一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)及控制方法，所述控制系統(tǒng)包括智能發(fā)電機、電池傳感器、發(fā)動機管理系統(tǒng)、電源智能管理控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、車身控制器和燈光控制器；所述電源智能管理控制器通過LIN總線與電池傳感器和智能發(fā)電機連接；電源智能管理控制器通過CAN總線與車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、車身控制器、發(fā)動機管理系統(tǒng)和燈光控制器連接。其根據(jù)汽車的實際運行狀態(tài)、智能發(fā)電機的運行狀態(tài)以及蓄電池狀態(tài)，準(zhǔn)確控制智能發(fā)電機運行，能保證其起動性能，提高其節(jié)油效果，同時改善汽車的駕駛性能。
【專利說明】一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)及控制方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程加速推進，今后較長一段時期汽車需求量仍將保持增長勢頭，由此帶來的能源緊張和環(huán)境污染問題將更加突出。加快培育和發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環(huán)境壓力，推動汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)，也是加快汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、培育新的經(jīng)濟增長點和國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略舉措。國家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出了在2015~2020年對乘用車的燃油消耗目標(biāo)，到2015年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，到2020年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里。
[0003]傳統(tǒng)的多功能調(diào)節(jié)器發(fā)電機無法做到對于發(fā)電機功率的智能可變輸出，造成在部分工況下的能源浪費；而智能發(fā)電機由于能夠依據(jù)不同工況智能調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率同時監(jiān)測發(fā)電機狀態(tài)，達到在部分工況下的電能耗抑制輸出，從而實現(xiàn)節(jié)約能源；因此，智能發(fā)電機的功率輸出可變控制技術(shù)正在成為汽車電子電器節(jié)能技術(shù)的主流技術(shù)之一，依據(jù)國際市場調(diào)查，到2015年，汽車智能發(fā)電機的市場占有率將達到70%，國內(nèi)自主品牌汽車對智能發(fā)電機的控制技術(shù)研究應(yīng)用將會變得越來越緊迫。
[0004]圖1為國內(nèi)某款 車型上采用的典型汽車電源管理控制系統(tǒng)的電路框圖，發(fā)動機管理系統(tǒng)7 (即EMS)通過電池傳感器3采集當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，結(jié)合發(fā)動機管理系統(tǒng)的自身判斷發(fā)動機的狀態(tài)，通過硬線向智能發(fā)電機2發(fā)送PWM控制信號，通過調(diào)節(jié)PWM波占空比的方式實現(xiàn)對智能發(fā)電機輸出電壓(相應(yīng)于輸出功率)的控制。這種電源管理控制系統(tǒng)僅能實現(xiàn)與智能發(fā)電機的單工通信，無法獲知智能發(fā)電機的當(dāng)前狀態(tài)，僅能對電源管理系統(tǒng)實現(xiàn)開環(huán)控制，例如:不能獲取智能發(fā)電機的溫度和勵磁狀態(tài)，無法實現(xiàn)對智能發(fā)電機的溫度補償和轉(zhuǎn)速調(diào)整功能，從而無法對智能發(fā)電機的狀態(tài)做出準(zhǔn)確預(yù)測和精確控制，節(jié)能效果無法最大化；同時，該電源管理控制系統(tǒng)不能通過CAN總線與汽車其它控制器(比如車身控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng))產(chǎn)生交互，并且其未開發(fā)負載管理控制邏輯，不具備對接入CAN總線的其它負載(比如汽車室內(nèi)燈)進行管理的功能，當(dāng)蓄電池處于虧電狀態(tài)或汽車電網(wǎng)處于大負載開啟狀態(tài)時，無法主動調(diào)節(jié)舒適性負載的功耗來保證起動對蓄電池容量的最低需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)及控制方法，以根據(jù)汽車的實際運行狀態(tài)、智能發(fā)電機的運行狀態(tài)以及蓄電池狀態(tài)，準(zhǔn)確控制智能發(fā)電機運行，保證其起動性能，提高其節(jié)油效果，同時改善汽車的駕駛性能。
