一种面向无人驾驶汽车的直流与高频交流混合电气系统

技术领域

本发明涉及无人驾驶汽车电气系统的技术领域，尤其是指一种面向无人驾驶汽车的直流(DC)与高频交流(HFAC)混合电气系统。

背景技术

随着汽车电子技术的快速发展，无人驾驶汽车上搭载的电子系统以及车载设备多样化日趋丰富。一方面由于控制器数量不断增多，使得成本增加、整车质量增大，为了实现无人驾驶的智能和安全控制，将分散的控制器按照功能域划分，集成为运算能力更强的域控制器，但是域控制器的实时控制响应与电压等级以及直流或交流供电方式有着一定的内在联系，目前无人驾驶汽车中的各域控制器对电力的实时需求难以实现全局的合理和最优。另一方面由于电气系统功率等级的提升，传输线路不断增加，汽车制造成本和重量不断提高，直流配电系统在低压大电流情况下损耗过多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提出了一种面向无人驾驶汽车的直流与高频交流混合电气系统，通过中央网关与其它域控制器进行通信连接，提高了通信的实时性能并减少通信外设的使用；采用直流与高频交流混合电气系统，克服了低压大电流电气系统的不足，实现了电力实时需求的全局合理化和最优化，提高了ADAS自动驾驶辅助域控制器的动态响应速度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种面向无人驾驶汽车的直流与高频交流混合电气系统，包括五个域控制器、三条配电总线、HVDC/LVDC变换器、DC/DC变换器、高频逆变器HVDC/HFAC和高频逆变器LVDC/HFAC；

所述五个域控制器按功能划分为：用于提高无人驾驶汽车安全性能和辅助驾驶能力的ADAS自动驾驶辅助域控制器；用于动力总成优化与控制兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通信和能源供应功能的动力总成域控制器；用于调整无人驾驶汽车状态和稳定控制的底盘域控制器；用于集成化车身电子系统的车身域控制器；用于人机交互的信息娱乐域控制器；该五个域控制器均与无人驾驶汽车的中央网关相连接，并通过连接无人驾驶汽车的诊断接口DLC进行集中控制和信息处理；

所述三条配电总线分别为HVDC(高压直流)总线、LVDC(低压直流)总线和HFAC(高频交流)总线，用于有效控制动力总成域控制器的无功和谐波，并为ADAS自动驾驶辅助域控制器提供动态响应迅速的高频交流电；所述HVDC总线与无人驾驶汽车上动力电池组的输出连接，并通过连接动力总成域控制器的充放电管理单元实现电能的控制，通过连接动力总成域控制器的引擎管理系统为汽车提供动力，通过连接动力总成域控制器的变频器为无人驾驶汽车的车轮电机供电，通过HVDC/LVDC变换器与LVDC总线连接；所述LVDC总线与DC/DC变换器相连接，为底盘域控制器、车身域控制器和信息娱乐域控制器提供不同等级的直流电压；所述HFAC总线通过并联的高频逆变器HVDC/HFAC和高频逆变器LVDC/HFAC分别与HVDC总线和LVDC总线连接；所述高频逆变器HVDC/HFAC为主用高频逆变器；所述高频逆变器LVDC/HFAC为备用高频逆变器，用于保证HFAC总线的供电能力和增强ADAS自动驾驶辅助域控制器的稳定性及提高系统容错率。

进一步，所述ADAS自动驾驶辅助域控制器集成有RADAR雷达和CAMERA相机，在汽车行驶过程中随时感应周围的环境、收集数据及进行静态、动态物体的辨识，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算，提供强大的信息传输能力和数据处理能力，从而增加汽车驾驶的舒适性和安全性，同时兼顾了实时性和稳定性；

所述动力总成域控制器集成有引擎管理、变频器和充放电管理单元；

所述底盘域控制器、车身域控制器和信息娱乐域控制器均集成有电子控制单元ECU和集成电路IC。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、简化无人驾驶汽车域控制器架构电气系统，减少传输线路、通讯设备、电子控制器数量和整车重量，降低成本。

