CN103970078A - 一种汽车电源智能管理控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车电源智能管理控制系统及控制方法，所述控制系统包括智能发电机、电池传感器、发动机管理系统、电源智能管理控制器、车身电子稳定系统、车身控制器和灯光控制器；所述电源智能管理控制器通过LIN总线与电池传感器和智能发电机连接；电源智能管理控制器通过CAN总线与车身电子稳定系统、车身控制器、发动机管理系统和灯光控制器连接。其根据汽车的实际运行状态、智能发电机的运行状态以及蓄电池状态，准确控制智能发电机运行，能保证其起动性能，提高其节油效果，同时改善汽车的驾驶性能。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种汽车电源智能管理控制系统及控制方法。
背景技术
汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，既是有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的紧迫任务，也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。国家《节能与新能源汽车产业发展规划》提出了在2015～2020年对乘用车的燃油消耗目标，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里。
传统的多功能调节器发电机无法做到对于发电机功率的智能可变输出，造成在部分工况下的能源浪费；而智能发电机由于能够依据不同工况智能调节发电机的输出功率同时监测发电机状态，达到在部分工况下的电能耗抑制输出，从而实现节约能源；因此，智能发电机的功率输出可变控制技术正在成为汽车电子电器节能技术的主流技术之一，依据国际市场调查，到2015年，汽车智能发电机的市场占有率将达到70%，国内自主品牌汽车对智能发电机的控制技术研究应用将会变得越来越紧迫。
图1为国内某款车型上采用的典型汽车电源管理控制系统的电路框图，发动机管理系统7（即EMS）通过电池传感器3采集当前蓄电池状态，结合发动机管理系统的自身判断发动机的状态，通过硬线向智能发电机2发送PWM控制信号，通过调节PWM波占空比的方式实现对智能发电机输出电压（相应于输出功率）的控制。这种电源管理控制系统仅能实现与智能发电机的单工通信，无法获知智能发电机的当前状态，仅能对电源管理系统实现开环控制，例如：不能获取智能发电机的温度和励磁状态，无法实现对智能发电机的温度补偿和转速调整功能，从而无法对智能发电机的状态做出准确预测和精确控制，节能效果无法最大化；同时，该电源管理控制系统不能通过CAN总线与汽车其它控制器（比如车身控制器、车身电子稳定系统）产生交互，并且其未开发负载管理控制逻辑，不具备对接入CAN总线的其它负载（比如汽车室内灯）进行管理的功能，当蓄电池处于亏电状态或汽车电网处于大负载开启状态时，无法主动调节舒适性负载的功耗来保证起动对蓄电池容量的最低需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车电源智能管理控制系统及控制方法，以根据汽车的实际运行状态、智能发电机的运行状态以及蓄电池状态，准确控制智能发电机运行，保证其起动性能，提高其节油效果，同时改善汽车的驾驶性能。
本发明所述的汽车电源智能管理控制系统，包括智能发电机、电池传感器和发动机管理系统（即EMS），还包括电源智能管理控制器、车身电子稳定系统（即ESP）、车身控制器（即BCM）和灯光控制器；所述电源智能管理控制器通过LIN总线与电池传感器连接，获取蓄电池的状态信号；电源智能管理控制器通过LIN总线与智能发电机连接，获取智能发电机的运行状态信号，并控制智能发电机运转；电源智能管理控制器通过CAN总线与车身电子稳定系统、车身控制器和发动机管理系统连接，获取发动机和汽车状态信号，电源智能管理控制器通过CAN总线与灯光控制器连接，控制灯光控制器进行关灯操作。
进一步，所述电源智能管理控制器设置在汽车扶手箱内，所述智能发电机设置在发动机轮系上，所述电池传感器设置在蓄电池负极柱上，所述灯光控制器设置在汽车仪表盘旁边。
采用上述汽车电源智能管理控制系统对电源进行管理控制的方法，包括如下步骤：
1）电源智能管理控制器从CAN总线上获取来自车身控制器和发动机管理系统的信号，判断当前汽车的电源模式（属于汽车状态信号）；
2）如果汽车电源处于OFF档，则不进行相应控制（即结束）；
3）如果汽车电源处于ACC或ON档且发动机的转速为0时，则进入静置模式；在静置模式下，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器的信号，判断当前蓄电池的状态，若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器控制灯光控制器关闭室内灯；若蓄电池的SOC值正常或为高，则电源智能管理控制器不干预灯光控制器，室内灯维持现状；
4）如果汽车电源处于Start档，则进入起动模式；在起动模式下，电源智能管理控制器关断智能发电机的励磁电流，使智能发电机不工作，保证汽车的起动性能；
5）如果汽车电源处于ON档且发动机的转速不为0，则进入驾驶模式；在驾驶模式下电源智能管理控制器从CAN总线上获取来自车身电子稳定系统、车身控制器和发动机管理系统的信号，判断当前车辆所处的驾驶状态；
