[发明专利]载具配电电路和包括载具配电电路的载具电力系统

说明书

本公开提供载具配电电路和包括载具配电电路的载具电力系统。载具配电电路(1)连接在电池(2)和电力线(8)之间，电力线连接到发电机或DC/DC转换器(6)。载具配电电路(1)具有连接在电池(2)和电力线(8)之间的充电线(7)，该充电线用于在发电机或DC/DC转换器(6)施加正向电压时对电池(2)充电。在充电线(7)中设置有理想二极管装置(11)，理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从发电机或DC/DC转换器(6)传送到电池(2)。当反向电压被施加时，理想二极管装置(11)防止反向电流从电池(2)传送到电力线(8)。

技术领域

本公开涉及载具配电电路和载具电力系统。本发明尤其涉及一种用于机动车电力架构的短路保护装置、载具配电箱和包含短路保护的载具电架构。

背景技术

载具配电系统用于将电力从载具的电池和发电机或DC/DC转换器分配到载具内的各种被供电模块。图1示出了载具中的传统配电系统的示意图。在该架构中，电池2提供主电源，用于通过电池电力线3向多个关键被供电模块4供电，例如转向、高级驾驶员辅助系统(ADAS)和制动模块。这种模块被认为对于载具的安全工作是关键的。同时，提供发电机或DC/DC转换器6，用于在载具行驶期间提供DC电流，用于通过发电机线或二次电力线8为多个非关键被供电模块10供电，例如供暖、室内灯和载具娱乐模块。充电线7进一步设置在电池电力线3和发电机电力线8之间。当载具行驶时，发电机或DC/DC转换器6将通过经由充电线7施加正向电流来对电池6充电。

在传统的架构中，为了在短路的情况下保护电池2和被供电模块4，10，在充电线7中设置了熔断器5。这样，如果短路导致通过充电线7的过大电流超过熔断器的阈值，例如250A，则熔断器5将熔化，从而防止电流流动。

然而，这种传统架构存在问题。首先，如果在发电机线8上发生短路9，则将经由电池线3从电池2汲取相对大的反向电流通过充电线路7到发电机线8。这将由此导致电池线3上的电压降低，这可能导致关键被供电模块4中的故障。此外，在这种情况下，熔断器5将仅在电池6被充分充电以提供超过熔断器5的额定值的电流的情况下熔化。然而，如果电池2中的充电相对较弱，则熔断器5可能不会熔化，从而导致电池线3保持为低。相反地，在熔断器5确实熔断的情况下，需要更换才能恢复正常的载具工作。考虑到现代载具的复杂性，这是不希望的。

为了克服上述缺点，已经提出了在控制器的控制下用低电压开关或多个场效应晶体管(FET)开关来代替熔断丝5的装置。然而，当使用这种装置来切断相对大的电流时，通过传感器系统和开关馈送的大量能量会导致损坏控制器和开关。这不仅会损害其长期可靠性，而且通常需要提供散热器和热管理系统来维持其工作。这增加了整个组件的成本和尺寸。

因此，需要新的载具配电电路和系统来克服上述缺点。

发明内容

根据第一个方面，提供了一种载具配电电路，所述载具配电电路在电池和电力线之间连接，所述电力线连接到发电机或DC/DC转换器，所述载具配电电路包括：充电线，所述充电线连接在所述电池与所述电力线之间，所述充电线用于在所述发电机或DC/DC转换器施加正向电压时对所述电池充电；在充电线中设置的理想二极管装置，所述理想二极管装置用于在正向电压被施加时将正向电流从发电机或DC/DC转换器传送到电池，并且用于在反向电压被施加时防止反向电流从所述电池传送到所述电力线。

这样，可以在没有大的功率损失的情况下提供鲁棒且快速的短路保护。重要地，通过利用完美或理想二极管布置的特性，短路保护启动时的电流实际上为零。因此，与传统装置不同，能量在切换过程中不会损失，从而减少了作为热的潜在能量损失。同时，电池线与电力线上的短路隔离。虽然理想二极管装置先前已被用于在电池意外地以反极性连接时保护电路，但本公开应用其特性来为载具配电电路中的对电力线的反向电流提供短路保护。

在实施方式中，所述理想二极管装置包括：连接在所述充电线中的MOSFET；以及控制器，所述控制器用于驱动所述MOSFET以模拟理想二极管。