CN110803123A - 一种汽车能源管理系统及方法、汽车 - Google Patents

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CN110803123A CN201911172014.0A CN201911172014A CN110803123A CN 110803123 A CN110803123 A CN 110803123A CN 201911172014 A CN201911172014 A CN 201911172014A CN 110803123 A CN110803123 A CN 110803123A
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陈威
王大丽
文柳
吴鹏
徐宇
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    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明提供一种汽车能源管理系统及方法、汽车，能源管理系统包括蓄电池传感器、数据采集器、ECU模块以及控制模块；蓄电池传感器用于检测蓄电池的数据信息；数据采集器用于采集蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；数据采集器用于将充放电电流比值K和百分比J传输至ECU模块；ECU模块分别与数据采集器和控制模块电连接，ECU模块用于接收充放电电流比值K和百分比J；控制模块与汽车发电机电连接；ECU模块根据充放电电流比值K和百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行；采用以上方案，可有效提高汽车整车储运周期，增加汽车用启动蓄电池的使用寿命及降低油耗。

Description

一种汽车能源管理系统及方法、汽车
技术领域
本发明属于汽车能源管理技术领域，具体涉及一种汽车能源管理系统及方法、汽车。
背景技术
现有的汽车用电需求不断增大，整车能源消耗增加，“能源管理系统”是汽车未来发展的一个趋势。
发电机为汽车主要供电装置，车辆启动后为整车电器供电并给蓄电池充电；蓄电池为储能设备，在汽车启动时用于给起动机供电，在车辆未启动及发电机发电量不足时为整车电器供电，当发电机发电量超过负载电器需求时，发电机给蓄电池充电，整车供电系统与负载用电系统形成动态平衡；车辆处于设防状态时，所有能直接关闭的设备已经关闭，并且各电器件都进入休眠状态后，要求蓄电池在一定时间内仍能启动汽车，称为静态平衡；动静态平衡一起形成完整的整车电平衡状态。现有汽车中并没有专门设有的能源管理系统，或者能源管理较为简单，无法对汽车的具体用电需求进行有效管理，无法有效降低用电量。
基于上述汽车用电量管理中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一直汽车能源管理系统及方法、汽车，旨在解决现有汽车用电量管理不合理、用电量较大的问题。
本发明提供一种汽车能源管理系统，包括蓄电池传感器、数据采集器、ECU模块以及控制模块；蓄电池传感器设置于汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的数据信息；数据采集器与蓄电池传感器电连接，用于采集蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；数据采集器还用于将充放电电流比值K和百分比J传输至ECU模块；ECU模块分别与数据采集器和控制模块电连接，ECU模块用于接收充放电电流比值K和百分比J；控制模块还与汽车发电机电连接；ECU模块根据充放电电流比值K和百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行。
进一步地，数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流；和/或，蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为30min；每个循环周期内，蓄电池传感器随机抽取9个时间点测得蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量；和/或，数据采集器根据以下公式计算充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，IM为第M次检测到的充电电流；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间；IN为第N次检测到的充电电流；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间；和/或，数据采集器根据以下公式计算蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量。
进一步地，当K＞1且J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，ECU模块向控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量；当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，ECU向控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，ECU向控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低。
相应地，本发明还提供一种汽车能源管理方法，应用于上述所述的汽车能源管理系统；包括以下过程：
S1：蓄电池传感器检测汽车蓄电池的数据信息；
S2：数据采集器采集蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；
S3：数据采集器将充放电电流比值K和百分比J传输至ECU模块；
S4：ECU模块接收充放电电流比值K和百分比J；
S5：ECU模块根据充放电电流比值K和百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行。
进一步地，数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流。
