一种用于自动驾驶的电源管理系统及车辆的制作方法

1.本技术涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种用于自动驾驶的电源管理系统及车辆。


背景技术：

2.目前自动驾驶车辆或机器人等利用车载传感器来感知周围环境，根据感知结果进行决策规划处理，并最终控制车辆或机器人的安全行驶。越高级别的自动驾驶安装的传感器种类和数量也越多，这些传感器数据通信方式不尽相同，这些传感器及车辆底盘的数据最终需要进入车载计算平台或工控机等设备进行处理，而有些车载计算平台或工控机并没有这么多类型的接口供数据输入，那么就需要针对不同类型的数据添加额外的设备进行转换，利用多个数据转换设备进行数据处理，从而造成整个电气架构繁琐，并占用总布置的安装空间。
3.此外，这些传感器均需从车辆取电工作，而这些传感器很多并非宽压设计，运用于不同车型时还需做升压或降压处理，需增加额外的dcdc模块，通用性不好。因此，现有技术中不能适应双电压平台，也未针对各个传感器分别进行供电监测保护，新增传感器时，不能快速接入，且需新增对应监测保护功能。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种用于自动驾驶的电源管理系统及车辆，至少部分解决现有技术中存在的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供一种用于自动驾驶的电源管理系统，所述系统包括降压电路，中心处理单元，通讯电路，变压电路，模数转换电路和数据通信接口，
6.所述降压电路，用于对外部电源进行降压后对所述通讯电路、所述中心处理单元和所述模数转换电路供电；
7.所述通讯电路，至少为两个且互为不同类型，用于通过所述数据通信接口接收外部通信设备的数据信息，并传输至所述中心处理单元进行转发处理；
8.所述变压电路，至少为一个，受所述中心处理单元控制，用于对所述外部电源进行变压后经过输出接口对外部传感器供电；及
9.所述模数转换电路，用于将所述外部电源的输入电压、所述变压电路的输出电压和所述输出接口的电压转换为所述中心处理单元可采集的电压范围。
10.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述系统内还设有电子开关，所述电子开关通过所述变压电路供电，所述电子开关的一端通过所述输出接口与所述外部传感器连接，另一端通过所述模数转换电路与所述中心处理单元连接，所述电子开关由所述中心处理单元控制开启和关断。
11.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述电子开关具有电流检测功能，将输出电流通过电流感应比转化为电压值供所述中心处理单元采集；所述电子开关还具有短
路、开路、过温、反接的诊断功能。
12.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述系统还设有温度采集电路，所述温度采集电路用于采集所述系统内部的温度信息，并将所述温度信息传输给所述中心处理单元进行处理，经处理后通过所述通讯电路发送至所述外部通信设备。
13.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述中心处理单元根据所述变压电路输出的不同电压，设有不同的逻辑阈值，所述逻辑阈值包括欠压报警阈值、欠压关断阈值、过压报警阈值和过压关断阈值，用于对不同工作电压的所述外部传感器进行保护和预警。
14.根据本技术实施例的一种具体实现方式，当所述变压电路的输出电压为12v时，欠压报警阈值为10v，欠压关断阈值为9.5v，过压报警阈值为15v，过压关断阈值为15.5v；当所述变压电路的输出电压为24v时，欠压报警阈值为22v，欠压关断阈值为21.5v，过压报警阈值为28v，过压关断阈值为28.5v。
15.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述中心处理单元根据所述电子开关的电压、电流以及所述系统内部的温度信息设有相对应的报警阈值和保护阈值，当超过所述报警阈值后，对外发送报警信息，当超过所述保护阈值后，关断对应的所述电子开关保护所述外部传感器。
16.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述通讯电路包括can电路、串口电路、lin电路、flexray电路和以太网电路中的至少任意两个。
17.根据本技术实施例的一种具体实现方式，所述输出接口为两孔插件，具有正极和负极，与所述外部传感器供电连接。
