CN105045151A - 一种车辆电平衡控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制领域，公开了一种车辆电平衡方法及装置。该方法包括：实时监测发电机的发电功率、整车用电设备的用电功率、以及蓄电池电压；如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，则检查车辆是否处在怠速工况；如果是，则进行电平衡怠速补偿控制。利用本发明可以更全面准确地监测和控制车辆电平衡状态。

Description

一种车辆电平衡控制方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，具体涉及一种车辆电平衡方法及装置。

背景技术

汽车利用蓄电池和发电机并联组成的双电源供电系统供电。蓄电池的作用是当发动机启动时向起动机及点火系统等提供电能；向汽车电子控制系统不间断的供电；在发电机电压低或者不发电时向整车用电设备供电；汽车上同时启动的整车用电设备的用电功率超过了发电机的发电功率时，协助发电机供电。

发电机的作用是在发动机运转到一定转速后取代蓄电池向整车用电设备供电，同时对蓄电池进行充电。发电机和蓄电池的互补可以有效地使整车用电设备在不同情况下都能够正常的工作，同时延长了蓄电池的供电时间。

但是在车辆使用过程中，一方面客户自己增加相应的负载，增加车辆的用电功率，另一方面由于电器设备的使用老化等情况也会增加用电功率，还有发电机的发电能力下降也会减少发电功率。

鉴于以上实际使用情况，会出现发电机的发电功率不能满足用电要求而需要蓄电池来补充电功率的情况。如果车辆长时间处于用电不平衡状态，使蓄电池一直处在放电状态，会导致以下两个问题：

1.蓄电池长时间放电，会导致下次在发动机起动时，由于蓄电池电功率不足，不能满足启动需求，不能使发动机顺利起动；

2.蓄电池长时间放电没有及时充电的话，会使蓄电池性能下降，最后会导致失效。

随着汽车智能化设备越来越多,车辆用电功率越来越大,而且客户在使用车辆的过程中偏好利用点烟器等12V电源输出端口给外界设备供电。这些偏好都增加了车辆的整车用电设备用电功率并给车辆电平衡控制带来困难。

在传统的车辆上没有专门的装置去监测车辆电平衡状态并且对车辆电平衡状态进行控制和报警。然而在智能启停系统的车辆上，通过使用智能发电机和蓄电池传感器来解决所述问题。发动机控制器根据蓄电池传感器计算电池电功率，然后结合整车用电设备的用电功率得出发电机目标提升发电电压，最后使用LIN通信将发电机目标提升发电电压信息传送给智能发电机，智能发电机自动调节发电电压。采用这样的方案只通过智能发电机、蓄电池传感器和LIN通信简单组成地系统不能准确地计算整车用电设备的用电功率，从而得出地发电机目标提升发电电压也不准确，因此车辆电平衡状态不能准确地被监测和控制。

发明内容

本发明提供一种车辆电平衡控制方法及装置，以更全面准确地监测和控制车辆电平衡状态。

为此本发明提供如下技术方案：

一种车辆电平衡控制方法,其特征在于，包括：

实时监测发电机的发电功率、整车用电设备的用电功率、以及蓄电池电压；

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，则检查车辆是否处在怠速工况；

如果是，则进行电平衡怠速补偿控制，所述电平衡怠速补偿控制包括：

发送提升转速信息给发动机控制器；

发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

优选地，所述整车用电设备的用电功率的总和包括：

开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；

电子转向助力器监测的电机的用电功率；

开启状态下的发动机附件的额定功率的和；

自动变速箱控制器监测的电机的用电功率。

优选地，所述方法还包括：

在检查车辆是否处在怠速工况之前，判断蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；如果是，则执行检查车辆是否处在怠速工况的步骤；

在控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，判断蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间；如果是，则执行控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速的步骤。

优选地，所述方法还包括：

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不是处在怠速工况，则进行告警。

可选地，所述方法还包括：

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不是处在怠速工况，则发送告警信号给自动变速箱控制器；

自动变速箱控制器接到所述警告信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。

一种车辆电平衡控制装置,其特征在于，包括：

第一监测模块，用于实时监测发电机的发电功率和整车用电设备的用电功率；

第二监测模块，用于实时监测蓄电池电压；

怠速检查模块，用于在第一监测模块监测到当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且第二监测模块监测到当前蓄电池电压小于第一设定值时，检查车辆是否处在怠速工况；

