CN103754180A - 车辆供电辅助装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辅助于车辆供电系统的装置，尤其涉及一种车辆供电辅助装置，其包括主控单元，电压检测模块，基础电压存储模块，以及与蓄电池并联的充放电供电单元，在实时电压值不小于基础电压值时，由主控单元控制而由车辆供电系统为充放电供电单元充电；在实时电压值小于基础电压值时，由主控单元控制充放电供电单元对车辆供电系统放电。本发明同时提供了一种基于该装置的车辆供电辅助控制方法。采用本技术方案，改善了车辆供电系统性能，使供电输出电压、电流保持相对恒定，提高电源系统的瞬间放电能力，增加动力输出，延长电池使用寿命，缩短汽车引擎启动时间，提高点火效率以及车辆操控性能。

Description

车辆供电辅助装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种辅助于车辆供电系统的装置，尤其涉及一种车辆供电辅助装置；本发明同时提供了一种基于该装置的车辆供电辅助控制方法。

背景技术

现有汽车的供电系统，主要由交流发电机、整流桥及向车辆进行供电的蓄电池组成，由于汽车运行工况的复杂性，经过汽车发电机整流过后的直流电，电流、电压始终处于波动状态，尤其是瞬间车辆负荷变化较大时，电流、电压瞬间跌落幅度较大。现有的车辆供电系统由于受到发电机容量以及输出特性的限制，在极短时间内不能产生所需要的大电流，这时所需要的大电流主要由蓄电池补充，但是由于蓄电池将化学能转变为电能需要一定的时间，而且蓄电池内阻较高，所以不能瞬间为车辆提供充足的电能补偿，车辆负荷变化愈大，其迟滞时间就愈长，进而出现供电不足，使车辆用电单元工作效率下降，导致发动机燃烧效率降低，车辆动力丢失、操控性能降低，燃油消耗增加。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种能够为车辆供电系统提供瞬态电流补偿的车辆供电辅助装置，其能够有效的保证车辆的电力供应，提高车辆供电系统的工作效率，在满足车辆用电单元的供电需求的同时，实现汽车整体性能的提升。

为实现上述目的，本发明的车辆供电辅助装置,包括主控单元，还包括：

电压检测模块，对车辆供电系统的实时电压值进行检测，并将检测的数据传递给主控单元；

基础电压存储模块，与主控单元相连，存储有基础电压值；

充放电供电单元，与蓄电池并联，在实时电压值不小于基础电压值时，由主控单元控制而由车辆供电系统为充放电供电单元充电；在实时电压值小于基础电压值时，由主控单元控制充放电供电单元对车辆供电系统放电。

作为对上述方式的改进，还包括与主控单元相连的对车辆运行状态进行检测的车辆运行状态检测单元；所述的车辆运行状态检测单元包括对发动机转速进行检测的发动机转速检测模块；所述的充放电供电单元包括与蓄电池并联的，对应于低发动机转速区间、中发动机转速区间及高发动机转速区间而设置的第一电容、第二电容和第三电容。

作为对上述方式的改进，所述的车辆运行状态检测单元包括对车速进行检测的车速检测模块；所述的充放电供电辅助单元包括与蓄电池并联的起步电容。

作为对上述方式的改进，还包括与主控单元相连的存储有基准喷油脉宽和基准喷油脉宽变化率的脉宽存储模块；所述的车辆运行状态检测单元包括对喷油脉宽进行检测的脉宽检测模块，所述的充放电供电辅助单元包括与蓄电池并联的急加速电容。

此外，本发明同时提供了一种车辆供电辅助控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤一，车辆点火启动；

步骤二，电压检测模块对车辆供电系统的实时电压值进行检测，并将检测的数据传递给主控单元；

步骤三，主控单元对实时电压值与基础电压存储模块中存储的基础电压值进行比对，当实时电压值不小于基础电压值时，主控单元控制车辆供电系统对充放电供电单元进行充电；当实时电压值小于基础电压值时，主控单元控制充放电供电单元对车辆供电系统放电。

作为对上述方式的限定，所述的步骤二中，同时由发动机转速检测模块对发动机转速进行实时检测；步骤三中，当实时电压值小于基础电压值时，主控单元控制充放电供电单元中与该状态下的发动机转速对应的第一电容或第二电容或第三电容，对车辆供电系统放电。

