CN102582611B - 用于汽车的发电控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车能源技术，特别涉及用于汽车的发电控制装置和方法。按照本发明的用于汽车的发电控制装置包括：通信接口，其负责与发电机调节器、发动机控制器和蓄电池状态检测器的通信；以及处理单元，用于根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息生成控制命令，以使发电机产生相应的发电量并使发动机作相应的转矩补偿。按照本发明的发电控制装置和方法，在一定的制动工况下提高了发电机的发电电压，从而使更多的车辆动能转化为电能存储在蓄电池中，由此可提高车辆的经济性。

Description

用于汽车的发电控制装置和方法

技术领域

本发明涉及汽车能源技术，特别涉及用于汽车的发电控制装置和方法。

背景技术

汽车供电系统主要由蓄能器(蓄电池)、能量转换器(发电机)、起动机和控制单元组成。发动机运转时将带动发电机发电，向汽车的用电负载供电和向蓄电池充电。例如，如果汽车电气系统的用电电流大于发电机的供电电流，则蓄电池就会放电，以弥补不足的电流，反之，如果汽车电气系统的用电电流小于发电机的供电电流，则电流差的一部分作为蓄电池的充电电流而流入蓄电池。

在传统的采用12V电气系统的车辆中，发电电压由发电机自行调节且仅与温度有关。特别是，在温度低时提高发电电压，而在温度高时降低发电电压。这种发电控制方法虽然简单易行，但是由于考虑的因素的较少，既不利于车辆的动力性，也不利于车辆的经济性，而且还影响蓄电池的使用维护。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于汽车的发电控制装置和方法，其可提高能源使用效率并延长蓄电池工作寿命。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于汽车的发电控制装置，包括：

通信接口，其负责与发电机调节器、发动机控制器和蓄电池状态检测器的通信；以及

处理单元，用于根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息生成控制命令，以使发电机产生相应的发电量并使发动机作相应的转矩补偿。

优选地，在上述发电控制装置中，所述发电机调节器提供的状态信息包括发电电压、负荷大小和发电机转速，所述发动机控制器提供的状态信息包括发动机转速和发动机转矩，以及所述蓄电池状态检测器提供的状态信息包括蓄电池的电量状态指示。

优选地，在上述发电控制装置中，所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于制动状态时，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的所述控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

优选地，在上述发电控制装置中，所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机停止发电，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

优选地，在上述发电控制装置中，所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于非加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电。

优选地，在上述发电控制装置中，所述通信接口还负责与汽车仪表的通信，所述发电控制装置进一步包含故障判断单元，用于根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息判断发电机、发动机和蓄电池是否出现故障，并且如果判断出现故障，则生成报警信号以指示所述汽车仪表报告故障。

按照本发明的另一个方面，提供了一种用于汽车的发电控制方法，包括下列步骤：

1)从发电机调节器、发动机控制器和蓄电池状态检测器分别接收发电机、发动机和蓄电池的状态信息；

2)根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息生成控制命令，以使发电机产生相应的发电量并使发动机作相应的转矩补偿；以及

3)向所述发电机调节器和发动机控制器发送所述控制命令。

优选地，在上述发电控制方法中，所述发电机调节器提供的状态信息包括发电电压、负荷大小和发电机转速，所述发动机控制器提供的状态信息包括发动机转速和发动机转矩，以及所述蓄电池状态检测器提供的状态信息包括蓄电池的状态指示。

优选地，在上述发电控制方法中，在步骤2)中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于制动状态时，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的所述控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

优选地，在上述发电控制方法中，在步骤2)中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机停止发电，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

优选地，在上述发电控制方法中，在步骤2)中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于非加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、按照本发明的发电控制装置和方法，在一定的制动工况下提高了发电机的发电电压，从而使更多的车辆动能转化为电能存储在蓄电池中，由此可提高车辆的经济性。

2、按照本发明的发电控制装置和方法，在一定的驱动工况下停止发电机发电，减少了发动机的功率负荷，使更多的发动机功率用于车辆的驱动，可提高车辆的动力性。

3、按照本发明的发电控制装置和方法，根据蓄电池当前电量状态来调节发电机的发电量，这有利于维持蓄电池的电量平衡，从而延长蓄电池的使用寿命。

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚。

附图说明

图1为按照本发明一个实施例的发电控制装置与汽车内其它设备的电气连接关系示意。

图2为图1所示发电控制装置的内部结构示意图。

图3为按照本发明另一个实施例的在汽车制动时的发电控制方法的流程图。

图4为按照本发明另一个实施例的在汽车驱动时的发电控制方法的流程图。

图5为按照本发明另一个实施例的检测汽车发电系统故障的流程图。

具体实施方式

下面将根据表示本发明实施方式的附图具体说明本发明。

图1为按照本发明一个实施例的发电控制装置与汽车内其它设备的电气连接关系示意。

参见图1，在本实施例中，发电控制装置100一方面经CAN总线与发动机控制器200和汽车仪表500耦合，另一方面经LIN总线与发电机调节器300和蓄电池状态监测器400耦合。由此，发电控制装置100可以获取发电机、发动机和蓄电池的状态信息，根据这些状态信息生成合适的控制命令以实现优化的发电策略，这些控制命令将经CAN总线和LIN总线被输出至发动机控制器200和发电机调节器300，指示发电机产生相应的发电量并指示发动机作转矩补偿，也即产生相应的转矩以与发电机产生的发电负荷平衡。

