CN104999920A - 一种发动机自动起停车辆上的双电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机自动起停车辆上的双电池管理系统。该双电池管理系统具备：起动机；第一电池，用于仅对所述起动机进行供电；第二电池，用于对整车负载进行供电；发电机，用于对所述第一电池以及/或者所述第二电池和整车进行供电；第一电池传感器，用于获取第一电池的电量信息及充放电信息；第二电池传感器，用于获取第二电池的电量信息及充放电信息；电池切换模块，用于切换所述第一电池、所述第二电池与整车网络的连接/断开；发动机控制模块，用于控制所述发电机；车身控制模块，用于对所述电池切换模块进行控制并且用于与所述发动机控制模块及所述第一电池传感器、所述第二电池传感器进行信息交互。

Description

一种发动机自动起停车辆上的双电池管理系统

技术领域

本发明涉及车辆电池的管理系统，具体地涉及用于在带有发动机自动起停系统的车辆上的双电池管理系统。

背景技术

在现有技术中， 日益高涨的油价使人们对汽车的油耗越来越敏感。大家纷纷将目光转向油耗较低的小型车，甚至混合动力车、电动车。而目前在配套设备尚不完善的大环境下，电动汽车的发展还进展缓慢。同时，在传统汽车领域，“发动机自动起停”系统是一个能够让汽车在城市路段有效节约燃油消耗的装置，其在遇到有红绿灯的路段或者严重堵车的情况，发动机会暂时自动关闭，待到需要动力时，只要抬刹车发动机就会迅速恢复运转从而停止了怠速油耗。

怠速起停系统能够降低车辆引擎排放，提高燃油经济性。在目前的汽车怠速起停系统中，如同传统汽车的启动方式，汽车的启动是通过启动电机实现的，启动电机由蓄电池供电，由于汽车启动机是短时间工作的电机，启动频繁，启动电流大，因此，启动电机不可以长时间连续工作，一般就几秒，但是启动电机的大工作电流对蓄电池会有损伤，会大大缩短蓄电池的使用寿命。而且，这样的单电池的怠速起停系统会存在单电池失效的问题。

 

发明内容

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种提高整车安全性、能够进一步降低整车耗油的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统。

本发明的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

具备：

起动机；

第一电池，用于仅对所述起动机进行供电；

第二电池，用于对整车负载进行供电；

发电机，用于对所述第一电池以及/或者所述第二电池和整车进行供电；

第一电池传感器，用于获取第一电池的电量信息及充放电信息；

第二电池传感器，用于获取第二电池的电量信息及充放电信息；

电池切换模块，用于切换所述第一电池、所述第二电池与整车网络的连接/断开；

发动机控制模块，用于控制所述发电机；

车身控制模块，用于对所述电池切换模块进行控制并且用于与所述发动机控制模块及所述第一电池传感器、所述第二电池传感器进行信息交互。

优选地，所述第一电池和所述第二电池为铅酸蓄电池。

优选地，所述第一电池和所述第二电池的额定电压为12V。

优选地，所述第一电池传感器与所述第一电池连接，所述第二电池传感器与所述第二电池连接。

优选地，所述第一电池传感器设置在所述第一电池的负极，所述第二电池传感器设置在所述第二电池的负极。

优选地，所述电池切换模块与所述车身控制模块之间通过CAN总线连接，所述车身控制模块与所述发动机控制模块之间通过CAN总线连接。

优选地，所述第一电池传感器和所述第二电池传感器的输出被连接至所述电池切换模块以及所述车身控制模块。

优选地，所述电池控制模块具备：

控制所述第一电池与整车网络的连接/断开的第一开关；

控制所述第二电池与整车网络的连接/断开的第二开关；以及

控制所述第一开关的打开/闭合以及所述第二开关的打开/闭合的控制芯片。

优选地，所述电池控制模块以及所述车身控制模块进行控制使得所述双电池管理系统为以下五种电压控制模式：

（1）休眠模式：所述电池切换模块处于休眠状态，其中，第一开关为打开状态、所述第二开关处于闭合状态，整车用电除了所述起动机外都由所述第二电池供电；

（2）常规模式：所述车身控制模块控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为打开状态、所述第二开关为闭合状态，所述发电机仅对所述第二电池以及整车负载供电；

（3）制动能量回收模式：当车辆进入制动状态时，所述车身控制模块根据来自所述CAN总线上的信息得知进入制动状态的情况下，所述电池切换模块进行控制使得所述第一开关、所述第二开关均为闭合状态；

