一种车载电源的过压保护电路、方法、控制器及汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种车载电源的过压保护电路、方法、控制器及汽车。

背景技术

车载直流变换器DC/DC的主要功能是将电动汽车高压动力电池电压转换为14V低压，给14V低压蓄电池充电，同时为整车低压控制系统供电。

随着整车安全要求的提高，目前DC/DC并联冗余设计逐步被大家接受，比如一个2.5kW的DC/DC模块可以由两个1.3kW的小功率DC/DC模块代替。如图1所示，DC/DC1与DC/DC2并联接入高压动力电池与14V低压蓄电池之间，当DC/DC1过压保护失效导致14V蓄电池电压过压时，实际上DC/DC2无法检测出此情况是由于自身过压还是DC/DC1过压导致的，所以DC/DC1和DC/DC2会同时保护，起不到预期的冗余增强安全性的效果。

发明内容

本发明实施例提供一种车载电源的过压保护电路、方法、控制器及汽车，用以解决现有冗余设计的电路中安全等级较低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种车载电源的过压保护电路，包括高压动力电池和低压蓄电池，还包括：

直流变换器模组，所述直流变换器模组的输入端与所述高压动力电池连接，输出端与所述低压蓄电池连接；

其中，所述直流变换器模组包括至少两个直流变换器，所述直流变换器的第一端与所述直流变换器模组的输入端连接，所述直流变换器的第二端与所述直流变换器模组的输出端连接；

控制器，在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭。

可选地，所述直流变换器模组包括第一直流变换器和第二直流变换器；所述第一直流变换器的第一端和所述第二直流变换器的第一端与所述直流变换器模组的输入端连接，所述第一直流变换器的第二端和所述第二直流变换器的第二端与所述直流变换器模组的输出端连接；

其中，所述第一直流变换器和所述第二直流变换器通过硬线连接传递使能信号。

可选地，所述第一直流变换器与所述第二直流变换器通过第一硬线和第二硬线连线；

其中，所述第一直流变换器通过所述第一硬线向所述第二直流变换器输出第一使能信号，所述第二直流变换器通过所述第二硬线向所述第一直流变换器输出第二使能信号。

可选地，所述控制器在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器通过所述第一硬线向所述第二直流变换器输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器关闭；

所述控制器在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器通过所述第二硬线向所述第一直流变换器输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器关闭。

依据本发明的另一个方面，提供了一种直流变换器的控制方法，应用于如上所述的车载电源的过压保护电路，所述方法包括：

检测所述车载电源的过压保护电路的直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压；

在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭；

其中，所述直流变换器模组至少包括第一直流变换器和第二直流变换器。

可选地，所述根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭，包括：

在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器通过第一硬线向所述第二直流变换器输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器关闭；

在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器通过第二硬线向所述第一直流变换器输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器关闭。

依据本发明的另一个方面，提供了一种直流变换器的控制装置，应用于如上所述的车载电源的过压保护电路，所述控制装置包括：

电压检测模块，用于检测所述车载电源的过压保护电路的直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压；

控制调整模块，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭；

其中，所述直流变换器模组至少包括第一直流变换器和第二直流变换器。

可选地，所述控制调整模块包括：

第一控制单元，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器通过第一硬线向所述第二直流变换器输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器关闭；

第二控制单元，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器通过第二硬线向所述第一直流变换器输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器关闭。

依据本发明的另一个方面，提供了一种控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。

依据本发明的另一个方面，提供了一种汽车，包括如上所述的车载电源的过压保护电路。

本发明的有益效果是：

上述方案，通过增加硬线传递使能信号，可以保证冗余设计的电路中其中一个DC/DC发生过压故障，且过压保护失效时，立即关闭发生故障的DC/DC，使得其他DC/DC可以继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车继续正常行驶，有效提高了整车的功能安全等级。

