CN111376855A

CN111376855A - 汽车智能电源管理系统

Info

Publication number: CN111376855A
Application number: CN201811629338.8A
Authority: CN
Inventors: 李晓宇; 张斌
Original assignee: Qoros Automotive Co Ltd
Current assignee: Qoros Automotive Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明涉及汽车智能电源管理系统，包括：智能电源，其与汽车发电机及启动蓄电池并联，并且与汽车电气设备串联；太阳能电池薄膜，其设于车辆上能够被阳光照射的部位，将太阳能转化为电能；电源控制设备，其与所述智能电源、所述太阳能电池薄膜、汽车发电机、启动蓄电池及汽车电气设备连接，所述电源控制设备进行控制，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

Description

汽车智能电源管理系统

技术领域

本发明涉及汽车智能电源管理系统，尤其是利用太阳能的汽车智能电源管理系统。

背景技术

在现有的汽车电源管理系统中，汽车电气设备所使用的电源是直流电源，它来自蓄电池或发电机。电源系统内蓄电池和发电机是并联工作的。在发动机正常工作时，由发电机向用电设备供电并向蓄电池充电；起动时，蓄电池向起动机供电。也就是说，主要是应用车辆自身驱动能源(汽油发电机或者高压电池)对车辆蓄电池充电。

近几年，随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性要求的日益提高，新的电气装置在汽车上得到广泛应用，汽车电子附件所占的比例大幅度提高，如各种电控系统(电控喷射、、电控自动变速器、电控悬架)、巡航控制、车载计算机网络等。一些电磁或电动执行器也逐渐取代了液压传动和气压传动执行器，从而大大增加了电气系统的负荷，这就要求汽车的电源系统能提供更高的电能。

发明内容

本申请的发明人经研究发现，以往的利用车辆自身驱动能够进行充电的方式存在如下问题：蓄电池馈电时使用车辆驱动能源进行充电，会造成额外的能源浪费；整车熄火状态下的辅助功能会耗费蓄电池电量，长时间导致12V蓄电池寿命降低；正常状态下，车辆进行长时间停放，车辆启动蓄电池会因为整车静态功耗以及自损率导致电池缓慢馈电，导致整车无法启动，蓄电池寿命降低。

鉴于上述问题，本发明的目的之一是提供一种汽车智能电源管理系统，能够利用太阳能这一绿色能源降低对动力能源的消耗，提高能量利用效率，提高汽车启动蓄电池的寿命。

本发明的一方案提供一种汽车智能电源管理系统，包括：智能电源，其与汽车发电机及启动蓄电池并联，并且与汽车电气设备串联；太阳能电池薄膜，其设于车辆上能够被阳光照射的部位，将太阳能转化为电能；电源控制设备，其与所述智能电源、所述太阳能电池薄膜、汽车发电机、启动蓄电池及汽车电气设备连接，所述电源控制设备进行控制，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述智能电源是电容容量为5Ah～80Ah的能够充放电的蓄电池。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备具有调节器，能够将由所述太阳能电池薄膜转化的电能调节电压后储存于所述智能电源，并能够控制调节所述智能电源的输出电压。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆运行状态下，在所述智能电源的电量为第一阈值以上时，使所述智能电源与所述汽车发电机及启动蓄电池并联导通，提高所述输出电压而对所述汽车电气设备进行供电；在所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述智能电源与所述汽车发电机及启动蓄电池的并联连接断开，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭而所述汽车电气设备运行的状态下，切断所述启动蓄电池与所述汽车电气设备的连接，仅由所述智能电源对所述汽车电气设备进行供电；在所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述启动蓄电池与所述汽车电气设备连接而断开所述智能电源与所述汽车电气设备的连接，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭后、再启动之前进行辅助控制时，切断所述启动蓄电池与所述汽车电气设备的连接，仅由所述智能电源对所述汽车电气设备进行供电，当所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述启动蓄电池与所述汽车电气设备连接而断开所述智能电源与所述汽车电气设备的连接，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭而再次启动车辆时，当所述启动蓄电池的电量低于第三阈值时，使所述智能电源与所述启动蓄电池并联连接，对所述启动蓄电池进行充电。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述太阳能电池薄膜设置于车辆的天窗。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备具有检测所述智能电源的电量的第一检测部，第一阈值为所述智能电源的容量的80％，第二阈值为所述智能电源的容量的10％。

