CN106915316B - 用于怠速启停车辆的电源系统及电源控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于怠速启停车辆的电源系统，它的第一电控单刀双掷开关的第一静触点连接蓄电池的充放电接口，第二电控单刀双掷开关的第一静触点连接蓄电池的充放电接口，第二电控单刀双掷开关的动触点连接汽车用电器的电源接口，第二电控单刀双掷开关的第二静触点连接超级电容模组的充放电接口，第一电控单刀双掷开关的第二静触点连接超级电容模组的充放电接口，第一电控单刀双掷开关的动触点分别连接发电机的电能信号输出端和起动机的电能信号输入端。本发明可极大的提升铅酸电池的使用寿命及整车的用电安全。
Description
技术领域
本发明涉及汽车启停设备技术领域，具体的说涉及一种用于怠速启停车辆的电源系统及电源控制方法。
背景技术
随着国家对汽车油耗要求的增高，未来车辆基本具备怠速起停功能以减少发动机在怠速时的油量消耗。传统电源系统架构在应对该种车辆时，普通富液铅酸电池的寿命严重不足且在起动瞬间端电压拉低危及车载控制器的正常工作。现有怠速起停车辆大部分采用AGM(Absorbent Glass Mat Battery)强化电池配合稳压器的方案，当稳压器出现故障时，导致稳压器供电对象断电，危及整车安全。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种用于怠速启停车辆的电源系统及电源控制方法，该系统及方法可极大的提升铅酸电池的使用寿命及整车的用电安全。
为实现此目的，本发明所设计的一种用于怠速启停车辆的电源系统，其特征在于：它包括蓄电池、汽车用电器、超级电容模组(supercapacitor，ultracapacitor,又叫双电层电容器、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能，它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次)、发动机控制器、发电机、起动机、第一电控单刀双掷开关和第二电控单刀双掷开关，其中，第一电控单刀双掷开关的第一静触点S2连接蓄电池的充放电接口，第二电控单刀双掷开关的第一静触点S2也连接蓄电池的充放电接口，第二电控单刀双掷开关的动触点S1连接汽车用电器的电源接口，第二电控单刀双掷开关的第二静触点s3连接超级电容模组的充放电接口，第一电控单刀双掷开关的第二静触点s3也连接超级电容模组的充放电接口，第一电控单刀双掷开关的动触点S1分别连接发电机的电能信号输出端和起动机的电能信号输入端；
所述发动机控制器的第一开关控制信号输出端连接第一电控单刀双掷开关的控制信号输入端，发动机控制器的第二开关控制信号输出端连接第二电控单刀双掷开关的控制信号输入端，蓄电池状态信号输出端连接发动机控制器的蓄电池状态信号输入端，超级电容模组的状态信号输出端连接发动机控制器的超级电容模组状态信号输入端；
所述发动机控制器的发电机控制信号输出端连接发电机的控制信号输入端，发动机控制器的起动机控制信号输出端连接起动机的控制信号输入端。
一种利用上述系统的车辆电源控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：发动机首次启动时，第一电控单刀双掷开关和第二电控单刀双掷开关均处于初始状态下，即第一电控单刀双掷开关的动触点S1与第一电控单刀双掷开关的第一静触点S2接通，第二电控单刀双掷开关的动触点S1与第二电控单刀双掷开关的第一静触点S2接通，此时，蓄电池通过第一电控单刀双掷开关给起动机供电，蓄电池还通过第二电控单刀双掷开关给汽车用电器供电，发动机控制器控制起动机工作从而启动发动机；
步骤2：发动机启动后，发动机控制器控制第一电控单刀双掷开关动作，使第一电控单刀双掷开关的动触点S1与第一电控单刀双掷开关的第二静触点s3接通，此时发电机和起动机均接上超级电容模组，发动机控制器控制发电机给超级电容模组充电，发动机控制器控制起动机不工作，超级电容模组的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器发送超级电容模组的充电状态信号，当超级电容模组向发动机控制器发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器控制第一电控单刀双掷开关动作使第一电控单刀双掷开关的动触点S1与第一电控单刀双掷开关的第一静触点s2接通；
步骤3：当发动机控制器的怠速启停功能中的关闭发动机功能启动时，发动机控制器控制第一电控单刀双掷开关动作，使第一电控单刀双掷开关的动触点S1与第一电控单刀双掷开关的第二静触点s3接通，此时发电机和起动机均接上超级电容模组，发动机控制器控制发电机和起动机均不工作；