附图说明

图1表示本发明现有技术中的DC/DC并联冗余设计电路示意图；

图2表示本发明实施例提供的直流变换器内部电压环路示意图；

图3表示本发明实施例提供的车载电源的过压保护电路示意图；

图4表示本发明实施例提供的直流变换器的控制流程图；

图5表示本发明实施例提供的直流变换器的控制方法示意图；

图6表示本发明实施例提供的直流变换器的控制装置示意图。

附图标记说明：

DC/DC1-第一直流变换器；DC/DC2-第二直流变换器；61-电压检测模块；62-控制调整模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明针对现有冗余设计的电路中安全等级较低的问题，提供一种车载电源的过压保护电路、方法、控制器及汽车。

如图3-4所示，本发明其中一实施例提供一种车载电源的过压保护电路，包括高压动力电池和低压蓄电池，还包括：

直流变换器模组，所述直流变换器模组的输入端与所述高压动力电池连接，输出端与所述低压蓄电池连接；

其中，所述直流变换器模组包括至少两个直流变换器，所述直流变换器的第一端与所述直流变换器模组的输入端连接，所述直流变换器的第二端与所述直流变换器模组的输出端连接。

可选地，可选地，所述直流变换器模组包括第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2；所述第一直流变换器DC/DC1的第一端和所述第二直流变换器DC/DC2的第一端与所述直流变换器模组的第一端连接，所述第一直流变换器DC/DC1的第二端和所述第二直流变换器DC/DC2的第二端与所述直流变换器模组的第二端连接；

其中，所述第一直流变换器DC/DC1与所述第二直流变换器DC/DC2通过硬线连接传递使能信号。

具体的，如图3所示，根据本发明其中一实施例，所述低压蓄电池为14V蓄电池，所述第一直流变换器DC/DC1与所述第二直流变换器DC/DC2通过第一硬线和第二硬线连线；其中，所述第一直流变换器DC/DC1通过所述第一硬线向所述第二直流变换器DC/DC2输出第一使能信号，所述第二直流变换器DC/DC2通过所述第二硬线向所述第一直流变换器DC/DC1输出第二使能信号。

需要说明的是，如图3所示，根据本发明其中一实施例，可以在所述第一直流变换器DC/DC1与第二直流变换器DC/DC2冗余并联的设计中，设置两个硬线使能信号。其中，第一使能信号用于控制第二直流变换器DC/DC2关闭，第二使能信号用于控制第一直流变换器DC/DC1关闭。也就是说，第一直流变换器DC/DC1可以通过所述第一硬线向所述第二直流变换器DC/DC2输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器DC/DC2关闭；第二直流变换器DC/DC2可以通过所述第二硬线向所述第一直流变换器DC/DC2输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器DC/DC1关闭。

在DC/DC并联工作时，第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2的能量只能单向流动，即电流只能从高压动力电池流向14V蓄电池，且第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2都具备恒压工作模式，其输出电压均为14V。其中，每个DC/DC都有各自电压环路，以保证稳压输出，其模型如图2所示。而现有DC/DC冗余设计的电路如图1所示，若发生第一直流变换器DC/DC1电压环路失效的情况，会导致所述第一直流变换器DC/DC1的PWM占空比变成最大，进而导致14V低压蓄电池电压的输入电压达到16V甚至更大，以至发生过压现象。此时，所述第二直流变换器DC/DC2的电压环路就会自动调节使得所述第二直流变换器DC/DC2的PWM占空比变为0，也就是说，此时14V蓄电池所有的电流都由所述第一直流变换器DC/DC1提供，而所述第二直流变换器DC/DC2的输出电流为0，即所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0。

可以看出，通过检测所述直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压，可以得知是否发生过压现象；在检测得知发生过压现象时，通过检测所述第一直流变换器DC/DC1的第二端和所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流，可以确定是哪个DC/DC导致的过压现象；然后根据电流检测结果，控制输出使能信号，关闭发生故障的DC/DC，从而保证另一个DC/DC能正常工作，保证整车的正常运行。

需要说明的是，本发明其中一实施例提供的所述车载电源的过压保护电路还包括控制器，所述控制器用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过所述使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭。