6）如果油门踏板的开度大于40%，汽车进入加速状态，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为低，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为高，电源智能管理控制器抑制智能发电机的励磁电流，减小智能发电机对发动机的扭矩需求，减小智能发电机的功率输出，提升其加速性能；
7）如果制动踏板踩下，汽车进入减速状态，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为高，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为低，电源智能管理控制器增加智能发电机的励磁电流，增大智能发电机对发动机的扭矩需求，增加智能发电机的功率输出，对蓄电池充电；
8）如果油门踏板的开度为0～40%，汽车进入普通状态（即正常加速状态），电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值高，则电源智能管理控制器抑制智能发电机的励磁电流，减小智能发电机对发动机的扭矩需求，减小智能发电机的功率输出；若蓄电池的SOC值正常，则电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器增加智能发电机的励磁电流，增大智能发电机对发动机的扭矩需求，增加智能发电机的功率输出。
本发明中电源智能管理控制系统通过CAN总线与发电机控制系统、车身控制器和车身电子稳定系统连接，获取发动机和汽车行驶状态信号，与灯光控制器连接，对负载（即汽车室内灯）进行管理，通过LIN总线与智能发电机形成双工通信，与电池传感器连接，检测蓄电池的状态；根据汽车的实际运行状态、智能发电机运行状态以及蓄电池状态，主动调节室内灯的功耗来保证起动对蓄电池容量的最低需求，准确控制智能发电机运行，可靠性高、安全性好、节油效果明显；在汽车加速、减速过程中对发电机的励磁电流进行调节，从而改变发电机的输出功率，改善了汽车的驾驶性能；在汽车启动时，关断智能发电机的励磁电流，使智能发电机不工作，保证了汽车的起动性能。
附图说明
图1为现有的汽车电源管理控制系统的电路框图。
图2为本发明中汽车电源智能管理控制系统的电路框图。
图3为本发明中汽车电源智能管理控制系统的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图2所示的汽车电源智能管理控制系统，包括电源智能管理控制器1、智能发电机2、电池传感器3、灯光控制器4、车身电子稳定系统5、车身控制器6和发动机管理系统7，电源智能管理控制器1设置在汽车扶手箱内，智能发电机2设置在发动机轮系上，电池传感器3设置在蓄电池负极柱上，灯光控制器4设置在汽车仪表盘旁边；其中，电源智能管理控制器1基于MicroAutoBox实现，电源智能管理控制器1通过LIN总线与电池传感器3连接，获取蓄电池的状态信号；电源智能管理控制器1通过LIN总线与智能发电机2连接，获取智能发电机的运行状态信号，并控制智能发电机运转；电源智能管理控制器1通过CAN总线与车身电子稳定系统5、车身控制器6和发动机管理系统7连接，获取发动机和汽车状态信号，电源智能管理控制器1通过CAN总线与灯光控制器4连接，控制灯光控制器进行关灯操作。
如图3所示，采用上述汽车电源智能管理控制系统对电源进行管理控制的方法，包括如下步骤：
1）电源智能管理控制器1先初始化默认的智能发电机控制参数；
2）电源智能管理控制器1从CAN总线上获取来自车身控制器6和发动机管理系统7的信号，判断当前汽车的电源模式；
3）如果汽车电源处于OFF档，则不进行相应控制（即结束）；
4）如果汽车电源处于ACC或ON档且发动机的转速为0时，则进入静置模式；在静置模式下，电源智能管理控制器1从LIN总线上获取来自电池传感器3的信号，通过电流、电压、SOC、SOH判断当前蓄电池的状态，若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器将关灯控制信号发送到CAN总线上，灯光控制器4从CAN总线上接收该信号将室内灯关闭；若蓄电池的SOC值正常或为高，则电源智能管理控制器1不干预灯光控制器，室内灯维持现状；
5）如果汽车电源处于Start档，则进入起动模式；在起动模式下，电源智能管理控制器1将关断励磁电流的控制信号通过LIN总线发送给智能发电机2，使智能发电机2不工作（即起动控制），以保证汽车的起动性能；
6）如果汽车电源处于ON档且发动机的转速不为0，则进入驾驶模式；在驾驶模式下电源智能管理控制器1从CAN总线上获取来自车身电子稳定系统5、车身控制器6和发动机管理系统7的信号，判断当前车辆所处的驾驶状态；
7）如果油门踏板的开度大于40%，汽车进入加速状态，电源智能管理控制器1从LIN总线上获取来自电池传感器3和智能发电机2的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为低，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为高，电源智能管理控制器1将抑制励磁电流的控制信号通过LIN总线发送给智能发电机2，减小智能发电机2对发动机的扭矩需求，减小智能发电机2的功率输出（即加速控制），提升加速性能；
