一种冗余供电系统及其控制方法与流程

本发明属于车辆电源系统，具体涉及一种冗余供电系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着自动驾驶技术的研究，自动驾驶及其相关模块都要求具有较高的功能安全等级，比如要求制动、转向功能具有备份冗余，网络通讯具有备份冗余，那针对电源系统，l3及以上等级的自动驾驶需要具备冗余的供电节点，当主电源系统故障时，需立即切换到备用电源系统，避免传统车辆电源系统中的单点失效，带来整车多项功能失效，因此备用电源系统的安全及可靠性就显得极为重要。

2、现有冗余供电系统中的主供电回路为dcdc转换器与低压12v蓄电池组成的供电电源，备用电源采用的是备用12v蓄电池。当主供电回路发生故障时就需要切换到备用电源，备用电源的可靠性及安全性就非常重要，现有技术方案未对备用12v蓄电池的安全性和可靠性进行保护。因此，如何设计一种冗余供电系统及其控制方法，以实现车辆电源系统的备份，同时提高备用电源的安全性和可靠性，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种冗余供电系统及其控制方法，以解决现有技术中的上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种冗余供电系统，其包括动力电池、dcdc转换器、主蓄电池、电源隔离模块、备用蓄电池以及电池电量传感器，动力电池与dcdc转换器电连接，dcdc转换器与主蓄电池并联设置在主供电回路上；所述电源隔离模块中设置有用于与冗余供电负载相连的总线路、并联设置的第一线路和第二线路，所述第一线路的一端与所述主供电回路相连，所述第一线路的另一端与所述总线路相连；所述备用蓄电池通过备用供电回路与所述第二线路的一端相连，所述第二线路的另一端与所述总线路相连；所述第一线路上串联设置有mosfet q1、mosfet q2，所述第二线路上串联设置有mosfet q3、mosfet q4；所述电源隔离模块中还具有用于对主供电回路进行检测的第一监控电路、用于对备用蓄电池和备用供电回路进行检测的第二监控电路、用于对mosfet q1和mosfet q2的通断进行控制的第一驱动电路、用于对mosfet q3和mosfet q4的通断进行控制的第二驱动电路；所述电池电量传感器设置在所述备用蓄电池上，所述电池电量传感器与所述电源隔离模块通讯连接。

4、优选地，其还包括配电盒，所述配电盒内并联设置有多个保险丝，各所述冗余供电负载分别经各所述保险丝与所述配电盒内的主线路相连，所述主线路与所述总线路相连。

5、一种基于上述所述的冗余供电系统的冗余供电控制方法，其包括：

6、正常情况下，电源隔离模块中mosfet q1、mosfet q2、mosfet q3、mosfet q4均导通，整车由动力电池通过dcdc转换器供电；当出现短时大负载时，主蓄电池和备用蓄电池将会参与短时放电；

7、当电源隔离模块中的第一监控电路检测到主供电回路处于失效状态时，通过第一驱动电路关断mosfet q1、mosfet q2，通过第二驱动电路控制mosfet q3、mosfet q4均导通，此时整车仅由备用蓄电池供电；当第一监控电路检测到主供电回路由失效状态恢复到正常状态时，则通过第一驱动电路控制mosfet q1、mosfet q2均导通，以恢复主供电回路对冗余供电负载的供电；

8、当电源隔离模块中的第二监控电路检测到备用蓄电池或备用供电回路处于失效状态时，通过第二驱动电路关断mosfet q3、mosfet q4，通过第一驱动电路控制mosfet q1、mosfet q2均导通，此时整车仅由主供电回路供电；当第二监控电路检测到备用供电回路由失效状态恢复到正常状态时，通过第二驱动电路控制mosfet q3、mosfet q4均导通，以恢复备用蓄电池对冗余供电负载的供电。

9、优选地，在主供电回路和备用供电回路均正常时，当备用蓄电池通过外接的负载进行放电时，电池电量传感器对备用蓄电池的电量进行实时监测并将备用蓄电池的电量信息发送给电源隔离模块，当电源隔离模块接收到电池电量传感器发送的备用蓄电池soc小于第一设定阈值时，则通过第二驱动电路断开mosfet q4，备用蓄电池将停止放电；在蓄电池被充电后，当备用蓄电池soc大于第二阈值时，通过第二驱动电路控制mosfet q4恢复导通，允许备用蓄电池对外放电和被充电。

10、优选地，所述第一设定阈值为69％至71％；所述第二设定阈值为84％至86％。

11、优选地，在主供电回路和备用供电回路均正常时，dcdc转换器持续对备用蓄电池进行充电，当备用蓄电池soc大于第三设定阈值时，则通过第二驱动电路断开mosfet q3，停止对备用蓄电池充电；在备用蓄电池对外放电后，当备用蓄电池soc小于第二设定阈值时，则通过第二驱动电路导通mosfet q3，允许备用蓄电池对外放电和被充电。