更详细的说，所述控制器在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器DC/DC1的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器DC/DC1通过所述第一硬线向所述第二直流变换器DC/DC2输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器DC/DC2关闭；

所述控制器在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器DC/DC2通过所述第二硬线向所述第一直流变换器DC/DC1输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器DC/DC1关闭。

具体的，所述车载电源的过压保护电路的保护策略按如图4所示的流程图执行，在电动汽车行驶过程中，所述第一直流变换器DC/DC1和所述第二直流变换器DC/DC2并联工作，若所述第一直流变换器DC/DC1发生过压故障，且过压保护失效，所述第二直流变换器DC/DC2可以立即关闭所述第一直流变换器DC/DC1，而所述第二直流变换器DC/DC2继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车可以继续行驶，保证整车具备较高的功能安全等级。

本发明实施例中，通过增加硬线传递使能信号，可以保证冗余设计的电路中其中一个DC/DC发生过压故障，且过压保护失效时，立即关闭发生故障的DC/DC，使得另一个DC/DC可以继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车继续正常行驶，有效提高了整车的功能安全等级。

如图5所示，本发明实施例还提供一种直流变换器的控制方法，应用于如上所述的车载电源的过压保护电路，所述方法包括：

S51：检测所述车载电源的过压保护电路的直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压；

S52：在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过所述使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭；

其中，所述直流变换器模组至少包括第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2。

具体的，所述根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过所述使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭，包括：

在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器DC/DC1的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器DC/DC1通过第一硬线向所述第二直流变换器DC/DC2输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器DC/DC2关闭；

在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器DC/DC2通过第二硬线向所述第一直流变换器DC/DC1输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器DC/DC1关闭。

需要说明的是，根据本发明其中一实施例，在DC/DC并联工作时，第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2的能量只能单向流动，即电流只能从高压动力电池流向14V蓄电池，且第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2都具备恒压工作模式，其输出电压均为14V。其中，每个DC/DC都有各自电压环路，以保证稳压输出。现有DC/DC冗余设计的电路中，如图1所示，若发生第一直流变换器DC/DC1电压环路失效的情况，会导致所述第一直流变换器DC/DC1的PWM占空比变成最大，进而导致14V低压蓄电池电压的输入电压达到16V甚至更大，以至发生过压现象。此时，所述第二直流变换器DC/DC2的电压环路就会自动调节使得所述第二直流变换器DC/DC2的PWM占空比变为0，也就是说，此时14V蓄电池所有的电流都由所述第一直流变换器DC/DC1提供，而所述第二直流变换器DC/DC2的输出电流为0，即所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0。

因此，通过检测所述直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压，可以得知是否发生过压现象；在检测得知发生过压现象时，通过检测所述第一直流变换器DC/DC1的第二端和所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流，可以确定是哪个DC/DC导致的过压现象；然后根据电流检测结果，控制输出使能信号，关闭发生故障的DC/DC，从而保证另一个DC/DC能正常工作，保证整车的正常运行。

具体的，所述车载电源的过压保护电路的保护策略按如图4所示的流程图执行：

S41：输出电压检测，即检测所述直流变换器模组的输出端的电压。

S42：是否过压；即判断所述直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压。是，则执行S43；否，则执行S47。

S43：输出电流检测，即检测所述第一直流变换器DC/DC1的第二端和所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流。

S44：输出电流是否为0；即判断S43中检测到的电流是否是0。是，则执行S45；否，则执行S46。

S45：关闭另一个DC/DC输出；即控制第二端的电流为0的DC/DC输出使能信号，关闭另一个DC/DC输出。

S46：关闭输出；即第二端的电流不为0的DC/DC关闭输出，即发生故障的DC/DC接收使能信号，关闭输出。

S47：结束。

在电动汽车行驶过程中，通过以上策略，所述第一直流变换器DC/DC1和所述第二直流变换器DC/DC2并联工作，若所述第一直流变换器DC/DC1发生过压故障，且过压保护失效，所述第二直流变换器DC/DC2可以立即关闭所述第一直流变换器DC/DC1，而所述第二直流变换器DC/DC2继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车可以继续行驶，保证整车具备较高的功能安全等级。

