CN103359025A - 汽车电源管理控制装置以及包括其的汽车 - Google Patents

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Abstract

一种汽车电源管理控制装置，其包括：电源管理控制器、DC/DC转换模块、总线通信模块以及电源分配与管理模块；电源分配与管理模块与总线通信模块连接，经由总线通信模块与汽车的车辆总线接口通信，以从汽车的其他控制器的获得所需信息或向汽车的其他控制器发送控制信息或数据信息；DC/DC转换模块输出端连接至电源分配与管理模块，DC/DC转换模块的输入端连接至太阳能电池模块，根据蓄电池的端口电压将太阳能电池模块的电能作电压转换后交由电源分配与管理模块管理和分配；蓄电池连接至电源分配与管理模块，将其电能交由电源分配与管理模块管理和分配，也可由电源分配与管理模块对蓄电池充电。

Description

汽车电源管理控制装置以及包括其的汽车
技术领域
本发明涉及汽车，尤其涉及汽车的电源管理控制装置。
背景技术
受环境恶化、能源枯竭等因素的影响，环境保护、节能减排的理念日益深入人心，世界各国对汽车尾气污染的限制也越来越严格，新能源和代替能源的开发和利用也开始被广大汽车生产厂商重视。太阳能作为一种零污染、零排放的能源，在汽车上有很好的应用前景，随着近几年太阳能电池技术的发展，其成本逐渐降低，性能不断在提升，使得其在汽车上的应用成为可能。
太阳能技术在汽车上最常见的应用就是将太阳能电池板集成在汽车天窗内，但是，只有太阳能电池板本身是不行的，同时还要使用相应的电源管理系统将其与车辆上的电气系统相结合，才能达到真正节能减排的作用。
如图1所示，中国实用新型专利CN201169235Y公开了一种太阳能汽车天窗系统：单晶硅太阳能电池封装在透光率大于90％的汽车天窗的钢化玻璃上，太阳能天窗组件经由DC/DC和太阳能天窗控制器相连接；太阳能天窗控制器和蓄电池、空调控制器相连接；太阳能天窗控制器包含电源管理模块和I2C通信模块；阳光传感器、车外温度传感器、车内温度传感器以及点火钥匙档位和空调控制器相连接，空调控制器和鼓风机相连接。
上述结构的太阳能汽车天窗系统，其太阳能天窗组件经过DC/DC变换为12V直流电压，限制了该系统在24V电源系统汽车上的应用；再者，其太阳能天窗控制器只是局限于和空调控制器连接，与空调控制器之间的连接使用I2C总线，并没有考虑其他用电设备和利用汽车上已有的总线网络；另外，其太阳能天窗控制器在电源管理方面也有局限，没有充分将太阳能与车辆电气系统结合。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提出一种汽车电源管理控制装置。
本发明的汽车电源管理控制装置适用于包括太阳能电池模块、蓄电池、车辆总线接口的汽车，本发明的汽车电源管理控制装置包括：所述汽车电源管理控制装置的特征在于包括：电源管理控制器、DC/DC转换模块、总线通信模块以及电源分配与管理模块；电源分配与管理模块与总线通信模块连接，经由总线通信模块与汽车的车辆总线接口通信，以从汽车的其他控制器的获得所需信息或向汽车的其他控制器发送控制信息或数据信息；DC/DC转换模块输出端连接至电源分配与管理模块，DC/DC转换模块的输入端连接至太阳能电池模块，电源管理控制器根据蓄电池的端口电压控制DC/DC转换模块将太阳能电池模块的电能作电压转换后将输出至蓄电池或电源分配与管理模块管理和分配；蓄电池连接至电源分配与管理模块，将其电能交由电源分配与管理模块管理和分配，也可由电源分配与管理模块对蓄电池充电。
优选地，所述汽车进一步包括发电机和发电机控制系统；所述发电机控制系统连接至所述电源管理控制器；发电机控制系统连接至发电机；发电机连接至蓄电池；所述电源管理控制器向发电机控制系统发出控制信息，从而控制发电机对蓄电池充电。
优选地，所述发电机控制系统为发电机励磁线路、独立的发电机励磁调节器、或集成有发电机控制模块的控制器。
优选地，总线通信模块遵循CAN、LIN或其他本地车辆网络协议。
当车辆静止、发动机停机时，太阳能电池模块独立供电能够满足车辆用电器的功率要求时，使用太阳能电池模块独立供电，来自太阳能电池模块的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；否则，太阳能电池模块和蓄电池共同供电，来自太阳能电池模块和蓄电池的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；当太阳能电池模块和蓄电池共同供电也不能满足功率要求时，电源管理控制器发出提醒信号提醒驾驶员或通知其他系统提醒驾驶员，并停止供电；当长时间驻车由于电气系统漏电、或蓄电池化学自放电造成蓄电池端口电压不足时，由太阳能电池模块自动切入对蓄电池进行充电；当发动机工作并且太阳能电池模块能够正常供电时，电源管理控制器通过控制发电机控制系统适当减少发电机输出功率。