12、优选地，所述第三设定阈值为94％至96％。

13、优选地，在车辆下电后，第二驱动电路直接断开mosfet q3、mosfet q4，整车仅由主蓄电池供电。

14、本发明的有益效果在于：

15、本发明的冗余供电系统及其控制方法，能够较好地实现主供电回路和备用供电回路的切换，使得主供电回路和备用供电回路互为备份，在主供电回路或备用供电回路故障即处于失效状态时，能够有效地保证整车的用电；同时，能够对备用蓄电池的充放电进行控制，避免备用蓄电池出现过充、过放，保证备用蓄电池的安全性、可靠性和寿命。

技术特征：

1.一种冗余供电系统，其特征在于，其包括动力电池、dcdc转换器、主蓄电池、电源隔离模块、备用蓄电池以及电池电量传感器，动力电池与dcdc转换器电连接，dcdc转换器与主蓄电池并联设置在主供电回路上；所述电源隔离模块中设置有用于与冗余供电负载相连的总线路、并联设置的第一线路和第二线路，所述第一线路的一端与所述主供电回路相连，所述第一线路的另一端与所述总线路相连；所述备用蓄电池通过备用供电回路与所述第二线路的一端相连，所述第二线路的另一端与所述总线路相连；所述第一线路上串联设置有mosfet q1、mosfet q2，所述第二线路上串联设置有mosfet q3、mosfet q4；所述电源隔离模块中还具有用于对主供电回路进行检测的第一监控电路、用于对备用蓄电池和备用供电回路进行检测的第二监控电路、用于对mosfet q1和mosfet q2的通断进行控制的第一驱动电路、用于对mosfet q3和mosfet q4的通断进行控制的第二驱动电路；所述电池电量传感器设置在所述备用蓄电池上，所述电池电量传感器与所述电源隔离模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述的冗余供电系统，其特征在于，其还包括配电盒，所述配电盒内并联设置有多个保险丝，各所述冗余供电负载分别经各所述保险丝与所述配电盒内的主线路相连，所述主线路与所述总线路相连。

3.一种基于权利要求1所述的冗余供电系统的冗余供电控制方法，其特征在于，其包括：

4.根据权利要求3所述的冗余供电控制方法，其特征在于，在主供电回路和备用供电回路均正常时，当备用蓄电池通过外接的负载进行放电时，电池电量传感器对备用蓄电池的电量进行实时监测并将备用蓄电池的电量信息发送给电源隔离模块，当电源隔离模块接收到电池电量传感器发送的备用蓄电池soc小于第一设定阈值时，则通过第二驱动电路断开mosfet q4，备用蓄电池将停止放电；在蓄电池被充电后，当备用蓄电池soc大于第二阈值时，通过第二驱动电路控制mosfet q4恢复导通，允许备用蓄电池对外放电和被充电。

5.根据权利要求4所述的冗余供电控制方法，其特征在于，所述第一设定阈值为69％至71％；所述第二设定阈值为84％至86％。

6.根据权利要求4所述的冗余供电控制方法，其特征在于，在主供电回路和备用供电回路均正常时，dcdc转换器持续对备用蓄电池进行充电，当备用蓄电池soc大于第三设定阈值时，则通过第二驱动电路断开mosfet q3，停止对备用蓄电池充电；在备用蓄电池对外放电后，当备用蓄电池soc小于第二设定阈值时，则通过第二驱动电路导通mosfet q3，允许备用蓄电池对外放电和被充电。

7.根据权利要求6所述的冗余供电控制方法，其特征在于，所述第三设定阈值为94％至96％。

8.根据权利要求3所述的冗余供电控制方法，其特征在于，在车辆下电后，第二驱动电路直接断开mosfet q3、mosfet q4，整车仅由主蓄电池供电。

技术总结
本发明提供了一种冗余供电系统及其控制方法，其中该系统包括动力电池、DCDC转换器、主蓄电池、电源隔离模块和备用蓄电池，电源隔离模块中设有总线路、并联设置的第一线路和第二线路，第一线路的一端与主供电回路相连，其另一端与总线路相连；第二线路的一端与备用蓄电池相连，其另一端与总线路相连；第一线路上串联设置有MOSFET Q1、MOSFET Q2，第二线路上串联设置有MOSFET Q3、MOSFET Q4；电源隔离模块中还具有第一监控电路、第二监控电路、第一驱动电路和第二驱动电路；备用蓄电池上设有与电源隔离模块通讯连接的电池电量传感器。本发明能够保证整车的正常用电，保证备用蓄电池的可靠性和寿命。

技术研发人员：李越,吴震云,刘明磊,温敏,朱忠华,周志雄
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13