在本实施例中，发动机的状态信息由发动机控制器200提供，其例如包括发动机的转速和发动机的转矩。发电机的状态信息由发电机调节器300提供，其例如包括发电机的发电电压、负荷大小和发电机的转速。蓄电池的状态信息由蓄电池状态检测器400提供，其例如包括蓄电池的电量状态指示。

图2为图1所示发电控制装置的内部结构示意图。如图1所示，发电控制装置100包括通信接口101、处理单元102和故障判断单元103。

在本实施例中，为实现发电控制装置100与发动机控制器200、发电机调节器300、蓄电池状态检测器400和汽车仪表500之间的通信，通信接口101配置有CAN总线接口电路和LIN总线接口电路，由此，发电控制装置100可以总线方式从发动机控制器200、发电机调节器300和蓄电池状态检测器400接收状态信息，并以总线方式向发动机控制器200和发电机调节器300发送控制命令，以及以总线方式向汽车仪表500发送指示供电设备(例如发动机、发电机和蓄电池等)出现故障的报警信号。

处理单元102是整个发电控制装置100的核心，其从通信接口101接收上述状态信息，并根据这些状态信息生成合适的控制命令以优化发电过程，从而提高能源的使用效率。这些控制命令通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线被发送至发动机控制器200和发电机调节器300。有关处理单元102生成控制命令的方式将在下面作详细的描述。

故障判断单元103根据发动机控制器200、发电机调节器300和蓄电池状态检测器400提供的状态信息判断发电机、发动机和蓄电池是否出现故障，并且如果判断出现故障，则生成报警信号(例如故障灯点亮请求)，并通过通信接口101经CAN总线发送至汽车仪表500，以指示汽车仪表500例如通过点亮故障灯的方式向用户报告故障。

图3为按照本发明另一个实施例的在汽车制动时的发电控制方法的流程图。

如图3所示，首先进入步骤310，发电控制器100的处理单元102通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线从发动机控制器200、发电机调节器300与蓄电池状态监测器400获取状态信息。如前所述，状态信息可包括发动机的转速和发动机的转矩、发电机的发电电压、负荷大小和发电机的转速、蓄电池的电量状态指示等。

接着进入步骤320，处理单元102根据蓄电池的电量指示判断蓄电池是否处于充满状态，如果判断已经充满，则进入步骤330，否则进入步骤340。

在步骤330中，处理单元102将发电机的发电负荷或发电量确定为与汽车电器的用电负荷匹配，也即满足汽车电器的用电负荷，并且随后进入步骤350。由于蓄电池已经充满，因此如果发电机的发电负荷大于汽车电器的用电负荷，则将导致多出的发电负荷被浪费，步骤330的策略可以避免该情形出现。

在步骤340中，处理单元102将发电机的发电负荷或发电量确定为大于汽车电器的用电负荷，这样，发电机在满足汽车电器的用电负荷的情况下，还可以向蓄电池充电，从而发挥发电机的最大功率，使更多的动能转化为电能存储在蓄电池中，由此提高了能源使用效率。特别是，在制动过程中，制动片与制动盘之间的摩擦使得动能转化为热能白白被耗散掉，为减少或避免耗散，在本实施例中处理单元101将借助控制命令指示发电机调节器300提高发电机的发电电压。在完成步骤340之后将进入步骤350。

在步骤350中，处理单元101将所确定的发电机的发电负荷封装在消息中，并通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线发送给发动机控制器200和发电机调节器300，指示发电机产生相应的发电量，并且指示发动机产生相应的转矩以与发电机产生的发电负荷平衡。

图4为按照本发明另一个实施例的在汽车驱动时的发电控制方法的流程图。

如图4所示，首先进入步骤410，发电控制器100的处理单元102通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线从发动机控制器200、发电机调节器300与蓄电池状态监测器400获取状态信息。

接着进入步骤420，处理单元102根据发动机控制器200和发电机调节器300提供的状态信息判断汽车是否处于加速状态。如果判断处于加速状态，则进入步骤430，否则进入步骤440。

在步骤430中，处理单元101根据蓄电池的电量指示判断蓄电池的电量是否小于一个预设的阈值，如果判断小于该阈值，则将蓄电池视为处于亏电状态并由此进入步骤450，否则进入步骤460。

同样，在步骤440中，处理单元101根据蓄电池的电量指示判断蓄电池的电量是否小于一个预设的阈值，如果判断小于该阈值，则将蓄电池视为处于亏电状态并由此进入步骤450，否则进入步骤470。

