CN111396225B - 一种商用车用bsg电机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种商用车用BSG电机控制系统，涉及新能源汽车技术领域，其包括发动机、48V系统、48V车用电器和控制器；48V系统包括相互串联的48V电池和BSG电机；48V车用电器与48V电池并联；控制器与48V系统和发动机均相连；同时，控制器用于：在起步时，通过控制48V电池输出功率，以使BSG电机运转，并通过BSG电机驱动发动机输出动力；在加速时，控制BSG电机加速运转，以提高发动机输出的动力；在刹车时，通过控制发动机反向驱动BSG电机，以使BSG电机给48V车用电器供电。解决了BSG起动扭矩不足、48V转24V直流降压器技术不成熟的问题，实现了48V系统在商用车上的应用，达到节油低成本的目的。

Description

一种商用车用BSG电机控制系统
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种商用车用BSG电机控制系统。
背景技术
迫于国家环保法规和市场油耗指标的压力，新能源技术在商用车领域的应用已初见端倪，主要包括纯电动技术和混合动力技术，而且均涉及高压系统的介入。由于物流牵引车、渣土车、中型载货车等商用车均需要长时间大动力输出，高压系统的相对的动力不足和价格昂贵限制了其在商用车市场的应用。
中国专利文献201520357631.9公开了一种商用车双电压混合电源系统，该专利的蓄电池、发电机和起动机都是24V，通过一个DCDC转换出12V给发动机ECU和仪表供电。用来解决将12V的发动机ECU用于24V车辆，采用此双电压架构，可以降低成本和开发周期。由于起动机和蓄电池是24V，需要在原12V系统的发动机上重新匹配开发24V起动机，增加开发成本。
现有的48V系统成本较低，而且实现了汽车启停、动力辅助、刹车能量回收、扩展启停等功能，可有效提高燃油效率，该技术已经在部分乘用车上批量应用，能够平均节油8-10％。乘用车中的48V系统包括48V电池、BSG电机、逆变器、48V转12V直流降压器和12V电池。但是由于商用车用电为24V，市场上未见成熟的48V转24V直流降压器，而且BSG电机功率太小，导致起动扭矩不足，因此限制了48V系统在商用车领域的应用，无法实现节油低成本的目的。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种商用车用BSG电机控制系统，解决了BSG起动扭矩不足、48V转24V直流降压器技术不成熟的问题，实现了48V系统在商用车上的应用，达到节油低成本的目的。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种商用车用BSG电机控制系统，其包括：
发动机；
48V系统，其包括相互串联的48V电池和BSG电机；
48V车用电器，其与所述48V电池并联；
控制器，其与所述48V系统和所述发动机均相连；同时，
所述控制器用于：
在起步时，通过控制所述48V电池输出功率，以使所述BSG电机运转，并通过所述BSG电机驱动所述发动机输出动力；
在加速时，控制所述BSG电机加速运转，以提高所述发动机输出的动力；
在刹车时，通过控制所述发动机反向驱动所述BSG电机，以使所述BSG电机给所述48V车用电器供电。
在上述方案的基础上，在刹车时，所述控制器还用于：
当所述48V电池的电量低于阈值时，控制所述BSG电机给所述48V电池充电。
在上述方案的基础上，所述控制器还用于：
当所述发动机停止运转时，控制所述48V电池给所述48V车用电器供电。
在上述方案的基础上，该BSG电机控制系统还包括：
24V系统，其包括相互串联的24V电池和发电机；
24V车用电器，其与所述24V电池并联；
所述控制器与所述24V系统连接，并用于：
当所述发动机处于高效运转状态时，接通所述发电机的励磁电流，控制所述发电机给所述24V车用电器供电；
当所述发动机处于低效运转状态时，断开所述发电机的励磁电流，并通过控制所述24V电池输出功率，给所述24V车用电器供电。
在上述方案的基础上，所述发动机的高效运转状态为：所述发动机的转速为900～1500r/min，且所述发动机的扭矩为1300～2200N·m；
