一种自动驾驶电源冗余系统和驾驶设备的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种自动驾驶电源冗余系统和驾驶设备。


背景技术：

2.近年来，随着科技的进步、汽车行业的发展，越来越多的高科技功能被应用到汽车上，智能车辆、智慧交通是未来移动出行行业的必然发展趋势，而自动驾驶则是车辆智能化发展中的重要组成部分与关键技术手段。从l2开始的辅助驾驶系统到l3、l4的自动驾驶系统都受到了广泛的关注，如何实现安全无忧的自动驾驶是行业最关注的问题。
3.目前比较常见的自动驾驶都是采用单电源供电，当电源故障时，无法满足自动驾驶系统功能安全需求，极端情况会出现转向或者制动系统无法工作。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动驾驶电源冗余系统和驾驶设备，旨在解决现有技术中采用单电源供电无法满足自动驾驶系统功能安全需求的技术问题。
5.本发明的一方面在于提供一种自动驾驶电源冗余系统，所述自动驾驶电源冗余系统包括：
6.高压动力电池，以及分别与所述高压动力电池连接的第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路；
7.所述第一供电电路包括第一直流电压转换模块、第一蓄电池以及第一负载组件，所述高压动力电池与所述第一直流电压转换模块连接，用于给所述第一蓄电池和所述第一负载组件供电；
8.所述第二供电电路包括第二直流电压转换模块、第二蓄电池以及第二负载组件，所述高压动力电池与所述第二直流电压转换模块连接，用于给所述第二蓄电池和所述第二负载组件供电；
9.所述第三供电电路包括第三直流电压转换模块、断路器、第三蓄电池以及第三负载组件，所述高压动力电池依次与所述第三直流电压转换模块和所述断路器连接，用于给所述第三蓄电池和所述第三负载组件以及部分第二负载组件供电。
10.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的自动驾驶电源冗余系统和驾驶设备，有益效果在于：通过本发明提供的一种自动驾驶电源冗余系统，通过增加多路设置，能有效地避免单电源供电，实现自动驾驶的安全性，具体为，自动驾驶电源冗余系统包括：高压动力电池，以及分别与高压动力电池连接的第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路；第一供电电路包括第一直流电压转换模块、第一蓄电池以及第一负载组件，高压动力电池与第一直流电压转换模块连接，用于给第一蓄电池和第一负载组件供电；第二供电电路包括第二直流电压转换模块、第二蓄电池以及第二负载组件，高压动力电池与第二直流电压转换模块连接，用于给第二蓄电池和第二负载组件供电；第三供电电路包括第三直流电压转
换模块、断路器、第三蓄电池以及第三负载组件，高压动力电池依次与第三直流电压转换模块和断路器连接，用于给第三蓄电池和第三负载组件以及部分第二负载组件供电，其中，第二供电电路为主供电路，第三供电电路为备用电路，部分第二负载组件通过第二供电电路和第三供电电路供电，多回路设置，始终能够保证有一路完整回路可用，任意一路失效时，部分第二负载组件都能继续工作，以备于单电源回路失效时的备份，从而支撑自动驾驶系统安全降级动作，提高自动驾驶系统功能的安全性。从而解决了现有技术中采用单电源供电无法满足自动驾驶系统功能安全需求的技术问题。
11.根据上述技术方案的一方面，所述第一负载包括并联连接的12v负载、第一电子助力转向系统、车身稳定系统，所述12v负载用于给驾驶设备的用电器供电。
12.根据上述技术方案的一方面，所述第二负载组件包括并联连接的关键负载、主控制器以及前制动卡钳。
13.根据上述技术方案的一方面，所述断路器连接所述关键负载，用于给所述关键负载供电。
14.根据上述技术方案的一方面，所述关键负载包括主计算器、雷达控制模块、传感器中枢。
15.根据上述技术方案的一方面，所述第三负载组件包括并联连接的后制动卡钳、第二电子助力转向系统以及冗余负载。
16.根据上述技术方案的一方面，所述冗余负载包括冗余控制器、传感器清洁、冗余计算器，所述第三直流电压转换模块的输出端连接所述冗余计算器，用于给所述冗余计算器供电。
17.根据上述技术方案的一方面，所述第一直流电压转换模块、所述第二直流电压转换模块、所述第三直流电压转换模块均通过电源分配单元连接所述高压动力电池。