当发动机控制器的怠速启停功能中的重启发动机功能启动时，发动机控制器直接控制起动机工作从而启动发动机，发动机启动成功后发动机控制器控制发电机给超级电容模组充电，超级电容模组的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器发送超级电容模组的充电状态信号，当超级电容模组向发动机控制器发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器控制第一电控单刀双掷开关动作使第一电控单刀双掷开关的动触点S1与第一电控单刀双掷开关的第一静触点s2接通。
本发明当发动机因怠速启停(STT，Stop–Start，车辆在怠速状态(红灯或堵车)时，发动机不会空转，而是临时停止运转)重新起动时，由超级电容供电；当发动机正常运转后，检测超级电容状态给超级电容补电。怠速启停起动时，铅酸电池仅用来给车载电器供电，因此对蓄电池的大功率放电次数要求降低，可以用富液电池代替AGM蓄电池，降低了电源系统的成本。另外，本发明通过蓄电池、超级电容模组、发动机控制器、第一电控单刀双掷开关和第二电控单刀双掷开关的组合设计，可极大的提升蓄电池的使用寿命及整车的用电安全，具有成本低廉、控制过程简单等优点。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
其中，1—蓄电池、2—汽车用电器、3—超级电容模组、4—发动机控制器、5—发电机、6—起动机、7—第一电控单刀双掷开关、8—第二电控单刀双掷开关。
具体实施方式
以下结合体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明涉及的一种用于怠速启停车辆的电源系统，如图1所示，它包括蓄电池1、汽车用电器2、超级电容模组3、发动机控制器4、发电机5、起动机6、第一电控单刀双掷开关7和第二电控单刀双掷开关8，其中，第一电控单刀双掷开关7的第一静触点S2连接蓄电池1的充放电接口，第二电控单刀双掷开关8的第一静触点S2也连接蓄电池1的充放电接口，第二电控单刀双掷开关8的动触点S1连接汽车用电器2的电源接口，第二电控单刀双掷开关8的第二静触点s3连接超级电容模组3的充放电接口，第一电控单刀双掷开关7的第二静触点s3也连接超级电容模组3的充放电接口，第一电控单刀双掷开关7的动触点S1分别连接发电机5的电能信号输出端和起动机6的电能信号输入端；
所述发动机控制器4的第一开关控制信号输出端连接第一电控单刀双掷开关7的控制信号输入端，发动机控制器4的第二开关控制信号输出端连接第二电控单刀双掷开关8的控制信号输入端，蓄电池1状态信号输出端连接发动机控制器4的蓄电池状态信号输入端，超级电容模组3的状态信号输出端连接发动机控制器4的超级电容模组状态信号输入端；
所述发动机控制器4的发电机控制信号输出端连接发电机5的控制信号输入端，发动机控制器4的起动机控制信号输出端连接起动机6的控制信号输入端。
上述技术方案中，所述用于怠速启停车辆的电源系统在初始状态下，第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第一静触点S2接通，第二电控单刀双掷开关8的动触点S1与第二电控单刀双掷开关8的第一静触点S2接通。
上述技术方案中，所述发动机控制器4的第一开关控制信号输出端通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网总线)总线连接第一电控单刀双掷开关7的控制信号输入端，发动机控制器4的第二开关控制信号输出端通过CAN总线连接第二电控单刀双掷开关8的控制信号输入端，蓄电池1状态信号输出端通过CAN总线连接发动机控制器4的蓄电池状态信号输入端，超级电容模组3的状态信号输出端通过CAN总线连接发动机控制器4的超级电容模组状态信号输入端。
上述技术方案中，所述发动机控制器4的发电机控制信号输出端通过LIN总线连接发电机5的控制信号输入端，发动机控制器4的起动机控制信号输出端通过LIN(局域互联网络，Local Interconnect Network)总线连接起动机6的控制信号输入端。
上述技术方案中，所述蓄电池1、汽车用电器2、超级电容模组3、发电机5和起动机6的接地端均接地。
上述技术方案中，所述蓄电池1为铅酸蓄电池。由于STT起动时，蓄电池仅用来给车载电器供电，因此对蓄电池大功率放电次数要求降低，因此可用成本更低的铅酸蓄电池代替AGM蓄电池。
上述技术方案中，当任何一个电源在行车过程中出现故障时，发动机控制器4可以控制第一电控单刀双掷开关7和第二电控单刀双掷开关8的状态，使车辆坡行回家。
一种利用上述系统的车辆电源控制方法，它包括如下步骤：
步骤1：发动机首次启动时，由于此时超级电容中的电量有限，第一电控单刀双掷开关7和第二电控单刀双掷开关8均处于初始状态下，即第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第一静触点S2接通，第二电控单刀双掷开关8的动触点S1与第二电控单刀双掷开关8的第一静触点S2接通，此时，蓄电池1通过第一电控单刀双掷开关7给起动机6供电，蓄电池1还通过第二电控单刀双掷开关8给汽车用电器2供电，发动机控制器4控制起动机6工作从而启动发动机；
