CN112428943B - 一种配电盒以及一种汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电盒以及一种汽车，涉及汽车配电技术领域，所述配电盒基于柔性电路板制作，包括：主控制器、电源管理模块以及功率驱动模块；主控制器与电源管理模块和功率模块分别连接，电源管理模块与车辆的电池连接，功率模块与车辆的低压电器连接；功率模块在控制信号为异常信号的情况下，断开低压电器的供电回路。本发明使用场效应管替代了保险丝和继电器。由于是基于FPC制作的，具备灵活的装配性能，解决了狭小空间的安装困难。同时还实现了对工作温度、电流、电压等的实时监测以及预警提示，保证了车辆行驶安全，还具备了车联网的功能，可以与云平台实时通信，实现与云平台的大数据交互。本发明的配电盒具有极高的实用性。

Description

一种配电盒以及一种汽车

技术领域

本发明涉及汽车配电技术领域，特别是一种配电盒以及一种汽车。

背景技术

目前汽车上均安装有配电盒，配电盒内不可有保险丝和继电器，为车辆的低压电器提供电能和安全防护。目前的配电盒为硬式PCB板+保险+继电器的配电盒，其体积大、重量高、不适合复杂装配位置，并且需要一定的安装位置，对装配空间有要求。

极少数采用柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC)的配电盒，虽然对装配空间要求不高，但是其内部保险丝的熔断时间较长(一般为几百毫秒到秒)，不能满足低压电器极低熔断时间(微秒到几毫秒)的安全防护要求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种配电盒以及一种汽车。

第一方面，提供了一种配电盒，所述配电盒基于柔性电路板制作，所述配电盒包括：主控制器、电源管理模块以及功率驱动模块；

所述主控制器与所述电源管理模块和所述功率模块分别连接，用于产生控制信号；

所述电源管理模块与车辆的电池和所述功率模块分别连接，为所述主控制器和所述功率模块提供电能；

所述功率模块与车辆的低压电器连接；

所述功率模块在所述控制信号为异常信号的情况下，断开所述低压电器的供电回路；

其中，所述主控制器接收状态参数，并根据所述状态参数产生所述控制信号，所述状态参数为车辆中各个元件在不同工作状态下对应的参数；

所述功率模块包括：场效应管。

可选地，所述主控制器包括：通信控制器；

所述通信控制器与车辆的CAN总线连接，并进行数据交互

所述通信控制器通过所述CAN总线接收所述状态参数，并转发至所述主控制器。

可选地，所述配电盒还包括：保险丝；

所述保险丝为贴片保险丝；

所述贴片保险丝与所述低压电器中的部分电器连接，用于在该部分电器的电流超过预设值时断开该部分电器的供电回路。

可选地，所述场效应管为贴片场效应管；

所述贴片场效应管在所述控制信号为异常信号的情况下，断开所述低压电器的供电回路；

所述贴片场效应管在所述控制信号为正常信号的情况下，闭合所述低压电器的供电回路。

可选地，所述功率模块还包括：驱动电路和反馈电路；

所述驱动电路与所述主控制器和所述场效应管分别连接，受控于所述控制信号，以控制所述场效应管的闭合或者断开所述低压电器的供电回路；

所述反馈电路与所述主控制器、所述场效应管以及所述保险丝分别连接，用于向所述主控制器反馈所述低压电器的供电状态。

可选地，所述控制器通过所述通讯控制器接收所述低压电器的工作电流、工作电压以及工作温度的信息；

所述控制器根据所述工作电流、所述工作电压以及所述工作温度的信息，产生所述控制信号。

可选地，所述主控制器还包括：Mirror Link收发器；

所述主控器在所述控制信号为异常信号的情况下，通过所述通讯控制器和所述CAN总线，将所述异常信号对应的预警信息发送至车辆的整车控制器，以使得所述整车控制器在车辆的仪表盘上显示所述预警信息；或者

所述主控器在根据所述状态参数产生所述控制信号的同时，通过所述通讯控制器和车辆的T-BOX，将所述状态参数传输至云平台，以使得所述云平台根据所述状态参数进行实时诊断以及预警提示；或者

所述主控器在根据所述状态参数产生所述控制信号的同时，通过所述MirrorLink收发器，将所述状态参数传输至所述云平台，以使得所述云平台根据所述状态参数进行实时诊断以及预警提示。