18.第二方面，本技术实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上述第一方面中任意一实施例所述的用于自动驾驶的电源管理系统和至少一个外部传感器，通过所述用于自动驾驶的电源管理系统对所述外部传感器供电。
19.有益效果
20.本技术实施例中的用于自动驾驶的电源管理系统及车辆，针对自动驾驶使用不同通讯类型的传感器，集成对应的通讯电路，实现不同通讯类型设备的数据转换功能；通过设置变压电路，针对车辆不同电压平台及传感器不同工作电压范围可进行灵活配置，能够适应不同电压平台车辆和不同工作电压范围的传感器，具有强通用性；通过设置温度采集电路，可实时监测系统内部的温度，对系统本身以及传感器提供保护；通过设置电子开关，具有诊断功能及电流检测功能，可实现预警保护等。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1为根据本发明一实施例的用于自动驾驶的电源管理系统的架构图；
23.图2为根据本发明另一实施例的用于自动驾驶的电源管理系统的架构图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
25.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本技术，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
27.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
28.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
29.目前自动驾驶车辆或机器人等均是利用车载传感器来感知周围环境并最终控制车辆或机器人的安全行驶。越高级别的自动驾驶安装的传感器种类和数量也越多，如激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达、环视摄像头、前视摄像头、组合导航等，这些传感器数据通信方式不尽相同，如激光雷达大都使用以太网通信，而毫米波雷达、超声波雷达普遍使用can通信，摄像头则为gmsl或usb通信，组合导航有使用串口、usb或can的，这些传感器及车辆底盘的数据最终需要进入车载计算平台或工控机等设备进行处理，而有些车载计算平台或工控机并没有这么多类型的接口供数据输入，那么就需要针对不同类型的数据添加额外的设备进行转换，如将can和以太网互相转换的canet设备，串口和can互相转换的设备等等，从而造成整个电气架构繁琐，并占用总布置的安装空间。
30.此外，这些传感器均需从车辆取电工作，乘用车和商用车通常采用不同的电压平台，乘用车采用12v平台，商用车采用24v平台，而这些传感器很多并非宽压设计，运用于不同车型时还需做升压或降压处理，需增加额外的dcdc模块，通用性不好。对于调试中的自动驾驶车辆或机器人等，如果新增传感器，还需重新布线，牵涉到对底盘、内饰等的拆卸，比较麻烦。而且，缺少对这些传感器的供电监测保护，在出现供电失效的情况下，使传感器数据采集丢失，缺少对传感器开启、关断控制，甚至损坏传感器本身，对自动驾驶安全造成重大影响。
31.因此，现有技术多是利用多个数据转换设备进行数据处理，仅能适应单一电压平台；安全方面，多为监测供电源头电压，在新增传感器时，需重新从供电源头布线接入，接入后，对应的监测保护功能还需重新增加开发，使电气架构繁琐。
32.针对上述问题，本技术实施例提供了一种用于自动驾驶的电源管理系统，下面参照附图进行详细描述。
33.参照图1，本实施例中，系统包括降压电路，中心处理单元，通讯电路，变压电路，模数转换电路和数据通信接口，降压电路的输入端与外源电源连接，在本实施例中，外部电源为车辆蓄电池，车辆蓄电池的电压为12v或24v，但外部电源并不局限于本实施例中所提出的。
34.降压电路的输出端分别与通讯电路、中心处理单元、模数转换电路相连接，用于对外部电源进行降压后对其进行供电，需要解释的是，降压电路一般为系统内需要5v/3.3v供电需求的电路供电。
35.通讯电路，至少为两个且互为不同类型，通讯电路的一端连接中心处理单元，另一端连接数据通信接口，用于通过数据通信接口接收外部通信设备的数据信息，并传输至中心处理单元进行转发处理。通讯电路可通过数据通信接口与外部对应的通信设备进行数据通信，其数据在电源管理模块内部进入中心处理单元进行处理，中心处理单元可将不同类型的通信设备数据进行转发处理，例如，中心处理单元通过can电路接收外部设备发送的can数据，经过处理后，通过以太网电路发送给外部以太网设备，也可通过以太网电路接收外部设备发送的以太网数据，通过can电路发送给外部can设备，从而实现不同类型的数据转换。