步骤2：发动机启动后，发动机控制器4控制第一电控单刀双掷开关7动作，使第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第二静触点s3接通，此时发电机5和起动机6均接上超级电容模组3，发动机控制器4控制发电机5给超级电容模组3充电(蓄电池1还是通过第二电控单刀双掷开关8给汽车用电器2供电)，发动机控制器4控制起动机6不工作，超级电容模组3的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器4发送超级电容模组3的充电状态信号，当超级电容模组3向发动机控制器4发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器4控制第一电控单刀双掷开关7动作使第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第一静触点s2接通(此时蓄电池1通过第一电控单刀双掷开关7给起动机6供电)；
步骤3：在驾驶员的控制下当发动机控制器4的怠速启停功能中的关闭发动机功能启动时(即停车怠速时关闭发动机)，发动机控制器4控制第一电控单刀双掷开关7动作，使第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第二静触点s3接通，此时发电机5和起动机6均接上超级电容模组3，发动机控制器4控制发电机5和起动机6均不工作；
在驾驶员的控制下当发动机控制器4的怠速启停功能中的重启发动机功能启动时，发动机控制器4直接控制起动机6工作从而启动发动机，发动机启动成功后发动机控制器4控制发电机5给超级电容模组3充电，超级电容模组3的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器4发送超级电容模组3的充电状态信号，当超级电容模组3向发动机控制器4发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器4控制第一电控单刀双掷开关7动作使第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第一静触点s2接通。
上述技术方案中，所述步骤1、步骤2和步骤3中，蓄电池1的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器4发送蓄电池1的状态信号，当发动机控制器4采集蓄电池1电压信号异常时，发动机控制器4控制第一电控单刀双掷开关7动作使第一电控单刀双掷开关7的动触点S1与第一电控单刀双掷开关7的第二静触点s3接通，同时，发动机控制器4控制第二电控单刀双掷开关8，使第二电控单刀双掷开关8的动触点S1与第二电控单刀双掷开关8的第二静触点S3接通，将蓄电池1隔离(此时，由超级电容模组3向汽车用电器2、发动机控制器4、发电机5供电)，使车辆继续行驶至维修点。
上述技术方案中，所述超级电容模组3充电充满状态信号时的电压为14V。
本发明不需要采用AGM强化电池配合稳压器的方案，避免了由于稳压器出现故障，导致的稳压器供电对象断电，从而危及整车安全的事件发生。
本发明利用了超级电容模组3的长使用寿命及大电流充放电能力，对应铅酸电池使用寿命短、抗大电流冲击能力差的特性，从而极大的延长铅酸电池的使用寿命。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种利用用于怠速启停车辆的电源系统的车辆电源控制方法，所述用于怠速启停车辆的电源系统包括蓄电池(1)、汽车用电器(2)、超级电容模组(3)、发动机控制器(4)、发电机(5)、起动机(6)、第一电控单刀双掷开关(7)和第二电控单刀双掷开关(8)，其中，第一电控单刀双掷开关(7)的第一静触点S2连接蓄电池(1)的充放电接口，第二电控单刀双掷开关(8)的第一静触点S2也连接蓄电池(1)的充放电接口，第二电控单刀双掷开关(8)的动触点S1连接汽车用电器(2)的电源接口，第二电控单刀双掷开关(8)的第二静触点s3连接超级电容模组(3)的充放电接口，第一电控单刀双掷开关(7)的第二静触点s3也连接超级电容模组(3)的充放电接口，第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1分别连接发电机(5)的电能信号输出端和起动机(6)的电能信号输入端；
所述发动机控制器(4)的第一开关控制信号输出端连接第一电控单刀双掷开关(7)的控制信号输入端，发动机控制器(4)的第二开关控制信号输出端连接第二电控单刀双掷开关(8)的控制信号输入端，蓄电池(1)状态信号输出端连接发动机控制器(4)的蓄电池状态信号输入端，超级电容模组(3)的状态信号输出端连接发动机控制器(4)的超级电容模组状态信号输入端；
所述发动机控制器(4)的发电机控制信号输出端连接发电机(5)的控制信号输入端，发动机控制器(4)的起动机控制信号输出端连接起动机(6)的控制信号输入端；
其特征在于，车辆电源控制方法包括如下步骤：