2、各功能域中，域控制器处于绝对中心地位，易于实现每个功能块内部的控制，增强安全可靠性。

3、HVDC总线和LVDC总线为各域控制器的提供不同电压等级的直流电，增强电气系统的稳定性与安全性。

4、HFAC总线为自动辅助驾驶系统提供高频交流电，提高了无人驾驶汽车的动态响应性能。

5、作为备用的高频逆变器LVDC/HFAC保证了HFAC总线的供电能力，增强了ADAS自动驾驶辅助域控制器的稳定性，提高了电气系统的容错率。

6、混合架构电气系统可根据不同域控制器对电力需求的不同，合理配电，易实现域控制器的独立控制，增强系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明混合电气系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例所提供的面向无人驾驶算力需求的DC-HFAC混合电气系统，包括五个域控制器、三条配电总线、高频逆变器HVDC/HFAC 15、高频逆变器LVDC/HFAC 16、HVDC/LVDC变换器17和DC/DC变换器18。

五个域控制器按功能划分为：用于提高无人驾驶汽车的安全性能和辅助驾驶能力的ADAS自动驾驶辅助域控制器3；用于动力总成的优化与控制兼具电气智能故障诊断、智能节电、总线通信、能源供应等功能的动力总成域控制器4；用于对无人驾驶汽车状态进行调整以及稳定控制的底盘域控制器5；用于集成化车身电子系统的车身域控制器6；用于人机交互的信息娱乐域控制器7；该五个域控制器均与无人驾驶汽车的中央网关2相连接，并通过连接无人驾驶汽车的诊断接口DLC 1进行集中控制和信息处理。

三条配电总线分别为HVDC(高压直流)总线19、LVDC(低压直流)总线20和HFAC(高频交流)总线21，三条配电总线可以有效控制动力总成域控制器4的无功和谐波，并为ADAS自动驾驶辅助域控制器3提供动态响应迅速的高频交流电；所述HVDC总线19与无人驾驶汽车上动力电池组14的输出连接，并通过连接动力总成域控制器4的充放电管理单元13实现电能的控制，通过连接动力总成域控制器4的引擎管理10为汽车提供动力，通过连接动力总成域控制器4的变频器11为无人驾驶汽车的车轮电机12供电，通过HVDC/LVDC变换器17与LVDC总线20连接；所述LVDC总线20与DC/DC变换器18相连接，为底盘域控制器5、车身域控制器6和信息娱乐域控制器7提供不同等级的直流电压；所述HFAC总线21通过并联的高频逆变器HVDC/HFAC 15和高频逆变器LVDC/HFAC 16分别与HVDC总线19和LVDC总线20连接，其中，高频逆变器HVDC/HFAC 15为主用高频逆变器，高频逆变器LVDC/HFAC 16为备用高频逆变器，通过该备用高频逆变器不仅保证了HFAC总线21的供电能力，还增强了ADAS自动驾驶辅助域控制器3的稳定性，提高电气系统的容错率。

所述ADAS自动驾驶辅助域控制器3集成了RADAR雷达8和CAMERA相机9，增加了汽车驾驶的舒适性和安全性，同时兼顾了实时性和稳定性(决策与规划能力)。

所述动力总成域控制器4集成有引擎管理10、变频器11和充放电管理单元13等。

所述底盘域控制器5、车身域控制器6和信息娱乐域控制器7集成有ECU(电子控制单元)和IC(集成电路)。

综上所述，本发明公开的面向无人驾驶汽车的直流与高频交流混合电气系统，将无人驾驶汽车按功能划分为五个域控制器，各域控制器由无人驾驶汽车中的中央网关连接进行信息交互，连接无人驾驶汽车的诊断接口DLC进行集中控制和信息处理，HVDC总线连接无人驾驶汽车变频器给相应的电机负载供电，并通过HVDC/LVDC变换器与LVDC总线连接，为底盘域控制器、车身域控制器和信息娱乐域控制器分配不同电压等级的直流电，同时通过并联的高频逆变器HVDC/HFAC和高频逆变器LVDC/HFAC产生高频交流电，利用HFAC总线给相应的自动驾驶辅助设备提供动态响应迅速的交流电。相比于现有的无人驾驶汽车电子电气系统，本发明的电气系统能实时分配电力需求，具有结构简单、损耗小、动态响应迅速、节能高效等优点，值得推广。

以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。