所述发动机的低效运转状态为：所述发动机的转速不为900～1500r/min，或者，所述发动机的扭矩不为1300～2200N·m。
在上述方案的基础上，所述24V车用电器包括24V仪表盘。
在上述方案的基础上，所述48V车用电器包括48V电动空调压缩机。
在上述方案的基础上，所述BSG电机通过皮带与所述发动机的曲轴小轮连接。
在上述方案的基础上，所述48V电池为锂电池或48VAGM电池。
在上述方案的基础上，所述控制器为发动机控制组件EECU或者车辆控制组件VECU。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
在商用车起步时，发出起步指令，控制器接受该起步指令，控制器与48V电池连接，并通过控制48V电池输出功率，以驱动BSG电机运转，并通过BSG电机将起动力矩传递给发动机，以驱动发动机输出动力，从而起到辅助发动机起动的作用，通过48V电池来驱动BSG电机运转，改善了BSG电机功率过小，无法适用在商用车领域的局限，实现了48V系统在商用车领域的应用。在商用车加速时，踩下油门踏板发出加速指令，控制器接受该加速指令，通过控制48V电池输出更大的功率，以驱动BSG电机加速运转，从而将更大的力矩传递给发动机，以提高发动机输出的动力，实现行车助力的作用。在商用车刹车时，踩下刹车踏板发出刹车指令时，控制器接受该刹车指令，控制发动机关闭，发动机在关闭过程中会反向转动直至停止转动，发动机在反向转动过程中会反向驱动BSG电机，BSG电机反向运转，并直接给48V车用电器供电，从而实现发动机制动能量回收的目的。而且本发明的48V系统无需48V转24V直流降压器，就能实现48V系统给48V车用电器的供电，使得48V系统能适用于商用车领域，大大增加了商用车的节能节油的目的。
附图说明
图1为本发明实施例中一种商用车用BSG电机控制系统的结构示意图。
图中：1-发动机，2-48V系统，20-48V电池，21-BSG电机，3-48V车用电器，4-控制器，5-24V系统，50-24V电池，51-发电机，6-24V车用电器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
实施例1：
参见图1所示，本发明实施例提供一种商用车用BSG电机控制系统，其包括发动机1、48V系统2、48V车用电器3和控制器4，48V系统2包括相互串联的48V电池20和BSG电机21，48V电池20和BSG电机21通过低压线束串联，BSG电机21为48VBSG电机，其内置有电机控制器MCU及逆变器ACDC，BSG电机的起动功率在5-20KW，起动扭矩在20-80Nm。48V车用电器3与48V电池20通过低压线束并联；控制器4与48V系统2和发动机1均相连；同时，控制器4用于：
在商用车起步时，发出起步指令，控制器4接受该起步指令，控制器4与48V电池20连接，并通过控制48V电池20输出功率，以驱动BSG电机21运转，并通过BSG电机21将起动力矩传递给发动机1，以驱动发动机1输出动力，从而起到辅助发动机1起动的作用，通过48V电池20来驱动BSG电机21运转，改善了BSG电机21功率过小，无法适用在商用车领域的局限，低成本地实现了48V系统2在商用车领域的应用。
在商用车加速时，踩下油门踏板发出加速指令，控制器4接受该加速指令，通过控制48V电池20输出更大的功率，以驱动BSG电机21加速运转，从而将更大的力矩传递给发动机1，以提高发动机1输出的动力，实现行车助力的作用。
在商用车刹车时，踩下刹车踏板发出刹车指令时，控制器4接受该刹车指令，控制发动机1关闭，发动机1在关闭过程中会反向转动直至停止转动，发动机1在反向转动过程中会反向驱动BSG电机21，BSG电机21反向运转，并直接给48V车用电器3供电，从而实现发动机1制动能量回收的目的。而且本发明的48V系统2无需48V转24V直流降压器，就能实现48V系统2给48V车用电器3的供电，使得48V系统2能适用于商用车领域，大大增加了商用车的节能节油的目的。
本发明的商用车用BSG电机控制系统的工作原理为：