本发明实施例中，通过增加硬线传递使能信号，可以保证冗余设计的电路中其中一个DC/DC发生过压故障，且过压保护失效时，立即关闭发生故障的DC/DC，使得另一个DC/DC可以继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车继续正常行驶，有效提高了整车的功能安全等级。

如图6所示，本发明实施例还提供一种直流变换器的控制装置，应用于如上所述的车载电源的过压保护电路，所述控制装置包括：

电压检测模块61，用于检测所述车载电源的过压保护电路的直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压；

控制调整模块62，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，根据所述直流变换器的第二端的电流检测结果，通过所述使能信号控制第二端的电流不为0的所述直流变换器关闭；

其中，所述直流变换器模组至少包括第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2。

可选地，所述控制调整模块包括：

第一控制单元，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第一直流变换器DC/DC1的第二端的电流为0时，控制所述第一直流变换器DC/DC1通过第一硬线向所述第二直流变换器DC/DC2输出第一使能信号，控制所述第二直流变换器DC/DC2关闭；

第二控制单元，用于在所述直流变换器模组的输出端的电压大于预设电压时，且检测到所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0时，控制所述第二直流变换器DC/DC2通过第二硬线向所述第一直流变换器DC/DC1输出第二使能信号，控制所述第一直流变换器DC/DC1关闭。

需要说明的是，根据本发明其中一实施例，在DC/DC并联工作时，第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2的能量只能单向流动，即电流只能从高压动力电池流向14V蓄电池，且第一直流变换器DC/DC1和第二直流变换器DC/DC2都具备恒压工作模式，其输出电压均为14V。其中，每个DC/DC都有各自电压环路，以保证稳压输出。现有DC/DC冗余设计的电路中，如图1所示，若发生第一直流变换器DC/DC1电压环路失效的情况，会导致所述第一直流变换器DC/DC1的PWM占空比变成最大，进而导致14V低压蓄电池电压的输入电压达到16V甚至更大，以至发生过压现象。此时，所述第二直流变换器DC/DC2的电压环路就会自动调节使得所述第二直流变换器DC/DC2的PWM占空比变为0，也就是说，此时14V蓄电池所有的电流都由所述第一直流变换器DC/DC1提供，而所述第二直流变换器DC/DC2的输出电流为0，即所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流为0。

因此，通过检测所述直流变换器模组的输出端的电压是否大于预设电压，可以得知是否发生过压现象；在检测得知发生过压现象时，通过检测所述第一直流变换器DC/DC1的第二端和所述第二直流变换器DC/DC2的第二端的电流，可以确定是哪个DC/DC导致的过压现象；然后根据电流检测结果，控制输出使能信号，关闭发生故障的DC/DC，从而保证另一个DC/DC能正常工作，保证整车的正常运行。

具体的，所述车载电源的过压保护电路的保护策略按如图4所示的流程图执行，在电动汽车行驶过程中，所述第一直流变换器DC/DC1和所述第二直流变换器DC/DC2并联工作，若所述第一直流变换器DC/DC1发生过压故障，且过压保护失效，所述第二直流变换器DC/DC2可以立即关闭所述第一直流变换器DC/DC1，而所述第二直流变换器DC/DC2继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车可以继续行驶，保证整车具备较高的功能安全等级。

本发明实施例中，通过增加硬线传递使能信号，可以保证冗余设计的电路中其中一个DC/DC发生过压故障，且过压保护失效时，立即关闭发生故障的DC/DC，使得另一个DC/DC可以继续正常工作，从而消除低压蓄电池过压故障，使整车继续正常行驶，有效提高了整车的功能安全等级。

本发明实施例还提供一种控制器，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序；所述处理器执行所述程序时实现如上所述的控制方法。

本发明实施例还提供一种汽车，包括如上所述的车载电源的过压保护电路。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。