优选地，在上述汽车智能电源管理系统中，所述电源控制设备具有检测所述启动蓄电池的电量的第二检测部，所述第三阈值为所述启动蓄电池的容量的80％。

本发明的汽车智能电源管理系统主要包括设于车辆上能够被阳光照射的部位的太阳能发电薄膜、电能转化控制装置和智能电源系统，同样这样构成，能够使用太阳能发电薄膜，充分利用太阳能量随时补充智能电源电量，支持整车在熄火状态下的辅助功能(GPS定位、整车预通风、手机充电等)，不必启动车辆对能源造成浪费。而且，在整车熄火状态下，充分利用智能电源系统，可以避免启动用蓄电池的馈电导致电池寿命降低。利用太阳能这一绿色能源能够降低对动力能源的消耗，提高能量利用效率，提高启动用蓄电池的寿命。

附图说明

图1是本发明一实施方式的智能电源管理系统的示意图。

图2是通常的太阳能电池板的结构示意图。

图3是本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态一的流程图。

图4是本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态二的流程图。

图5是本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态三的流程图。

图6是本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态四的流程图。

附图标记的说明

1：太阳能电池薄膜天窗

2：电源控制设备

3：智能电源

4：启动蓄电池

5：整车用电负载

6：连接线束

7：整车发电机

8：电池传感器

9：电池传感器

具体实施方式

参考附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。本发明不限于以下的实施方式中记载的内容。另外，以下记载的构成要素中包括本领域技术人员能够容易地想到的、和实质上相同的构成要素。并且，可以将以下记载的构成要素适当组合。需要说明的是，公开不过是一例，本领域技术人员能够容易地想到的、确保发明主旨的适当变更当然包含于本发明的范围。此外，附图中为了更清楚地进行说明，与实际情形相比，有时对各部分的宽度、厚度、形状等示意性表示，但终究是一例而已，不用来限定本发明的解释。

图1是本发明一实施方式的智能电源管理系统的示意图。如图1所示，本发明一实施方式的汽车智能电源管理系统包括：太阳能电池薄膜1，其设于车辆上能够被阳光照射的部位，将太阳能转化为电能；智能电源3，其与整车发电机(汽车发电机)7及启动蓄电池4并联，并且与整车用电负载(汽车电气设备)5串联；电源控制设备2，其与智能电源3、太阳能电池薄膜2、整车发电机7、启动蓄电池4及整车用电负载5连接，各部件之间经由连接线束6而连接。

整车用电负载(汽车电气设备)5是指汽车低压电源的用电器，例如车辆上安装的空调、音响等娱乐系统、导航系统等。整车发电机(汽车发电机)7由发动机带动，消耗动力对启动蓄电池4进行充电。启动蓄电池4主要指传统汽车用12V铅酸蓄电池。连接线束6是指整车电器线束零件，用于连接各个用电器及电源件。需要说明的是，本实施方式中整车发电机为燃油车发电设备，在将本发明应用于新能源车辆的情况下，整车发电机可为直流发电机，具备同样的功能。

太阳能电池薄膜1用于将太阳能转化为电能，设于车辆上能够被阳光照射的部位，如天窗、玻璃、以及暴露在太阳照射区间的车身区域等，优选是设置于车辆天窗上，由此能最大限度地接收太阳光线，积蓄太阳能。如图1所示，太阳能电池薄膜1连接于电源控制设备2，由电源控制设备2控制太阳能电池薄膜1的太阳能转化电能的功能。

图2示出了通常的CuInGaSe₂太阳能电池板的结构简图。太阳能电池板的作用是把太阳能按照一定效率转化为电能，根据需要可以使用市场上销售的柔性太阳能电池薄膜。

但是，通常的太阳能电池薄膜将太阳能转化而成的电能为电压不稳定/不连续状态。因此，本发明中使用电源控制设备2进行控制，可以将由太阳能电池薄膜1转化的电能稳压后储存于智能电源3。