36.具体的，通讯电路可以为can电路、串口电路、lin电路、flexray电路、以太网电路等通讯电路，或者其他通讯电路，具体通讯电路的个数和类型可根据实际的应用情况而定。
37.变压电路，至少为一个，变压电路的输入端连接车辆蓄电池，输出端连接中心处理单元，也即受中心处理单元控制，用于对外部电源进行变压后经过输出接口对外部传感器供电。由于外部传感器很多并非宽压设计，运用于不同电压的车辆蓄电池时，还需做升压或降压处理，本技术实施例的变压电路可升压或降压，根据车辆蓄电池的输出电压，以及传感器所需要的电压，对车辆蓄电池的输出电压进行升压或降压处理，以匹配不同的传感器。若变压电路为多个时，需要相互隔离，避免相互影响。外接传感器供电的开启和关断可通过硬线和/或多种通讯方式进行控制。
38.模数转换电路，用于将外部电源的输入电压、变压电路的输出电压和输出接口的电压转换为中心处理单元可采集的电压范围，由中心处理单元计算出外部电源的输入电压、变压电路输出电压、输出路的电压和电流大小，通过不同通讯电路对外发送各输出路电压、电流信息，并根据变压电路输出电压大小对外接传感器进行不同的阈值保护。
39.进一步的，系统内还设有电子开关，参照图2，电子开关通过变压电路供电，电子开关的一端通过输出接口与外部传感器连接，另一端通过模数转换电路与中心处理单元连接，电子开关由中心处理单元控制开启和关断。
40.具体的，电子开关可设置为多个，且电子开关为宽压设计，12v和24v均能正常工作，电子开关的输出电压等于输入电压，电子开关的输出端与对应的输出接口相连。电子开关的额定负载电流可根据实际需求选择对应大小，多个电子开关的额定负载电流可相同也可不同。电子开关具有电流检测功能，将输出电流通过电流感应比转化为电压值供中心处理单元采集；电子开关还具有短路、开路、过温、反接的诊断功能。
41.在一个实施例中，系统还设有温度采集电路，温度采集电路用于采集系统内部的
温度信息，并将温度信息传输给中心处理单元进行处理，经处理后通过通讯电路发送至外部通信设备。温度采集电路用于监测系统内部的温度，避免温度过高损坏元器件。
42.在一个实施例中，由于外部传感器数量和种类的变化，需要不同的电压，可根据需求对变压电路的个数进行调整，例如，可设置两个变压电路，分别为变压电路1和变压电路2，参照图2，在本实施例中，中心处理单元设置为mcu，需要解释的是，可根据实际需求设为其他处理单元，例如asic、fpga、dsp等；电子开关和输出接口设置16个，且分别一一对应，互相隔离，电子开关1至电子开关8供电输入端与升降压电路1输出端连接，电子开关1至电子开关8供电输出端分别与输出接口1至接口8连接，电子开关9至电子开关16供电输入端与升降压电路2输出端连接，电子开关9至电子开关16供电输出端分别与输出接口9至接口16连接。需要解释的是，电子开关的总数量以及与各变压电路连接的数量的分配可根据实际情况进行调整。
43.上述实施例中的系统根据车辆不同电压平台及需要外接传感器的电压范围对变压电路1和变压电路2进行配置：
44.当车辆蓄电池为12v电压平台，外接传感器工作电压皆为12v时，则mcu控制变压电路1不进行升降压变化，mcu控制变压电路2不进行升降压变化，外接传感器可自由接入输出接口1至接口16。
45.当车辆蓄电池为12v电压平台，外接传感器工作电压有12v和24v时，则mcu控制变压电路1不进行升降压变化，mcu控制变压电路2升为24v输出，工作电压12v的传感器接输出接口1至接口8，工作电压24v的传感器接输出接口9至接口16。或者mcu控制变压电路1升为24v输出，mcu控制变压电路2不进行升降压变化，工作电压12v的传感器接输出接口9至接口16，工作电压24v的传感器接输出接口1至接口8。
46.当车辆蓄电池为12v电压平台，外接传感器工作电压均为24v时，则mcu控制变压电路1升为24v，mcu控制变压电路2升为24v，外接传感器可自由接入输出接口1至接口16。
47.当车辆蓄电池为24v电压平台，外接传感器工作电压皆为12v时，则mcu控制变压电路1降为12v输出，mcu控制变压电路2降为12v输出，外接传感器可自由接入输出接口1至接口16。