（4）起动电池充电模块：在车辆行驶过程中，所述车身控制模块根据所述第一电池传感器、所述第二电池传感器反馈的电池信息预测到起动电池的电量无法完成下一次车辆起动的情况下，所述车身控制模块控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为闭合状态，所述第二开关的状态取决于所述第二电池的电量而为闭合状态或打开状态；

（5）发动机自动停车模式：当车辆自动起停功能开启并且发动机处于自动停车模式时，所述发电机停止工作，整车处于发动机自动停车模式，所述车身控制模块通过CAN总线控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为闭合状态、所述第二开关为打开状态。

在本发明中，1使用两块铅酸蓄电池做为储能元件，相比现有技术中单电池怠速启停系统，在制动能量回收上具有更强的回收能力，对降低整车油耗贡献更为显著。而且，使用两块铅酸蓄电池作为储能元件，相比现有技术中使用超级电容作为储能元件，能够降低储能系统的控制复杂度，同时成本上优势更明显。另外，两个储能元件均为12V额定电压，可直接通过发电机进行制动能量回收，省去现有技术中由于使用两种不同类型储能零件所需用到的调节电压的电子电力变换器装置。

在本发明中，使用单个电池进行起动机的供电元件，并进行实时监测，当单电池失效时通过电池切换模块有效避免起动失效的情况，提高了整车的安全性。而且，采用电池切换模块进行起动机与整车其他电气负载进行隔离，能够提升用户在车辆起动过程中的用户体验，有效避免由于灯光暗闪、控制器重启等原因造成的不良体验。通过电压控制模式在制动状态下充分提升发电机充电电流，更高效的进行制动能量回收。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统的构造图。

图2是表示本实施方式的双电池管理系统中的电池控制模块600的等效电路图。

图3是表示休眠模式下的整车供电状态示意图。

图4是表示休常规模式下的整车供电状态示意图。

图5是表示自动能量回收模式下的整车供电状态示意图。

图6是表示起动电池充电模式下的整车供电状态示意图。

图7是表示发动机自动停车模式下的整车供电状态示意图。

图8表示5种电压控制模式相互之间的切换路径。

 

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

图1是表示本发明一实施方式的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统的构造图。

下面，参照图1对于本发明一实施方式的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统进行说明。

如图1所示，本实施方式的双电池管理系统包括：起动机100、第一电池200，用于仅对起动机100进行供电；第二电池300，用于对整车负载（在图1中表示为负载400）进行供电；发电机500，用于对第一电池200以及/或者所述第二电池300和整车进行供电；第一电池传感器201，用于获取第一电池200的电量信息及充放电信息；第二电池传感器301，用于获取第二电池300的电量信息及充放电信息；电池切换模块600，用于切换第一电池200、第二电池300与整车网络的连接/断开；发动机控制模块700，用于控制发电机500；车身控制模块800，用于对电池切换模块600进行控制并且用于与发动机控制模块700及所述第一电池传感器201、所述第二电池传感器301进行信息交互。

第一电池200和第二电池300为铅酸蓄电池。第一电池100和第二电池300的额定电压为12V。第一电池传感器201与第一电池200连接，第二电池传感器202与第二电池300连接。优选地，第一电池传感器201设置在第一电池200的负极，第二电池传感器301设置在第二电池300的负极。

在本发明中，如上所述，使用两块铅酸蓄电池做为储能元件，相比传统的单电池怠速启停系统实施方法，在制动能量回收上具有更强的回收能力，对降低整车油耗贡献更为显著。而且，使用两块铅酸蓄电池作为储能元件，相比现有技术中使用超级电容作为储能元件，能够降低储能系统的控制复杂度，同时成本上优势更明显。进一步， 两个储能元件均为12V额定电压，可直接通过发电机进行制动能量回收，省去了现有技术中由于使用两种不同类型储能零件所需用到的调节电压的电子电力变换器装置。

所述电池切换模块600与所述车身控制模块800之间通过CAN总线连接，所述车身控制模块800与所述发动机控制模块700之间通过CAN总线连接。所述第一电池传感器201和所述第二电池传感器301的输出被连接至所述电池切换模块600以及所述车身控制模块800。