本发明的电源控制设备2具有未图示的调节器，具有DCDC转化功能，能够把来自太阳能电池薄膜1的电压不稳定不连续的电能稳压至12～14V，进而输出至智能电源3储存起来。而且，如图1所示，电源控制设备2与智能电源3、太阳能电池薄膜2、整车发电机7、启动蓄电池4及整车用电负载5连接，具有切换功能，可以打开、关闭、切换启动蓄电池4和智能电源3的电源连接，支持智能电源3电量的充放电使用，能够控制调节向整车用电负载5输出的输出电压。

如图1所示，智能电源3经由电源控制设备2与整车发电机7及启动蓄电池4并联，并且与整车用电负载5串联。由此由电源控制设备2控制智能电源3与其他部件(太阳能电池薄膜1、整车发电机7、启动蓄电池4及整车用电负载5)的连接、智能电源3的充放电。

智能电源3主要用于存储来自太阳能电池薄膜1的电能，并且根据电源控制设备2而针对整车用电负载5供电、对启动蓄电池4充电等。智能电源3优选是小容量锂离子电池，支持9V～24V电源输出，电池容量优选为5Ah～80Ah，由此体积小、重量轻，便于在车辆上、尤其是发动机室等部位安装，无需占用车辆其他部件的空间。

此外，电源控制设备2还具有检测智能电源3的状态的电池传感器9(第一检测部)和检测启动蓄电池4的状态的电池传感器8(第二检测部)。需要说明的是，电池传感器8、9对电源电池的检测，包括：电量、电流、电压和电池健康度等。由此能够根据智能电源3、启动蓄电池4的状态精确地进行控制，提高控制准确度。

以下，根据图3～6说明本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态。

图3示出了本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态一的流程图。

当车辆处于正常行驶状态时，太阳能电池薄膜可以把照射到车辆上的太阳能转化为电能，经过电源控制设备的稳压后，智能电源储存电能；当智能电源3的电量充足(例如电池电量≥80％)时，电源控制设备2使智能电源3与启动蓄电池4并联，并提高输出电压至14V，降低整车发电设备的发电量，甚至断开发电设备，使智能电源储存的电能被整车消耗；当智能电源电量较低(例如电池电量＜10％)时，断开智能电源3与启动蓄电池4的并联连接，使智能电源3继续储存太阳能转化的电能。由此能够提高整车能量利用效率，降低整车能耗。

图4示出了本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态二的流程图。

当车辆处于熄火状态(发动机关闭)，而用户长时间使用整车电器系统功能(比如娱乐系统)时，电源控制设备2控制智能电源3与整车用电器连接，断开启动蓄电池4，优先消耗智能电源3的电量；当智能电源电量较低(例如电池电量＜10％)时，切换为启动蓄电池4与整车用电器的连接，此时可长时间维持车辆用电器工作，维持12V启动电源的良好的电量状态，避免馈电无法启动车辆。

图5示出了本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态三的流程图。

当车辆处于熄火状态(发动机关闭)但短时间放置时，智能电源已保持较高电量，用户在启动之前使用辅助功能，包括但不限于：夏季，远程控制空调通风功能工作，提前降低车内温度；冬季，远程控制风窗玻璃加热除霜，保持较好视野。

此时，电源控制设备2控制控制智能电源3与整车用电器连接，断开12V启动电源，优先消耗智能电源电量；当智能电源电量较低(例如电池电量＜10％)时，切换为12V启动电源与整车用电器的连接，此时可长时间维持车辆用电器工作，维持12V启动电源的良好的电量状态，避免馈电无法启动车辆。

图6示出了本发明一实施方式的智能电源管理系统的运行状态四的流程图。

当车辆处于熄火状态(发动机关闭)并长时间放置，在欲再次启动车辆时，由于整车静态功耗及12V启动蓄电池的电量自损耗导致12V启动蓄电池电量降低(例如电池电量＜80％)时，此时电源控制设备使智能电源3与启动蓄电池4并联，并提高智能电源3的电压至14V，使智能电源对12V启动蓄电池进行充电，直至12V启动蓄电池电量较高(例如电池电量≥95％)或者智能电源电量较低(例如电池电量＜10％)后，电源控制设备断开智能电源与12V启动电源连接。

由此能够保证12V启动蓄电池电量状态，提高12V启动蓄电池的寿命，避免馈电无法启动车辆。而且在这种功能保证下，整车静置状态会由设计标准的5～7周，延长至长期停放，避免12V启动蓄电池的周期性维护。