可选地，所述配电盒还包括：开关量检测电路；

所述开关量检测电路与所述主控制器和车辆中带有开关信号的元件分别连接，用于接收对应的开关信号并反馈至所述主控制器；

所述主控制器根据所述对应的开关信号，产生所述控制信号。

可选地，所述主控制器还包括：下载与调试接口；

所述主控制器通过所述下载与调试接口进行控制程序的下载以及调试。

第二方面，提供了一种汽车，所述汽车包括：如第一方面任一所述的配电盒。

本申请实施例具有以下优点：

在本发明中，配电盒基于柔性电路板制作，配电盒包括：主控制器、电源管理模块以及功率驱动模块；主控制器与电源管理模块和功率模块分别连接，用于产生控制信号；电源管理模块与车辆的电池连接，为主控制器和功率模块提供电能；功率模块与车辆的低压电器连接；功率模块包括：场效应管。功率模块在控制信号为异常信号的情况下，断开低压电器的供电回路。主控制器接收状态参数，并根据状态参数产生控制信号。

本发明的配电盒中，使用场效应管替代目前的继电器和保险丝，由于场效应管的关断所需时间极短，达到微秒级，因此可以满足低压电器极低熔断时间(微秒到几毫秒)的安全防护要求。并且由于主控器的存在，可以控制场效应管的闭合、关断，所以场效应管可以实现继电器的功能，从而使得场效应管替代了保险丝和继电器。另外，由于是基于FPC制作的，所以不会有目前硬式配电盒体积大、重量高、不适合复杂装配位置的问题，对装配空间的要求也较低。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例一种配电盒的模块化示意图；

图2是本发明实施例中配电盒的一种可能的三维建模结构图；

图3是本发明实施例中一种较优的配电盒的模块化示意图；

图4是本发明实施例中一具体实例的配电盒。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

参照图1，示出了本发明实施例一种配电盒的模块化示意图。该配电盒包括：主控制器10、电源管理模块20以及功率模块30；主控制器10与电源管理模块20和功率模块30分别连接，用于产生控制信号；电源管理模块20与车辆的电池(一般为低压蓄电池)和功率模块30分别连接，为主控制器10和功率模块30提供电能；功率模块30与车辆的低压电器连接；功率模块30包括：场效应管301。功率模块30在控制信号为异常信号的情况下，即可断开低压电器的供电回路。其中，主控制器10接收状态参数，并根据状态参数产生控制信号，所谓状态参数为车辆中各个元件在不同工作状态下对应的参数。

为了进一步直观的展示本发明的配电盒，参照图2，示出了本发明实施例中配电盒的一种可能的三维建模结构图，图2中包括：主控制器10、场效应管301、FPC40、护套50、连接器60以及固定孔70、71，其中，为了图示的简洁，图2中仅有若干个场效应管301，并不代表本发明的配电盒中仅能有这些场效应管。电源管理模块20未示出，可以安装于FPC40的任意位置。护套50用于保护FPC40；连接器60用于与其他需要连接的设备(例如：低压电器、电池等)进行连接；固定孔70用于将FPC固定在护套50上，固定孔71不但用于将FPC固定在护套50上，同时还用于固定配电盒于车辆的合适位置。由于配电盒是基于FPC制作的，图2中也可知晓，其可以弯曲、折叠，所以本发明的配电盒不会有目前硬式配电盒体积大、重量高、不适合复杂装配位置的问题，对装配空间的要求也较低。

本发明实施例中，一种较优的配电盒的模块化示意图参照图3所示，主控制器10包括：通信控制器101；功率模块30还包括：驱动电路302和反馈电路303。电源管理模块20与车辆的电池BAT、功率模块30分别连接，场效应管301与低压电器连接，需要说明的是，实际的应用中，会有多个低压电器，所以也会有多个场效应管，一般情况下，一个低压电器与一个场效应管连接，当然，也可以根据实际情况，进行连接。通信控制器101与车辆的CAN总线(图2中CAN H和CAN L)连接，并进行数据交互，通信控制器101通过CAN总线接收状态参数，并转发至主控制器10。所谓状态参数为车辆中各个元件在不同工作状态下对应的参数，例如：ACC信号、机舱盖开关、转向灯故障、工作电流、工作电压、工作温度等。

