CN108544937B - 一种汽车蓄电池充放电管理方法及*** - Google Patents

一种汽车蓄电池充放电管理方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车蓄电池充放电管理方法及***，所述方法包括，采集蓄电池的状态数据、车辆行驶工况数据并送入到主控制器中；主控制器对数据进行分析判断后输出控制信号至发电机；所述主控制器根据车辆行驶工况数据判断车辆当前行驶工况，所述主控制器根据车辆行驶工况、蓄电池状态对应的动态调整发电机的输出。本发明优点包括：1、保证蓄电池不亏电、不过冲，延长蓄电池使用寿命；2、在制动时提高发电电压，使部分制动能量转换为电能，储存在蓄电池中，降低整车油耗；3、在车辆急加速时，限制发电机输出电流，降低发动机急加速工况的负扭矩，增加车辆动力性。

Description

一种汽车蓄电池充放电管理方法及***
技术领域
本发明涉及汽车电池技术领域，特别涉及一种汽车蓄电池放电管理方法及***。
背景技术
随着油耗标准越来越严格，新能源汽车越来越受欢迎，但是由于成本、续航里程以及充电等问题，新能源汽车的发展也受到很大的阻力。那么如何在现有的12V***上进行优化，达到有效的节油效果也变得非常重要。
目前大多数主机厂仍使用普通发电机，使蓄电池长期处于浮充电状态。这样很容易造成能量损耗，甚至会出现蓄电池严重失水，影响其使用寿命。现在市场上蓄电池传感器、智能发电机控制器都已经逐渐成为成熟产品。通过合理的应用，制定优化的管理方案即可有效的延长蓄电池使用寿命、降低油耗、提升车辆加速动力性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽车蓄电池充放电管理方法及***，通过对充放电的管理以延长蓄电池使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种汽车蓄电池充放电管理方法，包括如下步骤，
采集蓄电池的状态数据、车辆行驶工况数据并送入到主控制器中；
主控制器对数据进行分析判断后输出控制信号至发电机；
所述主控制器根据车辆行驶工况数据判断车辆当前行驶工况，所述主控制器根据车辆行驶工况、蓄电池状态对应的动态调整发电机的输出。
当判断车辆处于正常行驶工况时：主控制器通过蓄电池传感器获取蓄电池温度，并根据蓄电池温度获取与温度对应的蓄电池最优电量值和最优发电电压；当此工况下通过蓄电池传感器获取的蓄电池实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当此工况下，蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；
当判断车辆处于急减速工况时：此时判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压，通过增加发电机负扭矩，来实现部分制动能量的回收；
当判断车辆处于急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流，通过抛弃发电机的扭矩，提高整车的加速性能。
在车辆正常行驶工况时，当蓄电池实际电量值与最优电量值的差值大于预设阈值时，此时控制整车用电全部由蓄电池提供。
能量回收条件包括前提条件和触发条件
前提条件：车速高于设定阈值、发动机转速高于设置阈值且传动链处于结合状态；
触发条件：发动机处于断油工况或制动踏板被踩下或油门开度较小或急送油门踏板。
蓄电池的状态数据采用蓄电池传感器获取，蓄电池状态数据包括电压、温度、电流信号。
车辆行驶工况根据采集车辆油门踏板、刹车踏板的数据来判断。
一种汽车蓄电池充放电管理***，包括蓄电池传感器、车辆行驶工况采集单元、主控制器、发电机；
所述的蓄电池传感器用于采集汽车蓄电池的状态数据并送入到主控制器中；
所述车辆行驶工况采集单元用于采集车辆工况数据并送入到主控制器中；
所述主控制器根据接收到的数据进行判断，发出与行驶工况、蓄电池状态相对应的发电机控制信号，控制发电机响应主控制器的发电目标电压设定、励磁电流设定。
所述主控制器根据车辆行驶工况采集单元采集的数据判断出车辆行驶的工况包括：正常行驶工况、车辆急减速工况、车辆急加速工况；
在正常行驶工况时，主控制器根据蓄电池传感器获取蓄电池此时的温度数据，并获取温度对应的预设蓄电池最优电量值和最优发电电压；当根据蓄电池传感器获取得到的实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；
在车辆急减速工况时，主控制器判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压；
当在车辆急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流。
所述车辆行驶工况采集单元包括刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器，用于分别采集刹车踏板状态、油门踏板状态，所述主控制器根据油门踏板状态、刹车踏板状态来判断此时车辆所处工况。
所述主控制器根据数据采集单元连接，所述数据采集单元用于获取车辆的车速数据、发动机转速数据、传动链状态数据、发动机供油状态数据；所述主控制器根据数据采集单元、刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器三者采集的数据判断是否满足能量回收条件。