从汽车的其他控制器的获得所需信息包括发动机转速、车速、中控门锁状态、蓄电池稳定、时间中的至少一个。
本发明还提出一种包括上述汽车电源管理控制装置的汽车。
本发明将太阳能电源与车载电源并网，并且能够通过通用的总线接口与汽车上其他控制系统进行信息交互获取整车运行状态信息，还可以通过电源管理策略根据不同的工作状态选择合适的电源分配策略，有效的分担汽车上其他电源的负载，使太阳能电源与整车紧密结合，真正达到节能减排的目的。
附图说明
从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中：
图1为现有技术的汽车太阳能天窗系统；
图2为本发明的汽车电源管理控制装置的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图2所示，本发明提出的汽车太阳能电源管理系统，太阳能电池模块可以封装在汽车天窗的玻璃中，既能对太阳能电池进行保护，也不影响天窗的实用功能，也可以集成在遮阳罩等部位。太阳能电池模块直接输出24～32V的直流电源。
汽车电源管理控制装置包括：电源管理控制器、DC/DC转换模块、总线通信模块、电源分配和管理模块。电源管理控制器可以通过MCU实现。电源管理控制器与太阳能电池模块和蓄电池连接通过对蓄电池电压和太阳能电池模块电压的检测，判断整车电气系统的供电电压是12V还是24V系统，从而控制DC/DC转换模块对太阳能电池模块输入的电源进行转换以便适应12V车辆电源系统或者24V车辆电源系统，同时该模块还可以实时监测太阳能电池和蓄电池的电压和电流信息，为电源分配和管理提供依据。DC/DC转换模块可以采用ON Semiconductor公司型号为MC34163的芯片进行电压转换，电源管理控制器通过输出PWM信号配合相应的比较电路来控制DC/DC转换模块输出电压。
电源分配和管理模块可直接作为一些常用低功耗或使用频率较低的用电器的电源，如灯光、收放机、空调、中控门锁、电动玻璃升降器等，可以实时的监测各个用电器的工作电压和电流，还可通过电源分配和管理策略对各个用电器的电源进行分配；电源分配和管理模块可以通过MCU来实现；为了充分利用太阳能电源，电源管理控制器还与发电机控制系统相连接，在必要的时候通过对励磁电流的控制或发送控制指令到发动机控制系统来实现对发电机功率进行调节控制，从而控制发动机对蓄电池的充电电压。
要实现电源管理控制器根据车辆不同的工作状态选择合适的电源管理策略，必须要获取相应的车辆运行信息。目前车辆上都在广泛的应用CAN总线和LIN总线技术，因此可以通过总线通信模块连接到车辆上已有的CAN总线网络接口或者LIN总线节点，从总线网络上的其他控制器获取需要的信息(例如发动机转速、车速、中控门锁状态、蓄电池温度、时间等)，以CAN总线为例：总线通讯模块可以采用英飞凌芯片TLE6250CAN收发器，该其属于汽车级芯片，工作温度-40℃～105℃。根据采集到的整车信息对整车的工作状态进行判断，为车辆电源分配和管理提供输入条件。当电源管理控制器发生故障或检测到电能不足(太阳能电池供电电流减小、蓄电池电压降低)时，可以通过总线模块发送相关的信息至显示系统以便及时提醒驾驶员，当发电机控制系统采用集成在其他控制器中的形式时，电源管理控制器还可以通过总线模块发送相关的控制信息(发电机输出电压要求)对其进行控制。
电源管理控制器与一部分用电器(如灯光、收放机、空调、中控门锁、电动玻璃升降器等)直接连接，作为这些用电器的电源，根据车辆运行状态对这些用电器的电源进行分配和管理，控制策略的选择基于车辆运行状态和电平衡守恒，具体为：
1、当车辆静止、发动机停机时(车速和发动机转速均为零)，太阳能电池模块1的输出功率能够满足与电源管理控制器连接的用电器的功率要求时，使用太阳能电池模块独立供电；否则，太阳能电池模块和蓄电池共同供电；当太阳能电池模块和蓄电池共同供电也不能满足功率要求时，电源管理控制器应该提醒驾驶员或通知其他系统提醒驾驶员，并停止供电；
2、当长时间驻车由于电气系统漏电、或蓄电池化学自放电造成蓄电池电压不足时，由太阳能电池模块自动切入对蓄电池进行涓流充电，或者在车辆运行状态下(发动机转速大于等于怠速)控制发电机控制系统增加发电机的输出电压对蓄电池进行充电；
3、当发动机工作(发动机转速大于等于怠速时)并且太阳能电池模块能够正常供电时，电源管理控制器通过控制发电机控制系统适当减少发电机输出功率(降低输出电压)以降低发动机负荷，从而达到节能减排的目的。