作为对上述方式的限定，所述的步骤二中，同时由车速检测模块对车速进行检测；所述的步骤三中，当主控单元根据车速信号判断车辆处于起步时，主控单元控制起步电容以及对该状态下的发动机转速对应的电容对车辆供电系统放电。

作为对上述方式的限定，所述的步骤三中，主控单元根据车速信号判断车辆处于减速时，控制车辆供电系统为起步电容充电。

作为对上述方式的限定，所述的步骤二中，由脉宽检测模块对车辆的喷油脉宽进行检测，并将检测的结果传递给主控单元；所述的步骤三中，主控单元根据检测的喷油脉宽判断喷油脉宽变化率，并将该喷油脉宽及喷油脉宽变化率与脉宽存储模块中存储的基准喷油脉宽及基准喷油脉宽变化率进行比对，当喷油脉宽及喷油脉宽变化率大于基准喷油脉宽及基准喷油脉宽变化率时，主控单元控制急加速电容以及对该状态下的发动机转速对应的电容对车辆供电系统放电。

作为对上述方式的限定，所述的步骤三中，主控单元根据车速信号判断车辆处于减速时，控制车辆供电系统为急加速电容充电。

采用本发明的技术方案，其效果如下：

1、通过增设充放电供电单元，在车辆的供电系统实时电压值大于基础电压值时，由车辆供电系统对充放电供电单元充电，而在车辆供电系统实时电压值小于基础电压值时，由充放电供电单元对车辆供电系统放电，以弥补此时车辆供电系统对突增大电流需求时的供电不足，避免了蓄电池电压瞬间跌落，提高了车辆的动力性能及用电单元的工作效率；

2、通过将充放电供电单元设置为第一电容、第二电容、第三电容，由于发动机在不同的转速区间的电压波动频率不一致，使各个电容对应不同的发动机转速区间，同时增设车辆运行状态检测单元，以使车辆在不同的发动机转速时，主控单元根据当前车辆状态的发动机转速而控制该转速对应的电容进行放电，提高了充放电单元响应的及时性； 

3、由于在车辆起步时，车辆供电系统电压跌幅较大，单纯的使用发动机转速对应电容放电，无法满足此状态时车辆的需求，因此，通过将充放电供电单元增设起步电容，同时增设车速检测模块，在根据车速检测模块检测的车速而判断车辆处于起步状态时，由主控单元控制当前状态下发动机转速对应的电容以及起步电容同时向用电单元放电，可提高放电效率，保证车辆用电需求，提升车辆起步加速性能。

4、同理，由于车辆在急加速状态下，车辆供电系统电压跌幅同样较大，通过将充放电供电单元增设急加速电容，同时增设脉宽检测模块以及脉宽存储模块，主控单元对车辆当前状态下的喷油脉宽行检测，以获取喷油脉宽变化率，若该喷油脉宽及喷油脉宽均大于脉宽存储模块中的基准喷油脉宽和基准喷油脉宽变化率，则判断车辆处于急加速状态，此时，主控单元除了控制车辆于该状态的发动机转速对应的电容对车辆供电系统进行电流补偿外，同时控制急加速电容向车辆供电系统进行电流补偿，提高整体的放电效率，保证车辆用电需求，改善车辆加速行能以及车辆运行状态的稳定性。

5、在对急加速电容或起步电容的充电控制上，选择在车辆减速阶段对其充电，对发动机的工作效率不会产生任何影响。

综上所述，采用本发明的技术方案，改善了车辆供电系统性能，使供电输出电压、电流保持相对恒定，提高电源系统的瞬间放电能力，增加动力输出，延长电池使用寿命，缩短汽车引擎启动时间，提高点火效率以及车辆操控性能。 附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：

图1是本发明实施例使用时的整体结构连接框图；

图中：

1、主控单元；2、发电机；3、用电单元；4、蓄电池；5、电压检测模块；6、基础电压存储模块；7、车辆运行状态检测单元；71、发动机转速检测模块；72、车速检测模块；73、脉宽检测模块；8、脉宽存储模块；9、充放电供电单元；91、第一电容；92、第二电容；93、第三电容；94、起步电容；95、急加速电容。