驱动电路302与主控制器10和场效应管301分别连接，受控于控制信号，以控制场效应管301的闭合或者断开低压电器的供电回路。反馈电路303与主控制器10、场效应管301分别连接，用于向主控制器10反馈低压电器的供电状态。场效应管301一种优选的可以为贴片场效应管，贴片场效应管在控制信号为异常信号的情况下，断开低压电器的供电回路；贴片场效应管在控制信号为正常信号的情况下，闭合低压电器的供电回路。这样场效应管就替代了保险丝的功能，并且，通过控制信号的方式，本质上场效应管也实现了继电器的功能。例如：可以采集低压电器的工作电流、工作电压以及工作温度等信息，通过CAN总线和通讯控制器101传输至控制器10，控制器10中可以提前预置工作电流、工作电压以及工作温度的阈值，控制器10接收到低压电器的工作电流、工作电压以及工作温度之后，进行运算，确定低压电器的工作电流、工作电压以及工作温度是否异常。例如：若是工作温度异常，则产生对应工作温度异常的控制信号，若是工作电流正常，则产生对应工作电流正常的控制信号。

本发明实施例中，配电盒还可以包括：开关量检测电路；开关量检测电路与主控制器10和车辆中带有开关信号的元件分别连接，用于接收对应的开关信号并反馈至主控制器10。例如：ACC信号、机舱盖开关、转向灯故障等。主控制器10同样可以根据这些元件对应的开关信号，产生相应的控制信号，以控制场效应管301的闭合和断开。

本发明实施例中，配电盒还包括：保险丝；之所以还设置有保险丝，是为了进一步的缩减配电盒的大小，由于场效应管体积相较于保险丝要大，因此，可以在部分低压电器的供电回路中使用保险丝，这样可以缩减配电盒的大小。保险丝一种优选的为贴片保险丝；贴片保险丝与低压电器中的部分电器和电源管理模块20分别连接，用于在该部分电器的电流超过预设值时断开该部分电器的供电回路。并且可以优先选用带有自恢复功能的贴片保险丝，当该部分电器的电流超过预设值时，其可以断开该部分电器的供电回路，一段时间之后，其可以自恢复，使得电源管理模块提供的电源自行传输至该部分抵押电器，而不需要由控制信号来控制。

本发明实施例中，假若出现异常信号时，为了使得用户及时知晓，主控制器10在控制信号为异常信号的情况下，通过通讯控制器101和CAN总线，将异常信号对应的预警信息发送至车辆的整车控制器，整车控制器接收到后，即可在车辆的仪表盘上显示预警信息，这样用户就可以及时、直观的知晓预警信息，并作出对应的操作或者处理。

另外，主控器10还可以在根据状态参数产生控制信号的同时，通过通讯控制器101和车辆的T-BOX，将接收到个各个状态参数传输至云平台，云平台接收到各个状态参数后，可以根据状态参数进行车辆运行的实时诊断，以及在出现异常时，向车辆发出预警提示，车辆接收后通过仪表盘展示，以使得用户及时知晓。

主控制器10还可以包括：Mirror Link收发器；主控器10在根据状态参数产生控制信号的同时，还可以通过Mirror Link收发器，将状态参数传输至云平台，云平台接收到各个状态参数后，可以根据状态参数进行车辆运行的实时诊断，以及在出现异常时，向车辆发出预警提示，车辆接收后通过仪表盘展示，以使得用户及时知晓。

本发明实施例中，为了便于主控制器10中控制程序的修改，主控制器10还包括：下载与调试接口；主控制器10可以通过下载与调试接口进行控制程序的下载以及调试。从而达到控制功率模块30的目标。

以下，以一具体实例说明本发明的配电盒的功能，该具体实例中描述的功能示例性代表配电盒可以实现的功能，并不表示本发明的配电盒只可以实现这些功能。参照图4，电源管理模块与电池BAT连接，同时与配电盒中其他需要供电的元件连接，为配电盒中所有元件提供工作电源。MCU为主控制器，MCU一般需要有晶振电路才能正常工作，下载与调试接口用于连接外部设备，以对MCU中的控制程序进行下载、调试。CAN收发器，用于与CAN总线：CAN H、CAN L进行数据交互；Mirror Link收发器，用于通过LIN线与云平台进行数据交互。开关量检测电路用于接收：ACC信号、IG信号、后除霜反馈信号、机舱盖开关信号、儿童锁状态信号、后背门微动开关信号、位置灯故障信号、转向灯故障信号、制动灯故障信号，并将这些信号反馈给MCU，MCU可以根据这些信号产生相应的控制信号。