18.本发明的另一方面在于提供一种驾驶设备，所述驾驶设备包括上述技术方案中任一项所述的自动驾驶电源冗余系统。
附图说明
19.本发明的上述与/或附加的方面与优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显与容易理解，其中：
20.图1为本发明第一实施例中的自动驾驶电源冗余系统的线路图；
21.图2为本发明第一实施例中的自动驾驶电源冗余系统的具体线路图；
22.附图元器件符号说明：
23.高压动力电池10，电源分配单元11，第一供电电路20，第二供电电路30，第三供电电路40，第一直流电压转换模块21，第一蓄电池22，第一负载组件23，12v负载230，第一电子助力转向系统231，车身稳定系统232，第二直流电压转换模块31，第二蓄电池32，第二负载组件33，前制动卡钳330，主控制器331，关键负载332，第三直流电压转换模块41，断路器42，第三蓄电池43，第三负载组件44，后制动卡钳440，第二电子助力转向系统441，冗余负载442，主计算器3320，雷达控制模块3321，传感器中枢3322，冗余控制器4420，传感器清洁4421，冗余计算器4422。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
25.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造与操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明中，除非另有明确的规定与限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的与所有的组合。
27.请参阅图1-图2，所示为本发明的第一实施例提供的一种自动驾驶电源冗余系统，该自动驾驶电源冗余系统包括高压动力电池10，以及分别与高压动力电池10连接的第一供电电路20、第二供电电路30、第三供电电路40；其中，第一供电电路20、第二供电电路30、第三供电电路40均通过电源分配单元11与高压动力电池10连接，该电源分配单元11，power distribution unit，电源分配单元11为机柜式安装的电气设备提供电力分配而设计的产品，拥有不同的功能、安装方式和不同插位组合的多种系列规格，能为不同的电源环境提供适合的机架式电源分配解决方案。
28.其中，第一供电电路20包括第一直流电压转换模块21、第一蓄电池22以及第一负载组件23，高压动力电池10通过电源分配单元11与第一直流电压转换模块21连接，用于给第一蓄电池22和第一负载组件23供电。其中，第一直流电压转换模块21，是将高压动力电池10的高电压的直流电源变换低电压等级直流电源的装置。第一蓄电池22是储存并提供电能的部件，作为第一供电电路20的辅助供电部件，其通过灵活的充放电，负责平滑和缓和电气系统中的电流冲击，并协助第一直流电压转换模块21向电路供电。在第一负载组件23总用电量未超过第一直流电压转换模块21的供电能力时，第一蓄电池22接收第一直流电压转换模块21输出的一部分电量进行存储；在第一负载组件23总用电量过大，超过第一直流电压转换模块21的供电能力时，第一蓄电池22与第一直流电压转换模块21共同向连接第一负载组件23给第一负载组件23供电。在第一直流电压转换模块21停止工作时，第一蓄电池22放电向第一负载组件23供电；当第一直流电压转换模块21从停止工作状态恢复正常工作时，第一蓄电池22停止放电，同时以恒压限流方式进行充电，然后返回并保持浮充状态。
29.进一步地，第一负载组件23包括并联连接的12v负载230、第一电子助力转向系统231、车身稳定系统232，12v负载230用于给驾驶设备的用电器供电。其中，第一负载组件23为常规负载，即无功能安全要求的负载。
30.另外，第二供电电路30包括第二直流电压转换模块31块、第二蓄电池32以及第二
负载组件33，高压动力电池10通过电源分配单元11与第二直流电压转换模块31块连接，用于给第二蓄电池32和第二负载组件33供电。
31.进一步地，第二负载组件33包括并联连接的关键负载332、主控制器331以及前制动卡钳330，关键负载332包括主计算器3320、雷达控制模块3321、传感器中枢3322。关键负载332即高安全等级负载，根据功能安全需求，需要将高功能安全需求的相关控制器，即关键负载332分别接入两路电源，以备于单电源回路失效时的备份，因此本发明设置第三供电电路40，作为备用电源给关键负载332进行供电。
