[发明专利]双向电压变换模块、车辆备用供电模块和车辆供电系统

说明书

本发明涉及双向电压变换模块、车辆备用供电模块和车辆供电系统。双向电压变换模块包括：第一流向控制开关；第二流向控制开关以及电感元件。其中第一流向控制开关的输出端耦合到第二流向控制开关的输入端和电感元件的一端。车辆备用供电模块包括：多个流向控制开关；根据本发明的双向电压变换模块，其配置成经由多个流向控制开关中的一个或多个来与至少一个负载模块以及第一电压源和第二电压源耦合；以及控制单元，其配置成响应于控制信号而使多个流向控制开关处于双向导通状态或单向导通状态。车辆供电系统包括：第一电压源；第二电压源；单向电压变换模块，其被耦合到第一电压源和第二电压源；以及根据本发明的车辆备用供电模块。

技术领域

本发明涉及车载设备领域，具体涉及一种车辆备用供电模块以及车辆供电系统。

背景技术

目前随着车辆电动化和智能化的趋势越来越明显，对整车电源系统的供电能力及供电安全性都有了更高的要求。在这样的市场环境下48V供电系统已逐渐成为今后车新的主流。48V系统相较传统的12V车载能源系统能够为一些更大功率的用电器供电，其变换效率也较高。其中对承担系统稳压及电压变换功能的DC-DC（直流-直流）模块的安全等级要求也越来越高，尤其伴随如今自动驾驶等级的提升，车载48V系统中的DC-DC的单点失效模式也将成为一个设计考量点。

现有的48V车载电源供电系统100如图1所示，其中第一电压（例如，48V）供电网络及第二电压（例如，12V）供电网络都存在单点失效可能。即使使用如图所示的单向电压变换模块110（其输入端耦合到第一电压源，以及其输出端耦合到第二电压源），如果第二电压供电网络与单向电压变换模块110同时失效或者第一电压供电网络失效，则会影响ECU（电子控制单元）的正常工作，从而在自动驾驶等级较高的整车应用环境中将对车辆运行的安全造成损害。

发明内容

因此，在涉及自动驾驶的车辆系统中，需要一种双向备用电源模块，在一种车载供电网络的电源发生故障时能够将未发生故障的供电网络的电源进行电压变换以继续供电，从而降低车辆在使用电池供电时发生单点失效的风险。

按照本发明的第一方面，提供一种双向电压变换模块，其包括：第一流向控制开关、第二流向控制开关以及电感元件。其中第一流向控制开关的输出端耦合到第二流向控制开关的输入端和电感元件的一端。

根据本发明一实施例的双向电压变换模块，其中，第一流向控制开关和第二流向控制开关响应于控制信号而处于双向导通状态或单向导通状态。所述单向导通状态为从流向控制开关的输入端至输出端的导通状态。

根据本发明一实施例或以上任一实施例的双向电压变换模块，其中：当第一流向控制开关处于单向导通状态且第二流向控制开关处于双向导通状态时，双向电压变换模块以第一电压变换模式工作；以及当第一流向控制开关处于双向导通状态且第二流向控制开关处于单向导通状态时，双向电压变换模块以第二电压变换模式工作。

根据本发明一实施例或以上任一实施例的双向电压变换模块，其中：在第一电压变换模式中，将第二流向控制开关的输出端与第一流向控制开关的输入端之间的来自第一电压源第一电压输入变换为电感元件的另一端与第一流向控制开关的输入端之间的第二电压输出；在第二电压变换模式中，将电感元件的另一端与第一流向控制开关的输入端之间的来自第二电压源的第二电压输入变换为第二流向控制开关的输出端与第一流向控制开关的输入端之间的第一电压输出；以及其中第一电压高于第二电压。

按照本发明的第二方面，提供一种车辆备用供电模块，其包括：多个流向控制开关；根据本发明的第一方面所述的双向电压变换模块，其配置成经由多个流向控制开关中的一个或多个来与至少一个负载模块以及第一电压源和第二电压源耦合；以及控制单元，其配置成响应于控制信号而使多个流向控制开关处于双向导通状态或单向导通状态。