需要说明的是，关于上述智能电源的电量判定、启动蓄电池的电量判定，图3～6中仅是示例，可根据实际情况而设定。例如，在采用大容量智能电源的情况下，可以降低切断智能电源供电的阈值，即由电量的10％降低为5％。对于启动蓄电池的电量判定也是同样，根据蓄电池容量大小、整车用电负载等而更改设计。

综上所述，本发明提供一种利用太阳能的智能电源管理系统，天窗太阳能电池薄膜搜集并转化太阳能为电能，电源控制设备通过调节器将不稳定的电能转化为12V的电压对智能电源进行充电，同时，电源控制设备可以切换整车用电负载的电源输入(仅利用智能电源供电、或利用12V启动蓄电池与智能电源供电)，智能电源属于可以深度充电与放电的锂离子电池，或其他能满足深度放电与充电的电池类型。

由此，通过本发明的上述结构，可获得如下技术效果：

1.在晴朗天气下，静止或者行驶的车辆在外界环境中均可以转化太阳能，并存储至智能电源中，有效提高能源利用率；

2.在整车熄火状态下，辅助功能可以使用智能电源进行供电，减少车辆启动；支持客户长时间在熄火状态下使用车辆娱乐系统等功能，也可以支持车辆熄火状态下的远程低压功能，例如：空调通风，预加热玻璃除霜等；

3.在车辆长时间停放状态下，12V启动蓄电池会由于静态功耗及电池自损率而导致缓慢馈电，最终无法启动；在这个过程中，智能电源在电源控制设备的切换下会对12V启动蓄电池进行充电补电，避免蓄电池馈电发生；这种功能下，车辆停放时间可以从设计的5-6周可以无限期延长。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而且这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种汽车智能电源管理系统，其特征在于，包括：

智能电源，其与汽车发电机及启动蓄电池并联，并且与汽车电气设备串联；

太阳能电池薄膜，其设于车辆上能够被阳光照射的部位，将太阳能转化为电能；

电源控制设备，其与所述智能电源、所述太阳能电池薄膜、汽车发电机、启动蓄电池及汽车电气设备连接，所述电源控制设备进行控制，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

2.根据权利要求1所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述智能电源是电容容量为5Ah～80Ah的能够充放电的蓄电池。

3.根据权利要求2所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备具有调节器，能够将由所述太阳能电池薄膜转化的电能调节电压后储存于所述智能电源，并能够控制调节所述智能电源的输出电压。

4.根据权利要求3所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆运行状态下，在所述智能电源的电量为第一阈值以上时，使所述智能电源与所述汽车发电机及启动蓄电池并联导通，提高所述输出电压而对所述汽车电气设备进行供电；在所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述智能电源与所述汽车发电机及启动蓄电池的并联连接断开，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

5.根据权利要求3所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭而所述汽车电气设备运行的状态下，切断所述启动蓄电池与所述汽车电气设备的连接，仅由所述智能电源对所述汽车电气设备进行供电；在所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述启动蓄电池与所述汽车电气设备连接而断开所述智能电源与所述汽车电气设备的连接，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

6.根据权利要求3所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭后、再启动之前进行辅助控制时，切断所述启动蓄电池与所述汽车电气设备的连接，仅由所述智能电源对所述汽车电气设备进行供电，当所述智能电源的电量消耗至小于第二阈值时，使所述启动蓄电池与所述汽车电气设备连接而断开所述智能电源与所述汽车电气设备的连接，将由所述太阳能电池薄膜转化的电能储存于所述智能电源。

7.根据权利要求3所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备以如下方式进行控制：在车辆的发动机关闭而再次启动车辆时，当所述启动蓄电池的电量低于第三阈值时，使所述智能电源与所述启动蓄电池并联连接，对所述启动蓄电池进行充电。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述太阳能电池薄膜设置于车辆的天窗。

9.根据权利要求4～6中任一项所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备具有检测所述智能电源的电量的第一检测部，第一阈值为所述智能电源的容量的80％，第二阈值为所述智能电源的容量的10％。

10.根据权利要求7所述的汽车智能电源管理系统，其特征在于，

所述电源控制设备具有检测所述启动蓄电池的电量的第二检测部，所述第三阈值为所述启动蓄电池的容量的80％。