32.进一步地，第三供电电路40包括第三直流电压转换模块41、断路器42、第三蓄电池43以及第三负载组件44，高压动力电池10依次与第三直流电压转换模块41和断路器42连接，用于给第三蓄电池43和第三负载组件44供电以及部分第二负载组件33供电，即用于给第三蓄电池43和第三负载组件44以及关键负载332供电。
33.其中，关键负载332采用第二供电电路30和第三供电电路40电源供应，多回路设置，始终能够保证有一路完整回路可用，任意一路失效时，关键负载332都能继续工作，从而支撑自动驾驶系统安全降级动作。同时，当高压动力电池10失效时，第一蓄电池22、第二蓄电池32以及第三蓄电池43可保证系统在一定时间范围内系统持续运行。
34.进一步地，第三负载组件44包括并联连接的后制动卡钳440、第二电子助力转向系统441以及冗余负载442。前制动卡钳330和后制动卡钳440分别接到第二供电电路30和第三供电路供电系统，实现电源冗余，保证其安全等级。同时，为了驾驶设备的用电器的影响，将驾驶设备的第一电子助力转向系统231和第二电子助力转向系统441分开控制，第一电子助力转向系统231通过第一供电电路20控制，第二电子助力转向系统441通过第二供电电路30控制，实现转向冗余。其中，第二供电电路30作为主供电路，第三供电电路40作为备用电路，通过关键负载332和冗余负载442的形式可以提高抗风险能力，避免仅仅存在一个关键负载332时，关键负载332故障而导致的功能失效。
35.冗余负载442包括冗余控制器4420、传感器清洁4421、冗余计算器4422，第三直流电压转换模块41的输出端连接冗余计算器4422，用于给冗余计算器4422供电。
36.进一步地，当第三直流电压转换模块41发生故障时，断路器42将会断开，即断开了第三直流电压转换模块41与冗余负载442的连接，以确保第三蓄电池43给冗余负载442供电，保证功能安全；当冗余负载442发生故障时，断路器42将会断开，以确保高压动力电池10通过第三直流电压转换模块41给冗余计算器4422供电，保证功能安全。
37.需要说明的是，通常情况下，断路器42处于闭合状态，高压动力电池10通过第一直流电压转换模块21给第一蓄电池22和第一负载组件23供电，高压动力电池10通过通过第二直流电压转换模块31块给第二蓄电池32和第二负载组件33供电，高压动力电池10通过第三直流电压转换模块41和断路器42连接，给第三蓄电池43和第三负载组件44以及关键负载332供电。当第二供电电路30的回路失效时，即任一回路出现欠压、过压、短路等电源系统故障时，可以直接通过第三供电电路40给关键负载332供电，保证自动驾驶车辆的安全状态。
38.进一步地，当断路器42检测到第三直流电压转换模块41发生故障时，断路器42将会断开，即断开了第三直流电压转换模块41与冗余负载442的连接，以确保第三蓄电池43给冗余负载442供电，保证功能安全；当断路器42检测到冗余负载442发生故障时，断路器42将会断开，以确保高压动力电池10通过第三直流电压转换模块41给冗余计算器4422供电，保
证功能安全。
39.与现有技术相比，采用本实施例当中的自动驾驶电源冗余系统，有益效果在于：通过本发明提供的一种自动驾驶电源冗余系统，通过增加多路设置，能有效地避免单电源供电，实现自动驾驶的安全性，具体为，自动驾驶电源冗余系统包括：高压动力电池，以及分别与高压动力电池连接的第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路；第一供电电路包括第一直流电压转换模块、第一蓄电池以及第一负载组件，高压动力电池与第一直流电压转换模块连接，用于给第一蓄电池和第一负载组件供电；第二供电电路包括第二直流电压转换模块、第二蓄电池以及第二负载组件，高压动力电池与第二直流电压转换模块连接，用于给第二蓄电池和第二负载组件供电；第三供电电路包括第三直流电压转换模块、断路器、第三蓄电池以及第三负载组件，高压动力电池依次与第三直流电压转换模块和断路器连接，用于给第三蓄电池和第三负载组件以及部分第二负载组件供电，其中，第二供电电路为主供电路，第三供电电路为备用电路，部分第二负载组件通过第二供电电路和第三供电电路供电，多回路设置，始终能够保证有一路完整回路可用，任意一路失效时，部分第二负载组件都能继续工作，以备于单电源回路失效时的备份，从而支撑自动驾驶系统安全降级动作，提高自动驾驶系统功能的安全性。从而解决了现有技术中采用单电源供电无法满足自动驾驶系统功能安全需求的技术问题。