[0006]本發(fā)明所述的汽車電源智能管理控制系統(tǒng)，包括智能發(fā)電機、電池傳感器和發(fā)動機管理系統(tǒng)(即EMS)，還包括電源智能管理控制器、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(即ESP)、車身控制器(即BCM)和燈光控制器；所述電源智能管理控制器通過LIN總線與電池傳感器連接，獲取蓄電池的狀態(tài)信號；電源智能管理控制器通過LIN總線與智能發(fā)電機連接，獲取智能發(fā)電機的運行狀態(tài)信號，并控制智能發(fā)電機運轉(zhuǎn)；電源智能管理控制器通過CAN總線與車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、車身控制器和發(fā)動機管理系統(tǒng)連接，獲取發(fā)動機和汽車狀態(tài)信號，電源智能管理控制器通過CAN總線與燈光控制器連接，控制燈光控制器進行關(guān)燈操作。
[0007]進一步，所述電源智能管理控制器設(shè)置在汽車扶手箱內(nèi)，所述智能發(fā)電機設(shè)置在發(fā)動機輪系上，所述電池傳感器設(shè)置在蓄電池負極柱上，所述燈光控制器設(shè)置在汽車儀表盤旁邊。
[0008]采用上述汽車電源智能管理控制系統(tǒng)對電源進行管理控制的方法，包括如下步驟:
O電源智能管理控制器從CAN總線上獲取來自車身控制器和發(fā)動機管理系統(tǒng)的信號，判斷當(dāng)前汽車的電源模式(屬于汽車狀態(tài)信號);
2)如果汽車電源處于OFF檔，則不進行相應(yīng)控制(即結(jié)束)；
3)如果汽車電源處于ACC或ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為O時，則進入靜置模式；在靜置模式下，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器的信號，判斷當(dāng)前蓄電池的狀態(tài)，若蓄電池的soc值低,貝U電源智能管理控制器控制燈光控制器關(guān)閉室內(nèi)燈；若蓄電池的SOC值正?；驗楦?，則電源智能管理控制器不干預(yù)燈光控制器，室內(nèi)燈維持現(xiàn)狀；
4)如果汽車電源處于Start檔，則進入起動模式；在起動模式下，電源智能管理控制器關(guān)斷智能發(fā)電機的勵磁電流，使智能發(fā)電機不工作，保證汽車的起動性能；
5)如果汽車電源處于ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不為0，則進入駕駛模式；在駕駛模式下電源智能管理控制器從CAN總線上獲取來自車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、車身控制器和發(fā)動機管理系統(tǒng)的信號，判斷當(dāng)前車輛所處的駕駛狀態(tài)；
6)如果油門踏板的開度大于40%，汽車進入加速狀態(tài)，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為低，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正常或為高，電源智能管理控制器抑制智能發(fā)電機的勵磁電流，減小智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機的功率輸出，提升其加速性能；
7)如果制動踏板踩下，汽車進入減速狀態(tài)，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為高，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正?；驗榈?，電源智能管理控制器增加智能發(fā)電機的勵磁電流，增大智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機的功率輸出，對蓄電池充電；
8)如果油門踏板的開度為O?40%，汽車進入普通狀態(tài)(即正常加速狀態(tài))，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值高，則電源智能管理控制器抑制智能發(fā)電機的勵磁電流，減小智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機的功率輸出；若蓄電池的SOC值正常，則電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值低，則電源智能管理控制器增加智能發(fā)電機的勵磁電流，增大智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機的功率輸出。
[0009]本發(fā)明中電源智能管理控制系統(tǒng)通過CAN總線與發(fā)電機控制系統(tǒng)、車身控制器和車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)連接，獲取發(fā)動機和汽車行駛狀態(tài)信號，與燈光控制器連接，對負載(即汽車室內(nèi)燈)進行管理，通過LIN總線與智能發(fā)電機形成雙工通信，與電池傳感器連接，檢測蓄電池的狀態(tài)；根據(jù)汽車的實際運行狀態(tài)、智能發(fā)電機運行狀態(tài)以及蓄電池狀態(tài)，主動調(diào)節(jié)室內(nèi)燈的功耗來保證起動對蓄電池容量的最低需求，準(zhǔn)確控制智能發(fā)電機運行，可靠性高、安全性好、節(jié)油效果明顯；在汽車加速、減速過程中對發(fā)電機的勵磁電流進行調(diào)節(jié)，從而改變發(fā)電機的輸出功率，改善了汽車的駕駛性能；在汽車啟動時，關(guān)斷智能發(fā)電機的勵磁電流，使智能發(fā)電機不工作，保證了汽車的起動性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為現(xiàn)有的汽車電源管理控制系統(tǒng)的電路框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明中汽車電源智能管理控制系統(tǒng)的電路框圖。
