(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011186304.3
(22)申请日 2020.10.29
(71)申请人 重庆长安新能源汽车科技有限公司
地址 401133 重庆市江北区鱼嘴镇永和路
39号2屋208室
(72)发明人 张中元 王永珠 郑远冬 刘维
陈东
(74)专利代理机构 重庆华科专利事务所 50123
代理人 康海燕
(51)Int.Cl.
H02J 9/06(2006.01)
H02J 7/34(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开的一种电动汽车冗余低压电源
供电系统，将电动汽车冗余低压电源系统设计为
一个DCDC转换器，两个能量存储单元，一个低压
保护控制单元，满足低压电源系统两路独立供
电，不互相影响的要求。同时在两路低压电源之
间设置控制保护单元，监控高压输入状态、两路
输入过限、低压电源短路、冗余低压电路或非冗
余低压电路短路等故障时，控制保护单元可对电
路实现输入电压钳制、低压电源断路、冗余低压
电路与非冗余低压电路之间断开等操作，维持两
路低压电路局部故障互不干涉状态。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 112350429 A 2021.02.09
C N 112350429
A
1.一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：包括高压电池(01)、DCDC转换器
(02)、冗余储能部件(03)、主蓄电池(04)、冗余电源部件(06)、非冗余电源部件(07)和保护控制单元(05)； 所述高压电池(01)通过DCDC转换器分别给主蓄电池(04)和冗余储能部件(03)充电；非冗余电源部件(07)由主蓄电池(04)供电；冗余电源部件(06)分别由冗余储能部件(03)和主蓄电池(04)提供低压电源；
冗余储能部件(03)与主蓄电池(04)并联；
保护控制单元（05）包含低压电源控制电路（051）、低压电源过限诊断电路（052）、低压电源电压检测电路（053）及电流检测电路（054）；
低压电源控制电路（051）布置在冗余储能部件(03)与主蓄电池（04）的并联电路上；整车正常工作时时，低压电源控制电路（051）接通，DCDC转换器（02）给主蓄电池（04）、冗余储能部件(03)充电；
低压电源过限诊断电路（052）布置在DCDC转换器（02）与主蓄电池（04）之间，当DCDC输出过压时，会通过其内部电路自动将电压限制在设计值以内；
低压电源电压检测电路（053）跨接在主蓄电池（04）两端，负责检测主蓄电池（04）、非冗余电源部件（07）的电源电压，以及冗余电源部件（06）主电源回路的电源电压；
电流检测电路（054）布置在保护控制单元（05）内，负责检测通过保护控制单元（05）的电流。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当高压电池（01）失效无法输出高压电源，保护控制单元（05）通过低压电源控制电路（051）断开主蓄电池04与冗余储能部件（03）连接，主蓄电池（04）向非冗余电源部件（07）、冗余电源部件（06）供电；冗余储能部件（
03）向冗余电源部件（07）供电。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当DCDC转换器（02）因其故障无法输出时，保护控制单元（05）通过低压电源控制电路（051）断开主蓄电池（04）与冗余储能部件（03）连接，主蓄电池（04）向非冗余电源部件（07）、冗余电源部件（06）供电；冗余储能部件（03）向冗余电源部件（07）供电。