进一步地，S2步骤中，数据采集器根据以下公式计算充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，IM为第M次检测到的充电电流；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间；IN为第N次检测到的充电电流；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间；和/或，
数据采集器根据以下公式计算蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量。
进一步地，S5步骤中，具体包括以下控制过程：
当K＞1且J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，ECU模块向控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量；
当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，ECU向控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，ECU向控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低。
进一步地，S5步骤中，具体还包括以下过程：
当汽车整车熄火后，车辆处于设防状态，汽车整车动力设备都已经关闭，汽车整车电器件进入休眠状态，蓄电池传感器检测蓄电池内部实际电量；当电量≤65%时，控制模块向舒适性系统和信息娱乐系统发出相应的关闭等级命令，控制舒适性系统和信息娱乐系统的电器件关闭。
进一步地，S1步骤中，蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为25min至35min；每个循环周期内，蓄电池传感器随机抽取8个至10个时间点测得蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量。
相应地，本发明还提供一种汽车，包括能源管理系统，所述能源管理系统为上述所述的汽车能源管理系统；和/或，包括能源管理方法，所述能源管理方法为上述所述的汽车能源管理方法。
采用以上技术方案，可有效提高汽车整车储运周期，增加汽车用启动蓄电池的使用寿命及降低油耗；本发明提供的方案，便于实施和使用，可直接应用于现有汽车上，兼容性较好，提高汽车的体验感、使用性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1 为本发明一种汽车能源管理系统结构示意图；
图2 为本发明一种汽车能源管理系统及方法流程图；
图3 为本发明汽车能源管理系统和方法使用效果图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图 1至图3所示，本发明提供一种汽车能源管理系统，可应用于现有汽车上，包括新能源汽车等；能源管理系统具体可包括蓄电池传感器、数据采集器、ECU模块以及控制模块；其中，蓄电池传感器设置于汽车的蓄电池上，用于检测蓄电池的数据信息；数据采集器与蓄电池传感器电连接，用于采集蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；数据采集器还用于将充放电电流比值K和百分比J传输至ECU模块；ECU模块分别与数据采集器和控制模块电连接，ECU模块用于接收充放电电流比值K和百分比J；控制模块还与汽车发电机电连接；ECU模块根据充放电电流比值K和百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行；本发明提供一种汽车能源管理系统，通过对整车电平衡的系统管理，可以在整车设计阶段适当降低发电机的选型容量，降低成本，并能有效增加汽车用铅酸蓄电池的使用寿命、降低油耗并且提高整车的储运周期。
优选地，结合上述方案，本实施例中，蓄电池传感器检测蓄电池的数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流；进一步地，蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为25min 至35min ，优选为30min；每个循环周期内，蓄电池传感器随机抽取8至10个时间点测得蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量；优选为，蓄电池传感器随机抽取9个时间点测得蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量。
优选地，结合上述方案，本实施例中，数据采集器根据以下公式计算充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，IM为第M次检测到的充电电流，IM的单位A；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间，TM的单位min；IN为第N次检测到的充电电流，IN的单位A；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间，TN的单位min。
优选地，结合上述方案，本实施例中，数据采集器根据以下公式计算蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量，Qi的单位AH；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量，Q的单位AH；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量，C20的单位AH。
优选地，结合上述方案，本实施例中，当蓄电池的充放电电流比值K＞1且蓄电池实际容量与额定容量的百分比J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，ECU模块向控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量，降低油耗；