Claims (8)

1.一种汽车电源管理控制装置，其中所述汽车包括太阳能电池模块、蓄电池、车辆总线接口；所述汽车电源管理控制装置的特征在于包括：电源管理控制器、DC/DC转换模块、总线通信模块以及电源分配与管理模块；
电源分配与管理模块与总线通信模块连接，经由总线通信模块与汽车的车辆总线接口通信，以从汽车的其他控制器的获得所需信息或向汽车的其他控制器发送控制信息或数据信息；
DC/DC转换模块输出端连接至电源分配与管理模块，DC/DC转换模块的输入端连接至太阳能电池模块，电源管理控制器根据蓄电池的端口电压控制DC/DC转换模块将太阳能电池模块的电能作电压转换后将输出至蓄电池或电源分配与管理模块管理和分配；
蓄电池连接至电源分配与管理模块，将其电能交由电源分配与管理模块管理和分配，也可由电源分配与管理模块对蓄电池充电。
2.如权利要求1所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：所述汽车进一步包括发电机和发电机控制系统；所述发电机控制系统连接至所述电源管理控制器；发电机控制系统连接至发电机；发电机连接至蓄电池；所述电源管理控制器向发电机控制系统发出控制信息，从而控制发电机对蓄电池充电。
3.如权利要求2所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：所述发电机控制系统为发电机励磁线路、独立的发电机励磁调节器、或集成有发电机控制模块的控制器。
4.如权利要求1所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：总线通信模块遵循CAN、LIN或其他本地车辆网络协议。
5.如权利要求1所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：
当车辆静止、发动机停机时，太阳能电池模块独立供电能够满足车辆用电器的功率要求时，使用太阳能电池模块独立供电，来自太阳能电池模块的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；否则，太阳能电池模块和蓄电池共同供电，来自太阳能电池模块和蓄电池的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；当太阳能电池模块和蓄电池共同供电也不能满足功率要求时，电源管理控制器发出提醒信号提醒驾驶员或通知其他系统提醒驾驶员，并停止供电；当长时间驻车由于电气系统漏电、或蓄电池化学自放电造成蓄电池端口电压不足时，由太阳能电池模块自动切入对蓄电池进行充电。
6.如权利要求2所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：当车辆静止、发动机停机时，太阳能电池模块独立供电能够满足车辆用电器的功率要求时，使用太阳能电池模块独立供电，来自太阳能电池模块的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；否则，太阳能电池模块和蓄电池共同供电，来自太阳能电池模块和蓄电池的电能由电源分配与管理模块分配至用电器；当太阳能电池模块和蓄电池共同供电也不能满足功率要求时，电源管理控制器发出提醒信号提醒驾驶员或通知其他系统提醒驾驶员，并停止供电；当长时间驻车由于电气系统漏电、或蓄电池化学自放电造成蓄电池端口电压不足时，由太阳能电池模块自动切入对蓄电池进行充电；当发动机工作并且太阳能电池模块能够正常供电时，电源管理控制器通过控制发电机控制系统适当减少发电机输出功率。
7.如权利要求1所述的汽车电源管理控制装置，其特征在于：从汽车的其他控制器的获得所需信息包括发动机转速、车速、中控门锁状态、蓄电池稳定、时间中的至少一个。
8.一种汽车，其特征在于包括权利要求1-7之一的汽车电源管理控制装置。
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