[0012]圖3為本發(fā)明中汽車電源智能管理控制系統(tǒng)的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]如圖2所示的汽車電源智能管理控制系統(tǒng)，包括電源智能管理控制器1、智能發(fā)電機2、電池傳感器3、燈光控制器4、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)5、車身控制器6和發(fā)動機管理系統(tǒng)7，電源智能管理控制器I設(shè)置在汽車扶手箱內(nèi)，智能發(fā)電機2設(shè)置在發(fā)動機輪系上，電池傳感器3設(shè)置在蓄電池負極柱上，燈光控制器4設(shè)置在汽車儀表盤旁邊；其中，電源智能管理控制器I基于MicroAutoBox實現(xiàn)，電源智能管理控制器I通過LIN總線與電池傳感器3連接，獲取蓄電池的狀態(tài)信號；電源智能管理控制器I通過LIN總線與智能發(fā)電機2連接，獲取智能發(fā)電機的運行狀態(tài)信號，并控制智能發(fā)電機運轉(zhuǎn)；電源智能管理控制器I通過CAN總線與車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)5、車身控制器6和發(fā)動機管理系統(tǒng)7連接，獲取發(fā)動機和汽車狀態(tài)信號，電源智能管理控制器I通過CAN總線與燈光控制器4連接，控制燈光控制器進行關(guān)燈操作。
[0015]如圖3所示，采用上述汽車電源智能管理控制系統(tǒng)對電源進行管理控制的方法，包括如下步驟:
O電源智能管理控制器I先初始化默認(rèn)的智能發(fā)電機控制參數(shù)；
2)電源智能管理控制器I從CAN總線上獲取來自車身控制器6和發(fā)動機管理系統(tǒng)7的信號，判斷當(dāng)前汽車的電源模式；
3)如果汽車電源處于OFF檔，則不進行相應(yīng)控制(即結(jié)束)；
4)如果汽車電源處于ACC或ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為O時，則進入靜置模式；在靜置模式下，電源智能管理控制器I從LIN總線上獲取來自電池傳感器3的信號，通過電流、電壓、SOC,SOH判斷當(dāng)前蓄電池的狀態(tài)，若蓄電池的SOC值低，則電源智能管理控制器將關(guān)燈控制信號發(fā)送到CAN總線上，燈光控制器4從CAN總線上接收該信號將室內(nèi)燈關(guān)閉；若蓄電池的SOC值正?；驗楦撸瑒t電源智能管理控制器I不干預(yù)燈光控制器，室內(nèi)燈維持現(xiàn)狀；
5)如果汽車電源處于Start檔，則進入起動模式；在起動模式下，電源智能管理控制器I將關(guān)斷勵磁電流的控制信號通過LIN總線發(fā)送給智能發(fā)電機2，使智能發(fā)電機2不工作(即起動控制)，以保證汽車的起動性能；
6)如果汽車電源處于ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不為0，則進入駕駛模式；在駕駛模式下電源智能管理控制器I從CAN總線上獲取來自車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)5、車身控制器6和發(fā)動機管理系統(tǒng)7的信號，判斷當(dāng)前車輛所處的駕駛狀態(tài)；
7)如果油門踏板的開度大于40%，汽車進入加速狀態(tài)，電源智能管理控制器I從LIN總線上獲取來自電池傳感器3和智能發(fā)電機2的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為低，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正常或為高，電源智能管理控制器I將抑制勵磁電流的控制信號通過LIN總線發(fā)送給智能發(fā)電機2，減小智能發(fā)電機2對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機2的功率輸出(即加速控制)，提升加速性能；
8)如果制動踏板踩下，汽車進入減速狀態(tài)，電源智能管理控制器I從LIN總線上獲取來自電池傳感器3和智能發(fā)電機2的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為高，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正?；驗榈?，電源智能管理控制器I將增加勵磁電流的控制信號通過LIN總線發(fā)送給智能發(fā)電機2，增大智能發(fā)電機2對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機2的功率輸出(即減速控制)，對蓄電池充電；