下面，对于电池控制模块600进行说明。

图2是表示本实施方式的双电池管理系统中的电池控制模块600的等效电路图。

如图2所示，电池控制模块600具备：控制第一电池200与整车网络的连接/断开的第一开关S1；控制第二电池300与整车网络的连接/断开的第二开关S2；以及控制第一开关S1的打开/闭合以及第二开关S2的打开/闭合的控制芯片601。

车身控制模块800通过CAN总线得知整车制动状态，通过安装在两个电池负极的电池传感器201、301得知两个电池的电量、电池寿命、充放电深度及电流电压信息等并进行逻辑判断，并通过CAN总线向用于切换两块电池在不同状态下连接/断开整车网络的电池切换模块600和控制发电机500的发动机控制模块700发送相关的控制指令，将整车网络调节到休眠、常规、制动能量回收、起动电池充电及发动机自动停车等5个不同的模式，以此来满足发动机自动能量回收节省整车耗油指标并优化客户在发动机起动时的体验。

下面，对于休眠模式、常规模式、自动能量回收模式、起动电池充电模式、发动机自动停车模式这5个模式进行具体说明。

（1）休眠模式

当整车处于未启动状态时，发电机500停止工作，整车电压控制处于休眠模式。此时电池切换模块600处于休眠状态以此减小对整车静态电流的影响，保证满足整车的静置时间要求。其中，双电池切换模块默认的S1处于打开状态、S2处于闭合状态，整车用电器除起动机100外全部由第二电池300供电，车身控制模块800基于常规电池管理控制方式，通过两个电池传感器201、301对电池电量进行监测并进行相应的整车负载控制。

图3是表示该休眠模式下的整车供电状态示意图。如图3所示，由第一电池200对起动机100进行供电，由第二电300对于除了起动机100外的全部负载（图中表示为负载400）进行供电。

 

（2）常规模式

常规模式处于发动机工作状态下，车身控制模块800控制电池切换模块600使得将S1置于打开状态、S2置于闭合状态，发电机500仅供第二电池300及整车负载（图中表示为负载400）供电，车身控制模块800基于常规电池管理控制方式，通过电池传感器201、301对电池电量进行监测并进行相应的整车负载控制，车辆同时根据电池管理系统进行对发电机500发电能力进行调节。

图4是表示该常规模式下的整车供电状态示意图。如图4所示，发电机500仅供第二电池300及整车负载（图中表示为负载400）供电。

（3）自动能量回收模式

当车辆进入制动状态时，车身控制模块800根据CAN总线上的信息得知车辆需要进入制动能量回收模式，并通过CAN总线使得电池切换模块600将S1、S2均置于闭合状态，同时由于此时发电机500使用的发动机动能属于“免费”形式，因此车身控制模块800经由发动机控制模块700发送指令将发电机发电能力提升至最大状态，尽可能的将制动能量转化为电池电能并储存在两块电池中，实现整车制动能量回收。

图5是表示该自动能量回收模式下的整车供电状态示意图。如图5所示，发电机500将自动能量转换为电池电能储存在第一电池200、第二电池300中，并由发电机对整车负载（图中表示为负载400）供电。

（4）起动电池充电模式

当车辆行驶过程中，车身控制模块800根据第一电池传感器201、第二电池传感器301反馈的电池健康度信息预测到起动电池的电量无法完成下一次车辆起动，此时整车将处于起动电池充电模式。车身控制模块800通过CAN总线控制电池切换模块600使得S1置于闭合状态，而S2的状态取决于第二电池300的电量，可能存在打开或闭合状态。由于此时需要保证第一电池200尽快恢复电量，因此车身控制模块800经由发动机控制模块700发送指令将发电机500发电能力提升至最大状态，再次之前发动将不会进入自动停车模式。

图6是表示该起动电池充电模式下的整车供电状态示意图。如图6所示，发电机500对第一电池200进行充电并由对整车负载（图中表示为负载400）供电，另外，视情况对第二电池300进行充电。

（5）发动机自动停车模式

当车辆自动起停功能开启，并且发动机处于自动停车模式时，发电机500停止工作，整车电源网络将处于发动机自动停车模式。此时为尽可能降低客户由于发动机自动启动时起动机带来的整车电压降造成电器负载短时失效引起的不愉悦感，需要将整车负载（图中表示为负载400）同起动机的供电电池即第一电池200进行隔离，因此车身控制模块800通过CAN总线控制电池切换模块600以使得S1至于闭合状态、S2置于打开状态。