MOS管1根据MCU的控制信号控制远、近光灯，当其闭合时，电源管理模块提供的电源传输至远光灯或者近光灯，使得远光灯或者近光灯开启，当其断开时，电源管理模块提供的电源无法传输至远光灯或者近光灯，使得远光灯或者近光灯关闭，一般情况下，远、近光灯各自有2组，因此图4中用远光灯*2和近光灯*2来表示，当然可以根据实际情况来分配MOS管以及控制方式；MOS管2根据MCU的控制信号控制左、右转向灯，控制方式与远近关灯的一样，不再赘述。同样的，左、右转向灯也各自有2组，因此图4中用左转向灯*2和右转向灯*2来表示，其也可以根据实际情况来分配MOS管以及控制方式。

MOS管3根据MCU的控制信号控制儿童锁继电器，当其闭合时，电源管理模块提供的电源传输至儿童锁继电器，使得儿童锁继电器得电并开始工作，当其断开时，电源管理模块提供的电源无法传输至儿童锁继电器，使得儿童锁继电器失电无法工作；MOS管4根据MCU的控制信号控制电喇叭，当其闭合时，电源管理模块提供的电源传输至电喇叭，使得电喇叭得电并发出喇叭声，当其断开时，电源管理模块提供的电源无法传输至电喇叭，使得电喇叭失电无法发出喇叭声。假若电喇叭上安装有温度传感器，则温度传感器检测到的工作温度可以通过CAN总线、CAN总线收发器传输至MCU中，MCU接收到该工作温度，与自身已经预置的电喇叭的温度阈值进行运算比较，若接收到的工作温度没有超过温度阈值，则产生控制信号，该控制信号为正常信号，其继续控制MOS管4闭合，电喇叭可以继续发出喇叭声；若接收到的工作温度超过温度阈值，则产生控制信号，该控制信号为异常信号，其控制MOS管4断开，电喇叭无法发出喇叭声。通过这种方式，实现了对元件的过温保护，而MCU根据工作电流、工作电压等产生控制信号的方法与上述工作温度的方法类似，不再赘述。同样也可以通过类似的方式，实现过流、过压保护。由上所述可知，本发明的配电盒中利用MOS管实现对低压电器控制的同时，还对低压电器起到了安全防护的作用，相当于MOS管替代了目前的继电器和保险丝，进一步的缩减了配电盒中元件的数量，间接减小了配电盒的体积。另外，对于同一元件，假若出现预设时间内反复启动若干次，则触发短路保护机制，保持场效应管的断开状态，不再控制场效应管闭合。相较于目前配电盒仅仅使用保险丝来对元件进行过流保护，本发明的配电盒不但保护的范围更广，功能更多，而且保护的速度更快，因为场效应管的反应时间达到了微秒级。

而前雨刮高、低速的控制，前、后风窗洗涤等的控制可以使用保险丝来作为安全防护，每一个均单独配置一个保险丝，当工作电流过流时，保险丝可以自行熔断，具体的连接关系可以参见图4所示，不再赘述。当然，也可以使用MOS管来对这些设备进行控制，那么配电盒的占用空间可能会大一些，可以按照实际需求进行选择。

另外，本发明实施例中，电源管理模块还可以实现智能分级的管理静态功耗。例如：车辆的蓄电池电量较高时，可以让较多的元件处于常电状态；随着蓄电池电量的逐渐降低，可以关闭部分元件，使其处于休眠状态，或者直接使其断电。