电平衡控制模块，用于在所述怠速检查单元检查到车辆处于怠速工况时，发送提升转速信息给发动机控制器；

所述发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

优选地，所述整车用电设备的用电功率的总和包括：

开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；

电子转向助力器监测的电机的用电功率；

开启状态下的发动机附件的额定功率的和；

自动变速箱控制器监测的电机的用电功率。

优选地，所述装置还包括：

第一时间监测模块，用于在怠速检查模块检查车辆是否处在怠速工况之前，监测蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；

第二时间监测模块，用于在所述发动机控制器控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，监测蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间；

所述怠速检查模块在所述第一时间监测模块监测蓄电池电压小于第一设定值的状态持续超过第一设定时间后，检查车辆是否处在怠速工况；

所述发动机控制器在所述第二时间监测模块监测蓄电池电压大于第二设定值的状态持续超过第二设定时间后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速。

优选地，所述装置还包括：告警模块；

所述电平衡控制模块，还用于在所述怠速检查单元检查到车辆不处于怠速工况时，控制所述告警模块进行告警。

可选地，所述电平衡控制模块，还用于在所述怠速检测模块检测到车辆不是处在怠速工况时，发送告警信号给自动变速箱控制器；

所述自动变速箱控制器，用于接收到所述告警信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。

本发明提供的一种车辆电平衡控制方法及装置，通过通讯网络将发电机发电功率和车载用电装置的用电情况发送到车载平衡控制器，电平衡控制模块进行接收并比较这些信息，在当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，车辆处在怠速工况的情况下，进行电平衡控制的操控。相比现有技术只监测蓄电池电压来控制发电机发电功率的方案，本发明提供的方法及装置更能全面准确地监测和控制车辆电平衡状态。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的车辆电平衡控制装置的应用示意图；

图2是本发明实施例的车辆电平衡控制方法的流程图；

图3是本发明实施例的发电机发电特性曲线图；

图4是本发明实施例中进行电平衡怠速补偿控制的流程图；

图5是本发明实施例的车辆电平衡控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

本发明实施例采用基于CAN网络的电平衡控制技术，电平衡控制装置与车身控制器、电子转向助力器、电子仪表、发动机控制器、自动变速箱控制器等电子设备之间的通信通过CAN网络相互传递。如图1所示，是本发明实施例的车辆电平衡控制装置的应用示意图。本发明实施例利用CAN网络传递整车各用电设备的用电信息，并根据整车各用电设备的额定用电功率实时地监测车辆电平衡是否满足要求。

如图2所示，是本发明实施例的车辆电平衡控制方法的流程图。

步骤201，实时监测发电机的发电功率、整车用电设备的用电功率、以及蓄电池电压。

具体地，电平衡控制装置通过CAN网络接收发动机控制器发送的发动机转速和环境温度。如图3所示，是本发明实施例的发电机发电特性曲线图。根据发电机发电特性、发动机转速和环境温度可以得出发电机发电电流。然后根据发电机发电电流和蓄电池电压，电平衡控制装置即可计算出发电机的发电功率。计算公式如式(1)：

P_发电机＝U*I(1)

式(1)中P_发电机为发电机的发电功率，U为蓄电池电压，I为发电机发电电流。

所述整车用电设备的用电功率的总和可以包括:开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；电子转向助力器监测的电机的用电功率；开启状态下的发动机附件的额定功率的和；自动变速箱控制器监测的电机的用电功率等。

例如可以从车身控制器得到车辆大灯的开启状况。设车辆大灯开启时的额定功率为P_大灯，当没有开启时所述大灯的用电功率为0。以此类推可以得到鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器等电负载当下用电功率。又例如可以利用电子转向助力器监测到的电机电流和发电机控制单元监测到的蓄电池电压计算出用电功率并用P_{电子转向助力器}表示。同样地，也可以根据自动变速箱控制器监测到的电机电流和蓄电池电压计算出其用电功率并用P_{自动变速箱控制单元}表示。整车用电设备总用电功率计算公式如式(2)：

P_车＝P_{电子转向助力器}+P_{自动变速箱控制单元2}+P_{发动机控制单元}+P_大灯

+P_鼓风机+P_雨刮器+P_风扇+……(2)

当然，根据车型不同，所述整车用电设备的用电功率的总和可以进行适应性调整。

步骤202,如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，检查车辆是否处在怠速工况。

进一步地，因为蓄电池的电压可以被车载用电设备的用电情况所影响而产生短暂的电压波动现象，为了防止发动机控制器采集蓄电池电压时正好在电压波动的情况下，使采集的蓄电池电压更准确，在步骤202中，还可以在检查车辆是否处在怠速工况之前，判断蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；如果是，再执行检查车辆是否处在怠速工况的步骤。