本发明通过蓄电池传感器检测蓄电池的状态；通过油门踏板、制动踏板来判断车辆所处的实际工况。通过主控制器对这些信号做出判断，并控制发电机的输出，实现对蓄电池充放电的管理。本发明包含蓄电池充放电管理、制动能量回收、急加速工况限流三个功能，具有以下三个优势：
1、保证蓄电池不亏电、不过充，延长蓄电池使用寿命；
2、在制动时提高发电电压，使部分制动能量转换为电能，储存在蓄电池中，降低整车油耗；
3、在车辆急加速时，限制发电机输出电流，降低发动机急加速工况的负扭矩，增加车辆动力性。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明电池管理***结构原理图
图中的附图标记分别为：1、12v铅蓄电池；2、蓄电池传感器；3、发动机；4、智能发电机；5、主控制器；6、油门踏板；7、制动踏板。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
汽车蓄电池充放电管理方法，包括如下步骤，采集蓄电池的状态数据、车辆行驶工况数据并送入到主控制器中；主控制器对数据进行分析判断后输出控制信号至发电机；主控制器根据车辆行驶工况数据判断车辆当前行驶工况，主控制器根据车辆行驶工况、蓄电池状态对应的动态调整发电机的输出。根据蓄电池状态不同、车辆行驶公开不同输出不同的控制信号来调整发电机的输出。
当判断车辆处于正常行驶工况时：主控制器通过蓄电池传感器获取蓄电池温度，并根据蓄电池温度获取与温度对应的蓄电池最优电量值和最优发电电压；当此工况下通过蓄电池传感器获取的蓄电池实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当此工况下，蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；在车辆正常行驶工况时，当蓄电池实际电量值与最优电量值的差值大于预设阈值时，此时控制整车用电全部由蓄电池提供。蓄电池温度对应的蓄电池最优电量值和最优发电电压预设在主控制器中，其通过试验标定获得相应数据。
当判断车辆处于急减速工况时：此时判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压；
当判断车辆处于急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流。
车辆行驶工况根据采集车辆油门踏板、刹车踏板的数据来判断。通过刹车踏板传感器、油门踏板传感器获取踏板的行程、踏板行程变化率等数据，进而判断是处于急减速状态、急加速状态还是这两种状态之外的正常行驶状态。
在一个优选的实施例中，汽车蓄电池充放电管理***，包括蓄电池传感器、车辆行驶工况采集单元、主控制器、发电机；蓄电池传感器用于采集汽车蓄电池的状态数据并送入到主控制器中；车辆行驶工况采集单元用于采集车辆工况数据并送入到主控制器中；主控制器根据接收到的数据进行判断，发出与行驶工况、蓄电池状态相对应的发电机控制信号，控制发电机响应主控制器的发电目标电压设定、励磁电流设定。
主控制器根据车辆行驶工况采集单元采集的数据判断出车辆行驶的工况包括：正常行驶工况、车辆急减速工况、车辆急加速工况；
在正常行驶工况时，主控制器根据蓄电池传感器获取蓄电池此时的温度数据，并获取温度对应的预设蓄电池最优电量值和最优发电电压；当根据蓄电池传感器获取得到的实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；
在车辆急减速工况时，主控制器判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压；
当在车辆急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流。
车辆行驶工况采集单元包括刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器，用于分别采集刹车踏板状态、油门踏板状态，主控制器根据油门踏板状态、刹车踏板状态来判断此时车辆所处工况。主控制器与数据采集单元连接，数据采集单元用于获取车辆的车速数据、发动机转速数据、传动链状态数据、发动机供油状态数据；主控制器根据数据采集单元、刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器三者采集的数据判断是否满足能量回收条件。
在本实施例中，硬件方面，该***比传统车型电源***增加了一个蓄电池传感器，另外将普通发电机替换为可控制的智能发电机。蓄电池传感器可以监控蓄电池的电压、电流、温度信号，并通过LI N总线将蓄电池SOC信号提供给主控制器。智能发电机通过LI N总线与主控制器通讯，响应主控制器的发电目标电压设定，励磁电流限制等控制指令，并实时反馈发电机工作状态和故障诊断结果。
在正常行驶工况下，主控制器会根据当前蓄电池温度信号设定一个蓄电池的最优电量值(即最优SOC)和最优发电电压。
当蓄电池传感器计算出来的实际SOC高于最优SOC时，主控制器将发送给发电机的目标电压值适当下调，降低蓄电池的充电速度。当实际SOC与最优SOC差值大到一定阈值时，目标发电电压会低于蓄电池电压，此时整车电能由蓄电池全部提供。这一策略可以达到两个效果1、防止蓄电池过充电2、让蓄电池留有一定的余量可以进行制动能量回收。