具体实施方式

实施例

本实施例涉及一种车辆电源管理系统,其应用在现有车辆供电系统上，由图1所示，现有的车辆供电系统包括发电机2，以及与发电机2相连的对车辆的用电单元3进行供电的蓄电池4；本实施例的车辆电源管理系统包括主控单元1、电压检测模块5，电压检测模块5采用电压传感器，其对车辆供电系统实时电压值进行检测，其可以是对发电机2的输出电压进行检测，也可以对蓄电池4的输出电压进行检测，由电压检测模块5检测的实时电压值传递至主控单元1；在主控单元1上还连接设有基础电压存储模块6，其内存储有设定的基础电压值，同时，在主控单元1上连接设有存储有基准喷油脉宽和基准喷油脉宽变化率的脉宽存储模块8。

此外，本实施例中，还包括与主控单元1相连的对车辆运行状态进行检测的车辆运行状态检测单元7；该车辆运行状态检测单元7包括对发动机转速进行检测的发动机转速检测模块71，对车速进行检测的并将检测的车速信号传递给主控单元1的车速检测模块72，以及对喷油脉宽进行检测的脉宽检测模块73。

本实施例的车辆电源管理系统还包括一个充放电供电单元9，由图1所示，其包括与蓄电池并联第一电容91、第二电容92、第三电容93、起步电容94以及急加速电容95，其中，将发动机转速划分为三个转速区间，即低发动机转速区间、中发动机转速区间、高发动机转速区间，而第一电容91对应于低发动机转速区间设置，第二电容92对应于中发动机转速区间设置，第三电容93对应于高发动机转速区间设置，该设置使得在获取车辆当前状态下的发动机转速时，由主控单元1控制当前状态下的发动机转速对应的电容进行放电工作。

在使用时，按车辆由点火启动到运行的过程进行说明如下：

步骤一，车辆点火启动

检测车辆是否有点火信号，若无点火信号，则此时车辆未启动，整个系统不工作；如果有点火信号，则说明车辆启动，此时，主控单元控制充放电供电单元中的第一电容、第二电容和第三电容向车辆供电系统放电。

当主控单元接收到车速检测模块72检测到车辆速度时，车辆处于起步阶段，此时，发动机转速检测模块71同时检测该状态时的发动机转速，主控单元根据检测到的发动机转速，例如该发动机转速处于中发动机转速区间时，主控单元控制该第二电容和起步电容对车辆供电系统放电，以弥补车辆启动时，车辆对供电的需求。

步骤二，在车辆行驶状态下，电压检测模块对蓄电池的实时电压值进行检测，并将检测的数据传递给主控单元；发动机转速检测模块对发动机转速进行实时检测，并将检测的发动机转速发送给主控单元；车速检测模块对车速进行检测，并将车速信号发送给主控单元；脉宽检测模块对车辆喷油脉宽进行检测，并将检测的结果传递给主控单元。

步骤三，在车辆车辆处于正常行驶状态下时，若电压检测模块检测的实时电压值大于基础电压存储模块中存储的基础电压值时，车辆供电系统对第一电容、第二电容、第三电容进行充电；若电压检测模块检测的实时电压值小于基础电压存储模块中存储的基础电压值时，主控单元根据当前状态发动机转速所处的区间，控制对应的电容对车辆供电系统放电。

当主控单元接收的脉宽检测模块检测的当前车辆状态的喷油脉宽值大于脉宽存储模块8中存储的基准喷油脉宽时，且主控单元根据当前车辆状态下的喷油脉宽以及车辆前一状态下的喷油脉宽，判断当前状态的喷油脉宽变化率，当喷油脉宽变化率也大于脉宽存储模块8中的基准喷油脉宽变化率时，此时，车辆处于急加速状态，主控单元控制当前车辆状态发动机转速对应的电容连同急加速电容同时对车辆供电系统放电。

在如上过程中，当主控单元根据车速检测模块72检测到的车速信息判断车辆处于减速状态，而节气门开度处于最小值时，主控单元控制车辆供电系统对急加速电容和起步电容充电。也可以设定一个发动机转速值以及喷油脉宽值，使得车辆当前发动机转速小于设定的发动机转速值、车辆当前的喷油脉宽值小于设定的喷油脉宽值时，对急加速电容和起步电容进行充电。

