[发明专利]一种备用电源电路

说明书

本申请公开了一种备用电源电路，涉及电动汽车技术领域，包括工作支路、备用支路和控制支路，控制支路用于采集工作支路的电压输出并对其进行分压后与基准电压Vref进行比较得到信号电压Vpwm，控制支路通过将信号电压Vpwm送入调压电路，以在工作支路异常时，控制备用支路输出工作电压Vout。本申请能够以较低成本为常电工作的关键部件提供备用电源保护。

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种备用电源电路。

背景技术

汽车控制器类型很多，常见的例如整车控制器(Vehicle control unit，VCU)、混合动力控制器(Hybrid control unit，HCU)、以及自动变速箱控制器(TransmissionControl Unit，TCU)。

VCU是实现整车控制决策的核心电子控制单元，一般仅新能源汽车配备、传统燃油车无需该装置。VCU通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图。通过监测车辆状态(车速、温度等)信息，由VCU判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载附件电力系统的工作模式； VCU具有整车系统故障诊断保护与存储功能。

HCU主要功能是进行整车功率控制和工作模式的切换控制，整车能量控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个子系统协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳匹配，同时兼顾车辆行驶的平顺性。根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶员需求的前提下，分配电动机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量利用率的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗，如空调、动力转向、制动助力能耗，以综合考虑整车的能量使用。

TCU是由16位或32位处理器、信号处理电路、功率驱动模块等组成，要通过严格的电磁兼容性测试。工作温度取决于安装位置，通常安装在驾驶舱内，要求的温度等级较低，通常为-40～90度。如果安装在发动机舱，温度等级通常为-40～140度。通过CAN总线和ECU、ABS/ESP、BCU等车载电脑通讯，在变速箱出现故障时控制发动机扭矩，限制档位，实现跛行回家功能。

在设计制造时，会在部分控制器或者控制器中的部分电路中保存车辆的关键信息，例如时间信息、防盗信息、以及车型实时状态信息等，这些保存有关键信息的部件需要进行常电工作，即使车辆出于电池异常状态，也不能丢失这些关键信息，并且保存有关键信息的关键部件还需要在多种汽车工作环境下，例如高温环境和低温环境下，长时间地工作。

为了避免关键部件断电，现有技术中通常采用超级电容来作为备用电池，超级电容不仅结构紧凑，而且稳健可靠，可满足备用电源系统的要求，应对短期电源丧失事件。另外，超级电容很容易并联或串联堆叠，甚至采取串并联组合，为最终应用提供必要的电压和电流。然而，超级电容不仅仅是具有非常大容值的电容器。与标准陶瓷电容、钽电容或电解电容相比，同样尺寸和重量的超级电容具有更高的能量密度和更大的电容。虽然在需要高电流/短时备用电源的数据存储应用中，超级电容的性能超越甚至可以替换电池，超级电容需要特殊维护。

并且，超级电容器的正常操作温度是-40℃～70℃，温度与电压的结合是影响超级电容器寿命的重要因素。通常情况下，超级电容器是温度每升高10℃，电容的寿命就将降低30％～50％，也就说，在可能的情况下，尽可以的降低超级电容器的使用温度，以降低电容的衰减与内阻的升高，如果不可能降低使用温度，那么可以降低电压以抵清高温对电容的负面影响。比如，如果电容的工作电压降低为1.8V，那么电容可以工作于65℃高温下。如果在低于室温的条件下使用超级电容器，那么可以使超级电容工作高于指定的电压，而不会加快超级电容器内部的退化并影响超级电容器的寿命，在低温下提高超级电容的工作电压，可有效地抵消超级电容低温下内阻的升高。在高温情况下，电容内阻会升高，此变化是永久的，不可逆转的(电解液已分解)，在低温下，电容内阻的升高是暂时现象，因为低温下，电解液是黏稠性升高，降低了离子的运动速度。