步骤1：发动机首次启动时，第一电控单刀双掷开关(7)和第二电控单刀双掷开关(8)均处于初始状态下，即第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第一静触点S2接通，第二电控单刀双掷开关(8)的动触点S1与第二电控单刀双掷开关(8)的第一静触点S2接通，此时，蓄电池(1)通过第一电控单刀双掷开关(7)给起动机(6)供电，蓄电池(1)还通过第二电控单刀双掷开关(8)给汽车用电器(2)供电，发动机控制器(4)控制起动机(6)工作从而启动发动机；
步骤2：发动机启动后，发动机控制器(4)控制第一电控单刀双掷开关(7)动作，使第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第二静触点s3接通，此时发电机(5)和起动机(6)均接上超级电容模组(3)，发动机控制器(4)控制发电机(5)给超级电容模组(3)充电，发动机控制器(4)控制起动机(6)不工作，超级电容模组(3)的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器(4)发送超级电容模组(3)的充电状态信号，当超级电容模组(3)向发动机控制器(4)发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器(4)控制第一电控单刀双掷开关(7)动作使第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第一静触点s2接通；
步骤3：当发动机控制器(4)的怠速启停功能中的关闭发动机功能启动时，发动机控制器(4)控制第一电控单刀双掷开关(7)动作，使第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第二静触点s3接通，此时发电机(5)和起动机(6)均接上超级电容模组(3)，发动机控制器(4)控制发电机(5)和起动机(6)均不工作；
当发动机控制器(4)的怠速启停功能中的重启发动机功能启动时，发动机控制器(4)直接控制起动机(6)工作从而启动发动机，发动机启动成功后发动机控制器(4)控制发电机(5)给超级电容模组(3)充电，超级电容模组(3)的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器(4)发送超级电容模组(3)的充电状态信号，当超级电容模组(3)向发动机控制器(4)发送电容模组充电充满状态信号时，发动机控制器(4)控制第一电控单刀双掷开关(7)动作使第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第一静触点s2接通。
2.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述发动机控制器(4)的第一开关控制信号输出端通过CAN总线连接第一电控单刀双掷开关(7)的控制信号输入端，发动机控制器(4)的第二开关控制信号输出端通过CAN总线连接第二电控单刀双掷开关(8)的控制信号输入端，蓄电池(1)状态信号输出端通过CAN总线连接发动机控制器(4)的蓄电池状态信号输入端，超级电容模组(3)的状态信号输出端通过CAN总线连接发动机控制器(4)的超级电容模组状态信号输入端。
3.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述发动机控制器(4)的发电机控制信号输出端通过LIN总线连接发电机(5)的控制信号输入端，发动机控制器(4)的起动机控制信号输出端通过LIN总线连接起动机(6)的控制信号输入端。
4.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述蓄电池(1)、汽车用电器(2)、超级电容模组(3)、发电机(5)和起动机(6)的接地端均接地。
5.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述蓄电池(1)为铅酸蓄电池。
6.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述步骤1、步骤2和步骤3中，蓄电池(1)的状态信号输出端通过CAN总线实时向发动机控制器(4)发送蓄电池(1)的状态信号，当发动机控制器(4)采集蓄电池(1)电压信号异常时，发动机控制器(4)控制第一电控单刀双掷开关(7)动作使第一电控单刀双掷开关(7)的动触点S1与第一电控单刀双掷开关(7)的第二静触点s3接通，同时，发动机控制器(4)控制第二电控单刀双掷开关(8)，使第二电控单刀双掷开关(8)的动触点S1与第二电控单刀双掷开关(8)的第二静触点S3接通，将蓄电池(1)隔离。
7.根据权利要求1所述的车辆电源控制方法，其特征在于：所述超级电容模组(3)充电充满状态信号时的电压为14V。
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| PB01 | Publication | ||
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