8）如果制动踏板踩下，汽车进入减速状态，电源智能管理控制器1从LIN总线上获取来自电池传感器3和智能发电机2的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为高，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为低，电源智能管理控制器1将增加励磁电流的控制信号通过LIN总线发送给智能发电机2，增大智能发电机2对发动机的扭矩需求，增加智能发电机2的功率输出（即减速控制），对蓄电池充电；
9）如果油门踏板的开度为0～40%，汽车进入普通状态（即正常加速状态），电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；监控蓄电池的状态，根据蓄电池的SOC值进行判断（即普通控制），若蓄电池的SOC值高，则电源智能管理控制器1将抑制励磁电流的控制信号通过LIN总线发送给智能发电机2，减小智能发电机对发动机的扭矩需求，减小智能发电机2的功率输出；若蓄电池的SOC值正常，则电源智能管理控制器1不干预智能发电机2的励磁电流，智能发电机2的功率输出不变；若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器1将增加励磁电流的控制信号通过LIN总线发送给智能发电机2，增大智能发电机2对发动机的扭矩需求，增加智能发电机2的功率输出。
Claims (3)
1.一种汽车电源智能管理控制系统，包括智能发电机（2）、电池传感器（3）和发动机管理系统（7），其特征是：还包括电源智能管理控制器（1）、车身电子稳定系统（5）、车身控制器（6）和灯光控制器（4）；所述电源智能管理控制器（1）通过LIN总线与电池传感器（3）连接，获取蓄电池的状态信号；电源智能管理控制器（1）通过LIN总线与智能发电机（2）连接，获取智能发电机的运行状态信号，并控制智能发电机运转；电源智能管理控制器（1）通过CAN总线与车身电子稳定系统（5）、车身控制器（6）和发动机管理系统（7）连接，获取发动机和汽车状态信号，电源智能管理控制器（1）通过CAN总线与灯光控制器（4）连接，控制灯光控制器进行关灯操作。
2.根据权利要求1所述的汽车电源智能管理控制系统，其特征是：所述电源智能管理控制器（1）设置在汽车扶手箱内，所述智能发电机（2）设置在发动机轮系上，所述电池传感器（3）设置在蓄电池负极柱上，所述灯光控制器（4）设置在汽车仪表盘旁边。
3.采用如权利要求1或2所述的汽车电源智能管理控制系统对电源进行管理控制的方法，包括如下步骤：
1）电源智能管理控制器从CAN总线上获取来自车身控制器和发动机管理系统的信号，判断当前汽车的电源模式；
2）如果汽车电源处于OFF档，则不进行相应控制；
3）如果汽车电源处于ACC或ON档且发动机的转速为0时，则进入静置模式；在静置模式下，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器的信号，判断当前蓄电池的状态，若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器控制灯光控制器关闭室内灯；若蓄电池的SOC值正常或为高，则电源智能管理控制器不干预灯光控制器，室内灯维持现状；
4）如果汽车电源处于Start档，则进入起动模式；在起动模式下，电源智能管理控制器关断智能发电机的励磁电流，使智能发电机不工作；
5）如果汽车电源处于ON档且发动机的转速不为0，则进入驾驶模式；在驾驶模式下电源智能管理控制器从CAN总线上获取来自车身电子稳定系统、车身控制器和发动机管理系统的信号，判断当前车辆所处的驾驶状态；
6）如果油门踏板的开度大于40%，汽车进入加速状态，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为低，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为高，电源智能管理控制器抑制智能发电机的励磁电流，减小智能发电机对发动机的扭矩需求，减小智能发电机的功率输出；
7）如果制动踏板踩下，汽车进入减速状态，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值为高，电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值正常或为低，电源智能管理控制器增加智能发电机的励磁电流，增大智能发电机对发动机的扭矩需求，增加智能发电机的功率输出；
8）如果油门踏板的开度为0～40%，汽车进入普通状态，电源智能管理控制器从LIN总线上获取来自电池传感器和智能发电机的信号并进行计算和逻辑判断；若蓄电池的SOC值高，则电源智能管理控制器抑制智能发电机的励磁电流，减小智能发电机对发动机的扭矩需求，减小智能发电机的功率输出；若蓄电池的SOC值正常，则电源智能管理控制器不干预智能发电机的励磁电流，智能发电机的功率输出不变；若蓄电池的SOC值低，则电源智能管理控制器增加智能发电机的励磁电流，增大智能发电机对发动机的扭矩需求，增加智能发电机的功率输出。
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