48.当车辆蓄电池为24v电压平台，外接传感器工作电压有12v和24v时，则mcu控制变压电路1不进行升降压变化，mcu控制变压电路2降为12v输出，工作电压12v的传感器接输出接口9至接口16，工作电压24v的传感器接输出接口1至接口8。或者mcu控制变压电路1降为12v输出，mcu控制变压电路2不进行升降压变化，工作电压12v的传感器接输出接口1至接口8，工作电压24v的传感器接输出接口9至接口16。
49.当车辆蓄电池为24v电压平台，外接传感器工作电压为24v时，则mcu控制变压电路1不进行升降压变化，mcu控制变压电路2不进行升降压变化，外接传感器可自由接入输出接口1至接口16。
50.mcu对变压电路1和变压电路2的控制可通过修改程序进行控制，也可通过设置外部触发条件进行控制等，如可以通过外部硬线由数据通信接口接入mcu，如外部硬线1电平为高，则mcu控制变压电路1升24v，外部硬线1电平为低，则mcu控制变压电路1降为12v，外部硬线1不接，则mcu控制变压电路1不进行升降压变化。同理，mcu采集外部硬线2控制变压电路2。又或者可通过多种通讯方式进行控制，比如收到can或以太网等发送的升压或降压指
令来进行控制。
51.在一个实施例中，中心处理单元根据变压电路输出的不同电压，设有不同的逻辑阈值，逻辑阈值包括欠压报警阈值、欠压关断阈值、过压报警阈值和过压关断阈值，用于对不同工作电压的外部传感器进行保护和预警。
52.具体的，本技术的用于自动驾驶的电源管理系统通过采集变压电路的输出端电压，自适应的对外接传感器进行过压、欠压、过流、开路等保护和预警。例如，中心处理单元预设两个逻辑阈值，分别对应12v和24v电压平台，如12v电压平台欠压报警阈值为10v，欠压关断阈值为9.5v，过压报警阈值为15v，过压关断阈值为15.5v。24v电压平台欠压报警阈值为22v，欠压关断阈值为21.5v，过压报警阈值为28v，过压关断阈值为28.5v。当中心处理单元检测到变压电路1或变压电路2输出端电压为12v时，对应的报警和关断阈值选择12v电压平台的逻辑值，当mcu检测到变压电路1或变压电路2输出端电压为24v时，对应的报警和关断阈值选择24v电压平台逻辑值。这样，不同工作电压的传感器接到相应输出接口后，本系统可自适应的对相应工作电压的传感器进行保护和预警。
53.更为进一步的，本系统的中心处理单元实时监测各电子开关电压和电流以及系统内部的温度信息，这些电压、电流、温度等信息可通过电源管理模块内部各种通讯电路发送至外部设备，中心处理单元根据电子开关的电压、电流以及系统内部的温度信息设有相对应的报警阈值和关断阈值，当超过报警阈值后，中心处理单元会对外发送报警信息，而当检测到的电压、电流小于或大于设定关断阈值后，中心处理单元会断开对应输出路电子开关的输出，保护外部所接的传感器。而设定阈值大小根据检测到的变压电路输出端电压大小不同而自动调整，程序中会做一个判断，比如检测到变压电路输出端电压为12v，则设定阈值大小自动调整为适应12v的阈值。
54.需要解释的是，电子开关的开启和关断通过中心处理单元控制，触发方式可通过硬线或/和通讯方式控制，如can、以太网等内部集成的通讯电路。
55.电子开关及其对应的输出接口数量可根据实际需求预留，输出接口为两孔插件，一个正极和一个负极，当需要增加外接传感器时，将传感器的供电正负极接入即可，减少传感器时拔出即可，可快速方便的使用传感器。
56.本技术实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上述任意一实施例所述的用于自动驾驶的电源管理系统和至少一个外部传感器，通过所述用于自动驾驶的电源管理系统对所述外部传感器供电。
57.本发明提供的实施例，针对现有的电源管理系统不能适应双电压平台，不能进行数据转换以及未对不同传感器进行供电保护的问题，发明了一种用于自动驾驶的电源管理系统，针对自动驾驶使用不同通讯类型的传感器，集成对应的通讯电路，实现不同通讯类型设备的数据转换功能；可实时监测车辆蓄电池端及传感器端电压、电流，对电源管理系统本身及外接传感器提供保护，并将电压、电流信息及报警信息等通过多种通讯方式对外发送，使用安全可靠；可实时监测电源管理模块内部温度信息，对电源管理模块本身及外接传感器提供保护，并将温度信息、报警信息等通过多种通讯方式对外发送；可集成多个变压电路，且该不同的变压电路输出端隔离，针对车辆不同电压平台及传感器不同工作电压范围可进行灵活配置，能够适应不同电压平台车辆和不同工作电压范围的传感器，具有强通用性；具有对外接传感器的过压、欠压、过流、开路等预警保护功能，可自动适应不同输入电压
平台。
58.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。