本发明实施例中，基于上述配电盒，本发明实施例还一种汽车，所述汽车包括：如以上所述的配电盒。

本发明的配电盒，使用场效应管替代目前的继电器和保险丝，由于场效应管的关断所需时间极短，达到微秒级，因此可以满足低压电器极低熔断时间(微秒到几毫秒)的安全防护要求。并且由于主控器的存在，可以控制场效应管的闭合、关断，所以场效应管可以实现继电器的功能，从而使得场效应管替代了保险丝和继电器。另外，由于是基于FPC制作的，具备灵活的弯曲走线设计性能，使得配电盒占用空间极小，适用于狭小结构复杂位置的装配应用。FPC随形的结构能很好的适应安装环境的尺寸要求，具备灵活的装配性能，解决了狭小空间的安装困难。同时还实现了对工作温度、电流、电压等的实时监测以及预警提示，保证了车辆行驶安全，还具备了车联网的功能，可以与云平台实时通信，实现与云平台的大数据交互。本发明的配电盒具有极高的实用性。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种配电盒，其特征在于，所述配电盒基于柔性电路板制作，所述配电盒包括：主控制器、电源管理模块以及功率模块；

所述主控制器与所述电源管理模块和所述功率模块分别连接，用于产生控制信号；

所述电源管理模块与车辆的电池和所述功率模块分别连接，为所述主控制器和所述功率模块提供电能；

所述功率模块与车辆的低压电器连接；

所述功率模块在所述控制信号为异常信号的情况下，断开所述低压电器的供电回路；

其中，所述主控制器接收状态参数，并根据所述状态参数产生所述控制信号，所述状态参数为车辆中各个元件在不同工作状态下对应的参数；

所述功率模块包括：场效应管；

所述功率模块还包括：驱动电路；

所述驱动电路与所述主控制器和所述场效应管分别连接，受控于所述控制信号，以控制所述场效应管的闭合或者断开所述低压电器的供电回路；

所述主控制器包括：通信控制器；

所述通信控制器与车辆的CAN总线连接，并进行数据交互；

所述通信控制器通过所述CAN总线接收所述状态参数，并转发至所述主控制器；

所述主控制器还包括：Mirror Link收发器；

所述主控制器在所述控制信号为异常信号的情况下，通过所述通信控制器和所述CAN总线，将所述异常信号对应的预警信息发送至车辆的整车控制器，以使得所述整车控制器在车辆的仪表盘上显示所述预警信息；或者

所述主控制器在根据所述状态参数产生所述控制信号的同时，通过所述通信控制器和车辆的T-BOX，将所述状态参数传输至云平台，以使得所述云平台根据所述状态参数进行实时诊断以及预警提示；或者

所述主控制器在根据所述状态参数产生所述控制信号的同时，通过所述Mirror Link收发器，将所述状态参数传输至所述云平台，以使得所述云平台根据所述状态参数进行实时诊断以及预警提示。

2.根据权利要求1所述的配电盒，其特征在于，所述配电盒还包括：保险丝；

所述保险丝为贴片保险丝；

所述贴片保险丝与所述低压电器中的部分电器和所述电源管理模块分别连接，用于在该部分电器的电流超过预设值时断开该部分电器的供电回路。

3.根据权利要求1所述的配电盒，其特征在于，所述场效应管为贴片场效应管；

所述贴片场效应管在所述控制信号为异常信号的情况下，断开所述低压电器的供电回路；

所述贴片场效应管在所述控制信号为正常信号的情况下，闭合所述低压电器的供电回路。

4.根据权利要求2或3所述的配电盒，其特征在于，所述功率模块还包括：反馈电路；

所述反馈电路与所述主控制器、所述场效应管以及保险丝分别连接，用于向所述主控制器反馈所述低压电器的供电状态。

5.根据权利要求1所述的配电盒，其特征在于，所述主控制器通过所述通信控制器接收所述低压电器的工作电流、工作电压以及工作温度的信息；

所述主控制器根据所述工作电流、所述工作电压以及所述工作温度的信息，产生所述控制信号。

6.根据权利要求1所述的配电盒，其特征在于，所述配电盒还包括：开关量检测电路；

所述开关量检测电路与所述主控制器和车辆中带有开关信号的元件分别连接，用于接收对应的开关信号并反馈至所述主控制器；

所述主控制器根据所述对应的开关信号，产生所述控制信号。

7.根据权利要求1所述的配电盒，其特征在于，所述主控制器还包括：下载与调试接口；

所述主控制器通过所述下载与调试接口进行控制程序的下载以及调试。

8.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括：如执行权利要求1-7任一所述的配电盒。

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