当蓄电池传感器计算出来的实际SOC低于最优SOC时，主控制器将发送给发电机的目标电压值适当升高(不得超过预设的最高值)，快速给蓄电池补充电。这一策略可以达到两个效果1、防止蓄电池亏电2、对于带有启停配置的车辆，可以迅速使车辆达到满足启停的允许电量。
车辆急减速工况下，主控制器将目标发电电压调整到允许的最大发电电压，使制动过程中有更多的电能储存在蓄电池中，实现部分制动能量的回收。实现制动能量回收有前提条件和触发条件之分。制动能量回收的前提条件如下：
Figure BDA0001606660920000071
车速高于一定阀值
Figure BDA0001606660920000072
且发动机转速高于一定阀值
Figure BDA0001606660920000073
且传动链处于结合状态
制动能量回收的触发条件如下：
Figure BDA0001606660920000074
发动机处于断油工况
Figure BDA0001606660920000075
或制动踏板被踩下
Figure BDA0001606660920000076
或油门开度较小或急松油门
车辆急加速工况指的是传动链结合状态下驾驶员大油门或急踩油门。在这样的情况下，驾驶员需要有尽可能多的驱动扭矩。为了更直接的降低发电机的扭矩，主控制器直接发送信号降低发电机的励磁电流。从而限制发电机的输出能力，降低发电扭矩来使得更多的发动机扭矩用于驱动车辆行驶。车辆急加速工况的判断条件如下：
Figure BDA0001606660920000081
不是制动能量回收状态
Figure BDA0001606660920000082
而且传动链处于结合状态
Figure BDA0001606660920000083
而且油门开度较大，即驾驶员需求扭矩大于阀值或者油门有猛踩的动作，即驾驶员需求扭矩变化量大于阀值
经验证，以上蓄电池充放电管理方法可以降低整车油耗1％左右。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车蓄电池充放电管理方法，其特征在于：
采集蓄电池的状态数据、车辆行驶工况数据并送入到主控制器中；
主控制器对数据进行分析判断后输出控制信号至发电机；
所述主控制器根据车辆行驶工况数据判断车辆当前行驶工况，所述主控制器根据车辆行驶工况、蓄电池状态对应的动态调整发电机的输出；
当判断车辆处于正常行驶工况时：主控制器通过蓄电池传感器获取蓄电池温度，并根据蓄电池温度获取与温度对应的蓄电池最优电量值和最优发电电压；当此工况下通过蓄电池传感器获取的蓄电池实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当此工况下，蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；在车辆正常行驶工况时，当蓄电池实际电量值与最优电量值的差值大于预设阈值时，此时控制整车用电全部由蓄电池提供；
当判断车辆处于急减速工况时：此时判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压；
当判断车辆处于急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流；
车辆行驶工况根据采集车辆油门踏板、刹车踏板的数据来判断；
蓄电池的状态数据采用蓄电池传感器获取，蓄电池状态数据包括电压、温度、电流信号；
能量回收条件包括前提条件和触发条件，
前提条件：车速高于设定阈值、发动机转速高于设置阈值且传动链处于结合状态；
触发条件：发动机处于断油工况或制动踏板被踩下或油门开度较小或急送油门踏板。
2.一种汽车蓄电池充放电管理***，其特征在于：包括蓄电池传感器、车辆行驶工况采集单元、主控制器、发电机；
所述的蓄电池传感器用于采集汽车蓄电池的状态数据并送入到主控制器中；
所述车辆行驶工况采集单元用于采集车辆工况数据并送入到主控制器中；
所述主控制器根据接收到的数据进行判断，发出与行驶工况、蓄电池状态相对应的发电机控制信号，控制发电机响应主控制器的发电目标电压设定、励磁电流设定；
所述主控制器根据车辆行驶工况采集单元采集的数据判断出车辆行驶的工况包括：正常行驶工况、车辆急减速工况、车辆急加速工况；
在正常行驶工况时，主控制器根据蓄电池传感器获取蓄电池此时的温度数据，并获取温度对应的预设蓄电池最优电量值和最优发电电压；当根据蓄电池传感器获取得到的实际电量值高于最优电量值时，主控制器控制发电机的目标电压值下调，以降低充电速度；当蓄电池实际电量值低于最优电量值时，主控制器将发送给发电机的目标电压值升高，以增加充电速度；
在车辆急减速工况时，主控制器判断是否满足能量回收条件，若满足能量回收条件，主控制器控制发电机将目标发电电压调整到允许的最大发电电压；
当在车辆急加速工况时：主控制器发送控制信号至发电机，以降低发电机的励磁电流；
所述车辆行驶工况采集单元包括刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器，用于分别采集刹车踏板状态、油门踏板状态，所述主控制器根据油门踏板状态、刹车踏板状态来判断此时车辆所处工况；
所述主控制器与数据采集单元连接，所述数据采集单元用于获取车辆的车速数据、发动机转速数据、传动链状态数据、发动机供油状态数据；所述主控制器根据数据采集单元、刹车踏板状态传感器、油门踏板状态传感器三者采集的数据判断是否满足能量回收条件。
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