继电器线圈驱动电路均由电源管理模组(图中未示出)控制，以分别对正继电器及负继电器的开关状态进行控制。继电器线圈驱动电路由第一供电端300供电，该电源管理模组同样可以由第一供电端300供电。
80.需要说明的是，由于车辆在行驶过程中的车况复杂，在特殊情况下(如颠簸、碰撞等)，第三开关k3可能会失效，为保证车辆的安全，作为一种示例，车辆的供电控制策略可以为：在车辆正常行驶过程中，第三开关k3处于闭合状态，由第二供电电路400和蓄电池600通过第一供电端300及第二供电端500为车辆所有低压电器进行供电；其中，蓄电池600主要用于在低压电器所需功率较高时，补偿第二供电电路400的输出。即第一供电端300接入的电压v2等于第二供电端接收的v1，v1为第二供电电路400和/或蓄电池600的输出电压。若车辆出现异常状况导致第三开关k3断开，且无法暂时恢复时，第二供电电路400无法提供供电电源，此时车辆的关键电器件由反激变换电路2001和蓄电池600通过第一供电端300进行供电，即第一供电端300接入的电压v2等于反激变换电路2001的输出电压v3。同时，蓄电池600也可以通过第二供电端500为常规电器件提供供电电源。
81.此外，为保护动力电池100的安全，车辆供电电路还包括熔断元件fu，该熔断元件fu设置于第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间。在具体实现时，熔断元件fu可以为熔断器或者保险丝，本实施方式对此不加以限制。
82.需要说明的是，在高压电器(车载空调等)出现异常，或者线路短路时导致电流过大，容易损坏动力电池100。熔断元件fu在动力电池的输出电流过大时断开，从而断开动力电池100以异常电器之间的连接。
83.在本实施方式中，为避免熔断元件fu在熔断后影响低压电源的供电，熔断元件fu设置于第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间。在熔断元件fu熔断
后，尽管第二供电电路400无法提供低压供电电源，但由于第一供电电路200处于熔断元件fu内侧，仍然能够接收动力电池100的输出电源，从而为关键电器件提供低压供电电源，避免了关键电器件的掉电，提高了车辆的安全性。同时，蓄电池600也能够为关键电器件提供低压供电电源，但由于蓄电池600容量有限、尤其是低温时容量衰减严重，无法支撑低压电器长时间工作，因此关键电器件的供电电源主要由第一供电电路200提供。
84.在第三实施例中，车辆供电电路还包括第三开关k3，第三开关k3设置于第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间；开关驱动电路700，开关驱动电路700与第一供电端300连接，用于控制第三开关k3的通断；熔断元件fu，该熔断元件fu设置于第一供电电路200的输入端与第二供电电路400的输入端之间。本实施方式通过设置第三开关k3，便于对第二供电电路400的工作状态进行控制，提高了车辆供电策略配置的灵活性。同时第一供电电路200的输入端处于熔断元件fu内侧，能够包括在熔断后车辆的关键电器件不掉电，提高车辆的安全性。
85.为实现上述目的，本发明还提出一种车辆供电设备，车辆供电设备包括如上述的车辆供电电路。该车辆供电电路的具体结构参照上述实施例，由于本车辆供电设备可以采用上述所有实施例的技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。
86.为实现上述目的，本发明还提出一种汽车，汽车包括如上述的车辆供电设备。该车辆供电设备的具体结构参照上述实施例，由于本汽车可以采用上述所有实施例的技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。
87.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。