4.如权利要求3所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当DCDC转换器（02）输出过压时，保护控制单元（05）通过低压电源过限诊断电路（052）检测到低压过限故障时立即控制低压电源控制电路（051）断开，保证主供电回路的主蓄电池（04）、非冗余电源部件（07）、冗余电源部件（06）低压电源正常。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当冗余电源部件（06）的冗余供电回路对地短路，控制保护单元（05）通过低压电源电压检测电路（053）和电流检测电路（054）检测到此故障，控制低压电源控制电路（051）断开，DCDC转换器（02）停止输出, 以断开冗余储能部件（03）与主蓄电池（04）的并联连接，保证主蓄电池（04）向非冗余电源部件07正常供电。
6.如权利要求5所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当冗余储能部件（03）内部
短路，控制保护单元（05）通过低压电源电压检测电路（053）和电流检测电路（054）检测到此故障，控制低压电源控制电路（051）断开，DCDC转换器（02）停止输出, 以断开冗余储能部件（03）与主蓄电池（04）的并联连接，保证主蓄电池（04）向非冗余电源部件（07）正常供电，提示用户去更换冗余储能部件（03）。
7.如权利要求6所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当非冗余电源部件（07）的供电回路对地短路，控制保护单元（05）通过低压电源电压检测电路（053）和电流检测电路（054）检测到此故障，控制低压电源控制电路（051）断开，以断开冗余储能部件（03）与主蓄电池（04）的并联连接，此时DCDC转换器（02）正常输出，防止冗余储能部件（03）降低至其工作范围以下，保证冗余储能部件（03）向冗余电源部件（06）正常供电。
8.如权利要求7所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当主蓄电池（04）内部短路，控制保护单元（05）通过低压电源电压检测电路（053）和电流检测电路（054）检测到此故障，控制低压电源控制电路（051）断开，以断开冗余储能部件（03）与主蓄电池（04）的并联连接，此时DCDC转换器02正常输出，防止冗余储能部件（03）降低至其工作范围以下，保证冗余储能部件（03）向冗余电源部件（06）正常供电，并提示用户更换主蓄电池（04）。
9.如权利要求8所述的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，其特征在于：当主蓄电池（04）或冗余储
能部件（03）损坏，高压电池（01）通过DCDC转换器（02）向冗余电源部件（06）、非冗余电源部件（07）直接供低压电源；提示用户更换主蓄电池（04）或冗余储能部件（03）。
一种电动汽车冗余低压电源供电系统
技术领域
[0001]本发明属于电动汽车双路独立低压电源供电技术领域，具体涉及一种电动汽车冗余低压电源供电系统。
背景技术
[0002]低压电源系统的主要作用为车辆各电器部件供给低压电源，如供电电源中断、故障，电器部件就不能正常工作。
[0003]目前电动汽车的低压电源系统基本上沿用了传统汽车的低压电源系统，即采用一个12V铅蓄电池作为低压电源，但其可靠性较低，如铅蓄电池故障、线束短路断路等故障会导致整车电器部件不能正常工作，尤其是制动、转向系统的供电出现故障，会出现驾驶安全事故，危害驾驶员和乘客的生命。
[0004]随着智能驾驶技术在电动汽车上的运用，其要求的高可靠性、高安全性，其对电动汽车低压电
源系统提出了更高要求。因此，为满足智能驾驶技术的要求，需要提出了电动汽车冗余低压电源供电系统，保证电动汽车各电器部件的工作正常。
[0005]冗余低压电源供电系统的主要思路是有两个独立的能量存储单元，这样能保证两路供电电源独立，不互相影响。如按照传统汽车设计两套低压电源，即对电动汽车设计使用两个DCDC、两个能量存储单元，但这样增加了零部件成本、布置空间、重量。
发明内容
[0006]本发明公开的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，满足低压电源系统两路独立供电，不互相影响的要求。
[0007]本发明公开的一种电动汽车冗余低压电源供电系统，包括高压电池、DCDC转换器、冗余储能部件、主蓄电池、冗余电源部件、非冗余电源部件和保护控制单元；