当蓄电池的充放电电流比值K＜1且蓄电池实际容量与额定容量的百分比J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，ECU向控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，ECU向控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低；车载电器系统包括舒适性系统与信息娱乐系统舒适型负载和，舒适性系统的负载包括仪表背光亮度和加热功能等；
当汽车整车熄火后，车辆处于设防状态，汽车整车动力设备都已经关闭，汽车整车电器件进入休眠状态，蓄电池传感器检测蓄电池内部实际电量；当电量≤65%时，控制模块向舒适性系统和信息娱乐系统发出相应的关闭等级命令，控制舒适性系统和信息娱乐系统的电器件关闭，降低蓄电池的放电量，延长整车的储运周期。
相应地，结合上述方案，如图 1至图3所示，发明还提供一种汽车能源管理方法，应用于上述所述的汽车能源管理系统；具体还包括以下过程：
S1：蓄电池传感器检测汽车蓄电池的数据信息；具体地，数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流；
S2：数据采集器采集蓄电池传感器检测到的端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流等数据信息，并根据端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流等数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；
S3：数据采集器将充放电电流比值K和百分比J传输至ECU模块；
S4：ECU模块接收充放电电流比值K和百分比J；
S5：ECU模块根据充放电电流比值K和百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行。
采用上述方案，通过对汽车整车能源电平衡的系统管理，可以在整车设计阶段适当降低发电机的选型容量，降低成本，并能有效增加汽车用铅酸蓄电池的使用寿命、降低油耗并且提高整车的储运周期，降低蓄电池的放电量，延长整车的储运周期。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S2步骤中，数据采集器根据以下公式计算充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，IM为第M次检测到的充电电流，IM的单位A；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间，TM的单位min；IN为第N次检测到的充电电流，IN的单位A；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间，TN的单位min。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S2步骤中，数据采集器根据以下公式计算蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量，Qi的单位AH；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量，Q的单位AH；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量，C20的单位AH。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S5步骤中，具体包括以下控制过程：
当K＞1且J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，ECU模块向控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量，降低油耗；
当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，ECU向控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，ECU向控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低；具体地，车载电器系统包括舒适性系统与信息娱乐系统舒适型负载和，舒适性系统的负载包括仪表背光亮度和加热功能等。
优选地，结合上述方案，本实施例中，当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；汽车在怠速工况下，蓄电池处于放电状态且电量不足时，汽车发动机怠速转速增大，整车发电量增大；蓄电池处于充电状态且电量充足时，汽车发动机怠速转速减小，降低油耗进一步地，在城市驾驶工况下：蓄电池处于放电状态且电量不足时，ECU向控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低；具体地，车载电器系统包括舒适性系统与信息娱乐系统舒适型负载和，舒适性系统的负载包括仪表背光亮度和加热功能等。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S5步骤中，具体还包括以下过程：
当汽车整车熄火后，车辆处于设防状态，汽车整车动力设备都已经关闭，汽车整车电器件进入休眠状态，蓄电池传感器检测蓄电池内部实际电量；当电量≤65%时，控制模块向舒适性系统和信息娱乐系统发出相应的关闭等级命令，控制舒适性系统和信息娱乐系统的电器件关闭，降低蓄电池的放电量，延长整车的储运周期。
优选地，结合上述方案，本实施例中，S1步骤中，蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为25min至35min；每个循环周期内，蓄电池传感器随机抽取8个至10个时间点测得所述蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量。
相应地，结合上述方案，本发明还提供一种汽车，包括能源管理系统，所述能源管理系统为上述所述的汽车能源管理系统；和/或，包括能源管理方法，所述能源管理方法为上述所述的汽车能源管理方法。