40.发明的第二实施例提供的一种驾驶设备，该驾驶设备包括上述实施例中所述的自动驾驶电源冗余系统。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
42.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体与详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形与改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述自动驾驶电源冗余系统包括：高压动力电池，以及分别与所述高压动力电池连接的第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路；所述第一供电电路包括第一直流电压转换模块、第一蓄电池以及第一负载组件，所述高压动力电池与所述第一直流电压转换模块连接，用于给所述第一蓄电池和所述第一负载组件供电；所述第二供电电路包括第二直流电压转换模块、第二蓄电池以及第二负载组件，所述高压动力电池与所述第二直流电压转换模块连接，用于给所述第二蓄电池和所述第二负载组件供电；所述第三供电电路包括第三直流电压转换模块、断路器、第三蓄电池以及第三负载组件，所述高压动力电池依次与所述第三直流电压转换模块和所述断路器连接，用于给所述第三蓄电池和所述第三负载组件以及部分第二负载组件供电。2.根据权利要求1所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述第一负载组件包括并联连接的12v负载、第一电子助力转向系统、车身稳定系统，所述12v负载用于给驾驶设备的用电器供电。3.根据权利要求1所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述第二负载组件包括并联连接的关键负载、主控制器以及前制动卡钳。4.根据权利要求3所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述断路器连接所述关键负载，用于给所述关键负载供电。5.根据权利要求4所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述关键负载包括主计算器、雷达控制模块、传感器中枢。6.根据权利要求1所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述第三负载组件包括并联连接的后制动卡钳、第二电子助力转向系统以及冗余负载。7.根据权利要求6所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述冗余负载包括冗余控制器、传感器清洁、冗余计算器，所述第三直流电压转换模块的输出端连接所述冗余计算器，用于给所述冗余计算器供电。8.根据权利要求1所述的自动驾驶电源冗余系统，其特征在于，所述第一直流电压转换模块、所述第二直流电压转换模块、所述第三直流电压转换模块均通过电源分配单元连接所述高压动力电池。9.一种驾驶设备，其特征在于，所述驾驶设备包括上述权利要求1-8中任一项所述的自动驾驶电源冗余系统。

技术总结
本发明公开了一种自动驾驶电源冗余系统和驾驶设备，涉及汽车技术领域，该系统包括：高压动力电池、第一供电电路、第二供电电路、第三供电电路；第一供电电路包括第一直流电压转换模块，高压动力电池与第一直流电压转换模块连接，用于给第一蓄电池和第一负载组件供电；第二供电电路包括第二直流电压转换模块，高压动力电池与第二直流电压转换模块连接，用于给第二蓄电池和第二负载组件供电；第三供电电路包括第三直流电压转换模块、断路器，高压动力电池依次与第三直流电压转换模块和断路器连接，用于给第三蓄电池和第三负载组件以及部分第二负载组件供电，本发明能够解决现有技术中采用单电源供电无法满足自动驾驶系统功能安全需求的技术问题。需求的技术问题。需求的技术问题。


技术研发人员：涂丽红 刘钦 袁文佳 郑剑 李良 段世鹏
受保护的技术使用者：江铃汽车股份有限公司
技术研发日：2023.01.19
技术公布日：2023/6/26