9)如果油門踏板的開度為O?40%，汽車進入普通狀態(tài)(即正常加速狀態(tài))，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；監(jiān)控蓄電池的狀態(tài)，根據(jù)蓄電池的SOC值進行判斷(即普通控制)，若蓄電池的SOC值高，則電源智能管理控制器I將抑制勵磁電流的控制信號通過LIN總線發(fā)送給智能發(fā)電機2，減小智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機2的功率輸出；若蓄電池的SOC值正常，則電源智能管理控制器I不干預(yù)智能發(fā)電機2的勵磁電流，智能發(fā)電機2的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值低，則電源智能管理控制器I將增加勵磁電流的控制信號通過LIN總線發(fā)送給智能發(fā)電機2，增大智能發(fā)電機2對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機2的功率輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車電源智能管理控制系統(tǒng)，包括智能發(fā)電機(2)、電池傳感器(3)和發(fā)動機管理系統(tǒng)(7)，其特征是:還包括電源智能管理控制器(I)、車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(5)、車身控制器(6)和燈光控制器(4);所述電源智能管理控制器(I)通過LIN總線與電池傳感器(3)連接，獲取蓄電池的狀態(tài)信號；電源智能管理控制器(I)通過LIN總線與智能發(fā)電機(2)連接，獲取智能發(fā)電機的運行狀態(tài)信號，并控制智能發(fā)電機運轉(zhuǎn)；電源智能管理控制器(I)通過CAN總線與車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(5)、車身控制器(6)和發(fā)動機管理系統(tǒng)(7)連接，獲取發(fā)動機和汽車狀態(tài)信號，電源智能管理控制器(I)通過CAN總線與燈光控制器(4)連接，控制燈光控制器進行關(guān)燈操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電源智能管理控制系統(tǒng)，其特征是:所述電源智能管理控制器(I)設(shè)置在汽車扶手箱內(nèi)，所述智能發(fā)電機(2 )設(shè)置在發(fā)動機輪系上，所述電池傳感器(3)設(shè)置在蓄電池負極柱上，所述燈光控制器(4)設(shè)置在汽車儀表盤旁邊。
3.采用如權(quán)利要求1或2所述的汽車電源智能管理控制系統(tǒng)對電源進行管理控制的方法，包括如下步驟: O電源智能管理控制器從CAN總線上獲取來自車身控制器和發(fā)動機管理系統(tǒng)的信號，判斷當(dāng)前汽車的電源模式； 2)如果汽車電源處于OFF檔，則不進行相應(yīng)控制； 3)如果汽車電源處于ACC或ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為O時，則進入靜置模式；在靜置模式下，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器的信號，判斷當(dāng)前蓄電池的狀態(tài)，若蓄電池的soc值低,貝U電源智能管理控制器控制燈光控制器關(guān)閉室內(nèi)燈；若蓄電池的SOC值正?；驗楦?，則電源智能管理控制器不干預(yù)燈光控制器，室內(nèi)燈維持現(xiàn)狀； 4)如果汽車電源處于Start檔，則進入起動模式；在起動模式下，電源智能管理控制器關(guān)斷智能發(fā)電機的勵磁電流，使智能發(fā)電機不工作； 5)如果汽車電源處于ON檔且發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不為0，則進入駕駛模式；在駕駛模式下電源智能管理控制器從CAN總線上獲取來自車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、車身控制器和發(fā)動機管理系統(tǒng)的信號，判斷當(dāng)前車輛所處的駕駛狀態(tài)； 6)如果油門踏板的開度大于40%，汽車進入加速狀態(tài)，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為低，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正?；驗楦?，電源智能管理控制器抑制智能發(fā)電機的勵磁電流，減小智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機的功率輸出； 7)如果制動踏板踩下，汽車進入減速狀態(tài)，電源智能管理控制器從LIN總線上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值為高，電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值正?；驗榈?，電源智能管理控制器增加智能發(fā)電機的勵磁電流，增大智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機的功率輸出； 8)如果油門踏板的開度為O~40%，汽車進入普通狀態(tài)，電源智能管理控制器從LIN總線 上獲取來自電池傳感器和智能發(fā)電機的信號并進行計算和邏輯判斷；若蓄電池的SOC值高，則電源智能管理控制器抑制智能發(fā)電機的勵磁電流，減小智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，減小智能發(fā)電機的功率輸出；若蓄電池的SOC值正常，則電源智能管理控制器不干預(yù)智能發(fā)電機的勵磁電流，智能發(fā)電機的功率輸出不變；若蓄電池的SOC值低，則電源智能管理控制器增加智能發(fā)電機的勵磁電流，增大智能發(fā)電機對發(fā)動機的扭矩需求，增加智能發(fā)電機的功 率輸出。
【文檔編號】G05B19/418GK103970078SQ201310035581
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
【發(fā)明者】王文璽, 何文, 吳存學(xué), 干能強, 王顯 申請人:重慶長安汽車股份有限公司