例如设第一设定值为12伏特，设第一设定时间为10秒。那么，发电机的发电功率小于整车用电设备总用电功率，并且蓄电池电压小于12伏特并且车辆处于怠速工况下，判断蓄电池电压小于12伏特的时间是否大于10秒；如果是，则判断车辆是否处在怠速工况。

步骤203，如果是，则进行电平衡怠速补偿控制。

所述电平衡怠速补偿控制包括：发送提升转速信息给发动机控制器；发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

进一步地，因为蓄电池的电压可以被车载用电设备的用电情况所影响而产生短暂的电压波动现象，为了防止发动机控制器采集蓄电池电压时正好在电压波动的情况下，使采集的蓄电池电压更准确，在电平衡怠速补偿控制中，还可以在控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，判断蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间；如果是，再执行控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速的步骤。

例如设第二设定值为13伏特，设第二设定时间为10秒。

如图4所示，是本发明实施例中进行电平衡怠速补偿控制的流程图。

步骤401，通过CAN网络发送提升转速信息给发动机控制器。

所述提升转速计算过程的详细描述将在后面呈现。

步骤402，发动机控制器根据提升转速信息，控制发动机提升目标转速，从而增大发电功率。

步骤403，判断蓄电池电压是否大于第二设定值。如果是，则执行步骤404；如果不是，则继续执行步骤403。

步骤404，判断蓄电池电压大于第二设定值的状态持续是否大于第二设定时间。如果是，则执行步骤405；如果不是，则返回步骤403。

步骤405，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速。

进一步地，如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不处于怠速工况下，此时可以进行告警，比如通过语音播报方式或点亮告警信号灯方式，提示驾驶员车辆当前状态。驾驶员可以自行降挡提高发动机转速，以增大发电机发电功率。

对于自动挡汽车，还可以在当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不是处在怠速工况下，通过CAN网络发送告警信号给自动变速箱控制器；自动变速箱控制器接到所述告警信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。

提升转速计算过程可以按照如下策略设定：

如果有一项至两项整车用电设备开启，目标提升转速大小可查下表得到。此表横向和纵向都是整车各类用电设备，横向用电设备和纵向用电设备的交点的数值就是所述横向用电设备和纵向用电设备同时开启时的目标提升转速。如果横向用电设备和纵向用电设备是同一类用电设备，则该交点数值为单一项所述横向用电设备或者纵向用电设备开启时的目标提升转速。例如大灯和鼓风机同时开启，目标提升转速为150转每分钟；如果有三项整车用电设备同时开启，目标提升转速最高不超过300转每分钟；如果有大于三项的整车用电设备同时打开，目标提升转速最高不超过350转每分钟。

	大灯	鼓风机	低速风扇	高速风扇	雨刮器
						大灯	0	150	150	200	150
鼓风机	150	50	150	200	150
						低速风扇	150	150	0	200	150
高速风扇	200	200	200	0	200

雨刮器

150

150

150

200

0

本发明提供的一种车辆电平衡控制方法，通过通讯网络将发电机发电功率和车载用电装置的用电情况发送到车载平衡控制器，车载平衡控制器进行汇总比较这些信息进行电平衡控制的操控。相比现有技术只监测蓄电池电压来控制发电机发电功率的方案，本发明提供的方法更能全面准确地监测和控制车辆电平衡状态。

相应地，本发明实施例还提供一种车辆电平衡控制装置,如图5所示，是本发明实施例的车辆电平衡控制装置的结构示意图。

在本发明实施例中，所述装置包括：

第一监测模块501，用于实时监测发电机的发电功率和整车用电设备的用电功率；

第二监测模块502，用于实时监测蓄电池电压；

怠速检查模块503，用于在第一监测模块监测到当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且第二监测模块监测到当前蓄电池电压小于第一设定值时，检查车辆是否处在怠速工况；

电平衡控制模块504，用于在所述怠速检查单元检查到车辆处于怠速工况时，发送提升转速信息给发动机控制器。

所述发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

所述整车用电设备的用电功率的总和包括：

开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；

电子转向助力器监测的电机的用电功率；

开启状态下的发动机附件的额定功率的和；

自动变速箱控制器监测的电机的用电功率。

所述一种车辆电平衡控制装置还包括：

第一时间监测模块，用于在怠速检查模块检查车辆是否处在怠速工况之前，监测蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；

第二时间监测模块，用于在所述发动机控制器控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，监测蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间。