所述高压电池通过DCDC转换器分别给主蓄电池和冗余储能部件充电；非冗余电源部件由主蓄电池供电；冗余电源部件分别由冗余储能部件和主蓄电池提供低压电源；冗余储能部件与主蓄电池并联；
保护控制单元包含低压电源控制电路、低压电源过限诊断电路、低压电源电压检测电路及电流检测电路；
低压电源控制电路布置在冗余储能部件与主蓄电池的并联电路上；整车正常工作时时，低压电源控制电路接通，DCDC转换器给主蓄电池、冗余储能部件充电；
低压电源过限诊断电路布置在DCDC转换器与主蓄电池之间，当DCDC输出过压时，会通过其内部电路自动将电压限制在设计值以内；
低压电源电压检测电路跨接在主蓄电池两端，负责检测主蓄电池、非冗余电源部件的电源电压，以及冗余电源部件主电源回路的电源电压；
电流检测电路布置在保护控制单元内，负责检测通过保护控制单元的电流。
[0008]进一步地，当高压电池失效无法输出高压电源，保护控制单元通过低压电源控制
电路断开主蓄电池与冗余储能部件连接，主蓄电池向非冗余电源部件、冗余电源部件供电；冗余储能部件向冗余电源部件供电。
[0009]进一步地，当DCDC转换器因其故障无法输出时，保护控制单元通过低压电源控制电路断开主蓄电池与冗余储能部件连接，主蓄电池向非冗余电源部件、冗余电源部件供电；冗余储能部件向冗余电源部件供电。
[0010]进一步地，当DCDC转换器输出过压时，保护控制单元通过低压电源过限诊断电路检测到低压过限故障时立即控制低压电源控制电路断开，保证主供电回路的主蓄电池、非冗余电源部件、冗余电源部件低压电源正常。
[0011]进一步地，当冗余电源部件的冗余供电回路对地短路，控制保护单元通过低压电源电压检测电路和电流检测电路检测到此故障，控制低压电源控制电路断开，DCDC转换器停止输出, 以断开冗余储能部件与主蓄电池的并联连接，保证主蓄电池向非冗余电源部件正常供电。
[0012]进一步地，当冗余储能部件内部短路，控制保护单元通过低压电源电压检测电路和电流检测电路检测到此故障，控制低压电源控制电路断开，DCDC转换器停止输出, 以断开冗余储能部件与主蓄电池的并联连接，保证主蓄电池向非冗余电源部件正常供电，提示用户去更换冗余储能部件。
[0013]进一步地，当非冗余电源部件的供电回路对地短路，控制保护单元通过低压电源电压检测电路和电流检测电路检测到此故障，控制低压电源控制电路断开，以断开冗余储能部件与主蓄电池的并联连接，此时DCDC转换器正常输出，防止冗余储能部件降低至其工作范围以下，保证冗余储能部件向冗余电源部件正常供电。
[0014]进一步地，当主蓄电池内部短路，控制保护单元通过低压电源电压检测电路和电流检测电路检测到此故障，控制低压电源控制电路断开，以断开冗余储能部件与主蓄电池的并联连接，此时DCDC
转换器正常输出，防止冗余储能部件降低至其工作范围以下，保证冗余储能部件向冗余电源部件正常供电，并提示用户更换主蓄电池。
[0015]进一步地，当主蓄电池或冗余储能部件损坏，高压电池通过DCDC转换器向冗余电源部件、非冗余电源部件直接供低压电源；提示用户更换主蓄电池或冗余储能部件。[0016]本发明有益技术效果为：
1）将电动汽车冗余低压电源系统设计为一个DCDC转换器，两个能量存储单元，一个低压保护控制单元，满足低压电源系统两路独立供电，不互相影响的要求。
[0017]2）提供两路低压电源，在一路低压电源失效后，另外一路低压电源还能使相关电器部件正常工作或者以某种特定的状态工作，以达到在电动汽车驾驶时安全可靠的要求。[0018]3）同时在两路低压电源之间设置控制保护单元，监控高压输入状态、两路低压电源状态、两路低压电路状态，在发生电压输入过限、低压电源短路、冗余低压电路或非冗余低压电路短路等故障时，控制保护单元可对电路实现输入电压钳制、低压电源断路、冗余低压电路与非冗余低压电路之间断开等操作，维持两路低压电路局部故障互不干涉状态。[0019]4)本发明可以减低整车成本、体积、重量。
附图说明
[0020]图1为控制过程1及2的电动汽车冗余低压电源供电系统原理图；
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