此外，值得说明的是，基于本发明的设计思想，本领域的技术人员在实际使用时可能会作出适应性的改动，如采用电感等元件来替代电容，或是增设对蓄电池的电压和电流进行检测的电压传感器或电流传感器以判断发电机充电是否正常，以及用节气门开度传感器来检测节气门开度变化率进而判断车辆是否属于急加速状态等，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆供电辅助装置,包括主控单元，其特征在于还包括：

电压检测模块，对车辆供电系统的实时电压值进行检测，并将检测的数据传递给主控单元；

基础电压存储模块，与主控单元相连，存储有基础电压值；

充放电供电单元，与蓄电池并联，在实时电压值不小于基础电压值时，由主控单元控制而由车辆供电系统为充放电供电单元充电；在实时电压值小于基础电压值时，由主控单元控制充放电供电单元对车辆供电系统放电。

2.根据权利要求1所述的车辆供电辅助装置，其特征在于：还包括与主控单元相连的对车辆运行状态进行检测的车辆运行状态检测单元；所述的车辆运行状态检测单元包括对发动机转速进行检测的发动机转速检测模块；所述的充放电供电单元包括与蓄电池并联的，对应于低发动机转速区间、中发动机转速区间及高发动机转速区间而设置的第一电容、第二电容和第三电容。

3.根据权利要求2所述的车辆供电辅助装置，其特征在于：所述的车辆运行状态检测单元包括对车速进行检测的车速检测模块；所述的充放电供电辅助单元包括与蓄电池并联的起步电容。

4.根据权利要求3所述的车辆供电辅助装置，其特征在于：还包括与主控单元相连的存储有基准喷油脉宽和基准喷油脉宽变化率的脉宽存储模块；所述的车辆运行状态检测单元包括对喷油脉宽进行检测的脉宽检测模块，所述的充放电供电辅助单元包括与蓄电池并联的急加速电容。

5.一种车辆供电辅助控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

步骤一，车辆点火启动；

步骤二，电压检测模块对车辆供电系统的实时电压值进行检测，并将检测的数据传递给主控单元；

步骤三，主控单元对实时电压值与基础电压存储模块中存储的基础电压值进行比对，当实时电压值不小于基础电压值时，主控单元控制车辆供电系统对充放电供电单元进行充电；当实时电压值小于基础电压值时，主控单元控制充放电供电单元对车辆供电系统放电。

6.根据权利要求5所述的车辆供电辅助控制方法，其特征在于：所述的步骤二中，同时由发动机转速检测模块对发动机转速进行实时检测；步骤三中，当实时电压值小于基础电压值时，主控单元控制充放电供电单元中与该状态下的发动机转速对应的第一电容或第二电容或第三电容，对车辆供电系统放电。

7.根据权利要求6所述的车辆供电辅助控制方法，其特征在于：所述的步骤二中，同时由车速检测模块对车速进行检测；所述的步骤三中，当主控单元根据车速信号判断车辆处于起步时，主控单元控制起步电容以及对该状态下的发动机转速对应的电容对车辆供电系统放电。

8.根据权利要求7所述的车辆供电辅助控制方法，其特征在于：所述的步骤三中，主控单元根据车速信号判断车辆处于减速时，控制车辆供电系统为起步电容充电。

9.根据权利要求7或8所述的车辆供电辅助控制方法，其特征在于：所述的步骤二中，由脉宽检测模块对车辆的喷油脉宽进行检测，并将检测的结果传递给主控单元；所述的步骤三中，主控单元根据检测的喷油脉宽判断喷油脉宽变化率，并将该喷油脉宽及喷油脉宽变化率与脉宽存储模块中存储的基准喷油脉宽及基准喷油脉宽变化率进行比对，当喷油脉宽及喷油脉宽变化率大于基准喷油脉宽及基准喷油脉宽变化率时，主控单元控制急加速电容以及对该状态下的发动机转速对应的电容对车辆供电系统放电。

10.根据权利要求9所述的车辆供电辅助控制方法，其特征在于：所述的步骤三中，主控单元根据车速信号判断车辆处于减速时，控制车辆供电系统为急加速电容充电。