上述第一时间监测模块和第二时间监测模块可以通过定时器来实现。

所述怠速检查模块在所述第一时间监测模块监测蓄电池电压小于第一设定值的状态持续超过第一设定时间后，检查车辆是否处在怠速工况。

所述发动机控制器在所述第二时间监测模块监测蓄电池电压大于第二设定值的状态持续超过第二设定时间后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速。

在本发明车辆电平衡控制装置另一实施例中，还可进一步包括：告警模块。

所述电平衡控制模块，还用于在所述怠速检查单元检查到车辆不处于怠速工况时，控制所述告警模块进行告警。所述告警模块可以是语音播放器或告警信号灯。这样，驾驶员可以在听到或者看到告警信号后，自行降挡提高发动机转速，以增大发电机发电功率。

在本发明车辆电平衡控制装置另一实施例中，所述电平衡控制模块还可以在所述怠速检测模块检测到车辆不是处在怠速工况时，发送告警信号给自动变速箱控制器。

相应地，所述自动变速箱控制器，在接收到所述告警信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。

本发明提供的一种车辆电平衡控制装置，通过通讯网络将发电机发电功率和车载用电装置的用电情况发送到车载平衡控制器，车载平衡控制器进行汇总比较这些信息进行电平衡控制的操控。相比现有技术只监测蓄电池电压来控制发电机发电功率的方案，本发明提供的方法更能全面准确地监测和控制车辆电平衡状态。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。可以根据实际的需要选择装置中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车辆电平衡控制方法,其特征在于，包括：

实时监测发电机的发电功率、整车用电设备的用电功率、以及蓄电池电压；

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，则检查车辆是否处在怠速工况；

如果是，则进行电平衡怠速补偿控制，所述电平衡怠速补偿控制包括：

发送提升转速信息给发动机控制器；

发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整车用电设备的用电功率的总和包括：

开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；

电子转向助力器监测的电机的用电功率；

开启状态下的发动机附件的额定功率的和；

自动变速箱控制器监测的电机的用电功率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检查车辆是否处在怠速工况之前，判断蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；如果是，则执行检查车辆是否处在怠速工况的步骤；

在控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，判断蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间；如果是，则执行控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不是处在怠速工况，则进行告警。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且当前蓄电池电压小于第一设定值，并且车辆不是处在怠速工况，则发送告警信号给自动变速箱控制器；

自动变速箱控制器接到所述警告信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。

6.一种车辆电平衡控制装置,其特征在于，包括：

第一监测模块，用于实时监测发电机的发电功率和整车用电设备的用电功率；

第二监测模块，用于实时监测蓄电池电压；

怠速检查模块，用于在第一监测模块监测到当前发电机的发电功率小于当前整车用电设备的用电功率，并且第二监测模块监测到当前蓄电池电压小于第一设定值时，检查车辆是否处在怠速工况；

电平衡控制模块，用于在所述怠速检查单元检查到车辆处于怠速工况时，发送提升转速信息给发动机控制器；

所述发动机控制器根据所述提升转速信息控制发动机提升转速，直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速，所述第二设定值大于所述第一设定值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述整车用电设备的用电功率的总和包括：

开启状态下的大灯、鼓风机、低速风扇、高速风扇和雨刮器的额定功率的和；

电子转向助力器监测的电机的用电功率；

开启状态下的发动机附件的额定功率的和；

自动变速箱控制器监测的电机的用电功率。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一时间监测模块，用于在怠速检查模块检查车辆是否处在怠速工况之前，监测蓄电池电压小于第一设定值的状态是否持续超过第一设定时间；

第二时间监测模块，用于在所述发动机控制器控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速之前，监测蓄电池电压大于第二设定值的状态是否持续超过第二设定时间；

所述怠速检查模块在所述第一时间监测模块监测蓄电池电压小于第一设定值的状态持续超过第一设定时间后，检查车辆是否处在怠速工况；

所述发动机控制器在所述第二时间监测模块监测蓄电池电压大于第二设定值的状态持续超过第二设定时间后，控制发动机将转速恢复为提升转速之前的怠速。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：告警模块；

所述电平衡控制模块，还用于在所述怠速检查单元检查到车辆不处于怠速工况时，控制所述告警模块进行告警。

10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述电平衡控制模块，还用于在所述怠速检测模块检测到车辆不是处在怠速工况时，发送告警信号给自动变速箱控制器；

所述自动变速箱控制器，用于接收到所述告警信号后控制发动机降挡，以提高发动机转速直至所述第二监测模块监测到蓄电池电压大于第二设定值后，控制发动机升挡，以将发动机转速恢复为换挡之前的怠速。