在步骤450中，处理单元102将发电机的发电负荷或发电量确定为与汽车电器的用电负荷匹配，也即满足汽车电器的用电负荷，并且随后进入步骤480。由于蓄电池已经充满，因此在非加速状态下，如果发电机的发电负荷大于汽车电器的用电负荷，则将导致多出的发电负荷被浪费；另一方面，在加速状态下，如果发电机的发电负荷大于汽车电器的用电负荷，则用于汽车驱动的发动机功率的分量将减少，从而影响汽车的动力性。步骤450的策略可以避免上述两种情形出现。

在步骤460中，处理单元102将发电机的发电负荷或发电量确定为零，以使更多的发动机功率的分量用于汽车的驱动上，这提高了汽车的动力性。在完成步骤460之后，进入步骤480。

在步骤470中，处理单元102将发电机的发电负荷或发电量确定为大于汽车电器的用电负荷，这样，发电机在满足汽车电器的用电负荷的情况下，还可以向蓄电池充电，从而发挥发电机的最大功率，使更多的动能转化为电能存储在蓄电池中，由此提高了能源使用效率。在完成步骤470之后将进入步骤480。

在步骤480中，处理单元101将所确定的发电机的发电负荷封装在消息中，并通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线发送给发动机控制器200和发电机调节器300，指示发电机产生相应的发电量，并且指示发动机产生相应的转矩以与发电机产生的发电负荷平衡。

图5为按照本发明另一个实施例的检测汽车发电系统故障的流程图。

如图5所示，首先进入步骤510，发电控制器100的处理单元102通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线从发动机控制器200、发电机调节器300与蓄电池状态监测器400获取状态信息。

接着进入步骤520，故障判断单元103根据发动机控制器200、发电机调节器300和蓄电池状态检测器400提供的状态信息判断汽车的供电设备是否出现故障。例如，由于汽车的机械结构决定了发动机转速与发电机转速的比例关系必须被保持在一定的数值范围内，因此如果根据接收到的状态信息确定的比例关系位于该范围之外，则故障判断单元103将判断供电设备出现。如果判断出现故障，则进入步骤步骤530，否则结束故障判断过程。

在步骤530中，故障判断单元103通过通信接口101，经CAN总线和LIN总线向汽车仪表500发送报警信号，指示汽车仪表500向用户报告供电设备出现故障的信息。

由于可以在不背离本发明基本特征的精神下，以各种形式实施本发明，因此本实施方式是说明性的而不是限制性的，由于本发明的范围由所附权利要求定义，而不是由说明书定义，因此落入权利要求的边界和界限内的所有变化，或这种权利要求边界和界限的等同物因而被权利要求包涵。

Claims (7)

1.一种用于汽车的发电控制装置，其特征在于，包括：

通信接口，其负责与发电机调节器、发动机控制器和蓄电池状态检测器的通信；以及

处理单元，用于根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息生成控制命令，以使发电机产生相应的发电量并使发动机作相应的转矩补偿，

其中，所述发电机调节器提供的状态信息包括发电电压、负荷大小和发电机转速，所述发动机控制器提供的状态信息包括发动机转速和发动机转矩，以及所述蓄电池状态检测器提供的状态信息包括蓄电池的电量状态指示，

所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机停止发电，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

2.如权利要求1所述的发电控制装置，其中，所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于制动状态时，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的所述控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

3.如权利要求1所述的发电控制装置，其中，所述处理单元按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于非加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电。

4.如权利要求1所述的发电控制装置，所述通信接口还负责与汽车仪表的通信，所述发电控制装置进一步包含故障判断单元，用于根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息判断发电机、发动机和蓄电池是否出现故障，并且如果判断出现故障，则生成报警信号以指示所述汽车仪表报告故障。

5.一种用于汽车的发电控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）从发电机调节器、发动机控制器和蓄电池状态检测器分别接收发电机、发动机和蓄电池的状态信息；

2）根据所述发电机调节器、所述发动机控制器和所述蓄电池状态检测器提供的状态信息生成控制命令，以使发电机产生相应的发电量并使发动机作相应的转矩补偿；以及

3）向所述发电机调节器和发动机控制器发送所述控制命令，

其中，所述发电机调节器提供的状态信息包括发电电压、负荷大小和发电机转速，所述发动机控制器提供的状态信息包括发动机转速和发动机转矩，以及所述蓄电池状态检测器提供的状态信息包括蓄电池的状态指示，

在步骤2）中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机停止发电，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

6.如权利要求5所述的发电控制方法，其中，在步骤2）中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于制动状态时，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的所述控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量。

7.如权利要求5所述的发电控制方法，其中，在步骤2）中按照下列方式生成所述控制命令：

在汽车处于非加速状态时，如果所述蓄电池已经充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生与汽车电器的用电负荷匹配的发电量，如果所述蓄电池尚未充满，则所生成的控制命令指示所述发电机产生大于汽车电器的用电负荷的发电量，以能够对所述蓄电池进行充电。