采用以上技术方案，可有效提高汽车整车储运周期，增加汽车用启动蓄电池的使用寿命及降低油耗；本发明提供的方案，便于实施和使用，可直接应用于现有汽车上，兼容性较好，提高汽车的体验感、使用性能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车能源管理系统，其特征在于，包括蓄电池传感器、数据采集器、ECU模块以及控制模块；
所述蓄电池传感器设置于汽车的蓄电池上，用于检测所述蓄电池的数据信息；
所述数据采集器与所述蓄电池传感器电连接，用于采集所述蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据所述数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；
所述数据采集器还用于将所述充放电电流比值K和所述百分比J传输至所述ECU模块；
所述ECU模块分别与所述数据采集器和所述控制模块电连接，所述ECU模块用于接收所述充放电电流比值K和所述百分比J；所述控制模块还与汽车发电机电连接；
所述ECU模块根据所述充放电电流比值K和所述百分比J，并通过所述控制模块控制汽车发电机的运行。
2.根据权利要求1所述的汽车能源管理系统，其特征在于，所述数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流；和/或，所述蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为30min；每个循环周期内，所述蓄电池传感器随机抽取9个时间点测得所述蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量；和/或，
所述数据采集器根据以下公式计算所述充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，所述IM为第M次检测到的充电电流；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间；IN为第N次检测到的充电电流；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间；和/或，
所述数据采集器根据以下公式计算所述蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量。
3.根据权利要求1所述的汽车能源管理系统，其特征在于，当K＞1且J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，所述ECU模块向所述控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量；
当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，所述ECU向所述控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，所述ECU向所述控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低。
4.一种汽车能源管理方法，应用于上述权利要求1至N所述的汽车能源管理系统；其特征在于，包括以下过程：
S1：蓄电池传感器检测汽车蓄电池的数据信息；
S2：数据采集器采集所述蓄电池传感器检测到的数据信息，并根据所述数据信息计算出蓄电池的充放电电流比值K和蓄电池实际容量与额定容量的百分比J；
S3：所述数据采集器将所述充放电电流比值K和所述百分比J传输至ECU模块；
S4：所述ECU模块接收所述充放电电流比值K和所述百分比J；
S5：所述ECU模块根据所述充放电电流比值K和所述百分比J，并通过控制模块控制汽车发电机的运行。
5.根据权利要求4所述的汽车能源管理方法，其特征在于，所述数据信息包括端电压、温度、电量、充电电流以及放电电流。
6.根据权利要求4所述的汽车能源管理方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述数据采集器根据以下公式计算所述充放电电流比值K：
K=（∑IMTM）/（∑INTN）；其中，所述IM为第M次检测到的充电电流；TM为第M次检测到充电电流采集的间隔时间；IN为第N次检测到的充电电流，单位A；TN为第N次检测到充电电流采集的间隔时间；和/或，
所述数据采集器根据以下公式计算所述蓄电池实际容量与额定容量的百分比J：
J=Q/C20（其中：Q=MIN{Qi}i=1、2……、10）；其中，Qi为第i次检测到的蓄电池的电量；Q为10次检测中的蓄电池的最低电量；J为蓄电池实际容量与额定容量的百分比；C20为蓄电池的额定容量量。
7.根据权利要求4所述的汽车能源管理方法，其特征在于，所述S5步骤中，具体包括以下控制过程：
当K＞1且J≥95%时，蓄电池在整个循环周期内处于充电状态且蓄电池满电；此时，当汽车怠速时，所述ECU模块向所述控制模块发送信号，减小汽车发电机转速，从而减小汽车发电机发电量；
当K＜1且J≤65%时，蓄电池在整个循环周期内处于放电状态且蓄电池电量不足；此时，当汽车怠速时，所述ECU向所述控制模块发送信号，增大汽车发电机转速，从而增大发电机发电量，汽车发电机向蓄电池充电；当汽车行驶时，所述ECU向所述控制模块发送信号，控制车载电器系统负载功率降低。
8.根据权利要求7所述的汽车能源管理方法，其特征在于，所述S5步骤中，具体还包括以下过程：
当汽车整车熄火后，车辆处于设防状态，汽车整车动力设备都已经关闭，汽车整车电器件进入休眠状态，所述蓄电池传感器检测蓄电池内部实际电量；当电量≤65%时，所述控制模块向舒适性系统和信息娱乐系统发出相应的关闭等级命令，控制所述舒适性系统和信息娱乐系统的电器件关闭。
9.根据权利要求4所述的汽车能源管理方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述蓄电池传感器循环检测汽车蓄电池的数据信息，每个循环周期为25min至35min；每个循环周期内，所述蓄电池传感器随机抽取8个至10个时间点测得所述蓄电池的充电电流、放电电流及蓄电池电量，并记录下循环周期结束时的充电电流、放电电流及蓄电池电量。
10.一种汽车，其特征在于，包括能源管理系统，所述能源管理系统为上述权利要求1至3任一项所述的汽车能源管理系统；和/或，包括能源管理方法，所述能源管理方法为上述权利要求4至9任一项所述的汽车能源管理方法。
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