图7是表示该发动机自动停车模式下的整车供电状态示意图。如图7所示，由第一电池200对起动机100供电，由第二电池300对整车负载（图中表示为负载400）供电。

以上描述了5种电压控制模式。本发明的双电池管理系统针对当前蓄电池的实际电量情况、整车网络连接状态、整车起停状态和发动机制动模式等情况，采用了以上5种不同电压控制模式，以此来满足发动机制动能量回收节省整车油耗指标并优化客户在发动机起动时的体验。

在上述的5种不同电压控制模式之间，能够通过14条路径（路径1～9和路径a～d）进行互相之间的切换。图8表示5种电压控制模式相互之间的切换路径。

本发明的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统中，使用单个电池进行起动机100的供电元件，并进行实时监测，当单电池失效时通过电池切换模块有效避免起动失效的情况，提高了整车的安全性。而且，采用电池切换模块600进行起动机100与整车负载的隔离，能够提升用户在车辆起动过程中的用户体验，而且能够有效避免由于灯光暗闪、控制器重启等原因造成的不良体验。进一步，通过电压控制模式在制动状态下充分提升发电机充电电流，更高效的进行制动能量回收。

以上例子主要说明了本发明的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统。尽管只对其中一些本发明的具体实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (9)

1.一种发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

具备：

起动机；

第一电池，用于仅对所述起动机进行供电；

第二电池，用于对整车负载进行供电；

发电机，用于对所述第一电池以及/或者所述第二电池和整车进行供电；

第一电池传感器，用于获取第一电池的电量信息及充放电信息；

第二电池传感器，用于获取第二电池的电量信息及充放电信息；

电池切换模块，用于切换所述第一电池、所述第二电池与整车网络的连接/断开；

发动机控制模块，用于控制所述发电机；

车身控制模块，用于对所述电池切换模块进行控制并且用于与所述发动机控制模块及所述第一电池传感器、所述第二电池传感器进行信息交互。

2. 如权利要求1所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述第一电池和所述第二电池为铅酸蓄电池。

3. 如权利要求2所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述第一电池和所述第二电池的额定电压为12V。

4. 如权利要求1～3任意一项所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述第一电池传感器与所述第一电池连接，所述第二电池传感器与所述第二电池连接。

5. 如权利要求4所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述第一电池传感器设置在所述第一电池的负极，所述第二电池传感器设置在所述第二电池的负极。

6. 如权利要求5所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述电池切换模块与所述车身控制模块之间通过CAN总线连接，

所述车身控制模块与所述发动机控制模块之间通过CAN总线连接。

7. 如权利要求6所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述第一电池传感器和所述第二电池传感器的输出被连接至所述电池切换模块以及所述车身控制模块。

8. 如权利要求7所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述电池控制模块具备：

控制所述第一电池与整车网络的连接/断开的第一开关；

控制所述第二电池与整车网络的连接/断开的第二开关；以及

控制所述第一开关的打开/闭合以及所述第二开关的打开/闭合的控制芯片。

9. 如权利要求5～8任意一项所述的发动机自动起停车辆上的双电池管理系统，其特征在于，

所述电池控制模块以及所述车身控制模块进行控制使得所述双电池管理系统为以下五种电压控制模式：

（1）休眠模式：所述电池切换模块处于休眠状态，其中，第一开关为打开状态、所述第二开关处于闭合状态，整车用电除了所述起动机外都由所述第二电池供电；

（2）常规模式：所述车身控制模块控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为打开状态、所述第二开关为闭合状态，所述发电机仅对所述第二电池以及整车负载供电；

（3）制动能量回收模式：当车辆进入制动状态时，所述车身控制模块根据来自所述CAN总线上的信息得知进入制动状态的情况下，所述电池切换模块进行控制使得所述第一开关、所述第二开关均为闭合状态；

（4）起动电池充电模块：在车辆行驶过程中，所述车身控制模块根据所述第一电池传感器、所述第二电池传感器反馈的电池信息预测到起动电池的电量无法完成下一次车辆起动的情况下，所述车身控制模块控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为闭合状态，所述第二开关的状态取决于所述第二电池的电量而为闭合状态或打开状态；

（5）发动机自动停车模式：当车辆自动起停功能开启并且发动机处于自动停车模式时，所述发电机停止工作，整车处于发动机自动停车模式，所述车身控制模块通过CAN总线控制所述电池切换模块以使得所述第一开关为闭合状态、所述第二开关为打开状态。