在商用车起步时，发出起步指令，控制器4接受该起步指令，控制器4与48V电池20连接，并通过控制48V电池20输出功率，以驱动BSG电机21运转，并通过BSG电机21将起动力矩传递给发动机1，以驱动发动机1输出动力，从而起到辅助发动机1起动的作用，通过48V电池20来驱动BSG电机21运转，改善了BSG电机21功率过小，无法适用在商用车领域的局限，实现了48V系统2在商用车领域的应用。在商用车加速时，踩下油门踏板发出加速指令，控制器4接受该加速指令，通过控制48V电池20输出更大的功率，以驱动BSG电机21加速运转，从而将更大的力矩传递给发动机1，以提高发动机1输出的动力，实现行车助力的作用。在商用车刹车时，踩下刹车踏板发出刹车指令时，控制器4接受该刹车指令，控制发动机1关闭，发动机1在关闭过程中会反向转动直至停止转动，发动机1在反向转动过程中会反向驱动BSG电机21，BSG电机21反向运转，并直接给48V车用电器3供电，从而实现发动机1制动能量回收的目的。而且本发明的48V系统2无需48V转24V直流降压器，就能实现48V系统2给48V车用电器3的供电，使得48V系统2能适用于商用车领域，大大增加了商用车的节能节油的目的。而且48V车用电器3可直接取电于48V电池20或BSG电机21，因此48V车用电器3可为高压用电电器。
实施例2：
本发明实施例2的基本内容同实施例1，不同之处在于：
在商用车刹车时，踩下刹车踏板发出刹车指令时，控制器4接受该刹车指令，控制器4还用于：检测48V电池20的电量，当48V电池20的电量低于阈值(例如20％)时，控制BSG电机21给48V电池20充电，以保证48V电池20的正常工作。
实施例3：
本发明实施例3的基本内容同实施例1，不同之处在于：
控制器4还用于：
当踩下刹车踏板直至发动机1完全停止运转时，发动机1不再反向驱动BSG电机21，此时控制48V电池20给48V车用电器3供电，从而实现停车供电的目的。
实施例4：
本发明实施例4的基本内容同实施例1，不同之处在于：
本发明实施例4的BSG电机控制系统还包括24V系统5和24V车用电器6，24V系统5包括相互串联的24V电池50和发电机51，24V电池50和发电机51通过低压线束串联，发电机51的额定电流为70～150A，发电机51连接有发电机控制器，并通过发电机控制器控制，发电机51与发电机控制器集成装配于发电机位置；24V车用电器6与24V电池50通过低压线束并联；控制器4与24V系统5连接，并用于：当发动机1处于高效运转状态时，控制发电机控制器接通发电机51的励磁电流，发电机51发电，并给24V车用电器6供电；当发动机1处于低效运转状态时，控制发电机控制器断开发电机51的励磁电流，保证发电机51不再运转，从而减轻发动机1的负载，达到节油目的，并通过控制24V电池50输出功率，直接给24V车用电器6供电，实现行车发电的目的。
本发明实施例4的BSG电机控制系统的48V系统2中的BSG电机21和24V系统5中的发电机51协同工作，48V车用电器3和24V车用电器6并存，极大减小发动机运转的负载，达到节油的目的。
实施例5：
本发明实施例5的基本内容同实施例4，不同之处在于：
本发明实施例5的发动机1的高效运转状态为：发动机1的转速为900～1500r/min，且发动机1的扭矩为1300～2200N·m；发动机1的低效运转状态为：发动机1的转速不为900～1500r/min，或者，发动机1的扭矩不为1300～2200N·m。当控制器4接收到发动机1的转速处于900～1500r/min，且扭矩处于1300～2200N·m时，判断发动机1处于高效运转状态，控制器4与发电机控制器连接，来控制发电机控制器调节励磁电流促使发电机51发电；当控制器4接收到发动机1的转速不处于900～1500r/min，或扭矩不处于1300～2200N·m时，判断在发动机1处于低效运转状态，控制器4控制发电机控制器调节励磁电流，保证发电机51不运转，从而减轻发动机1负载，达到节油目的。
优选的，24V车用电器6包括但不限于24V仪表盘和发电机控制器。
优选的，48V车用电器3包括但不限于48V电动空调压缩机，BSG电机21布置于48V电动空调压缩机的位置，48V电动空调压缩机不仅可以为BSG电机21提供布置空间，而且48V电动空调压缩机在驻车状态也可以使用，提供了一种驻车空调的使用方案。
实施例6：
本发明实施例6的基本内容同实施例1，不同之处在于：
本发明实施例6的BSG电机21通过皮带与发动机1的曲轴小轮连接。在商用车起步时，发出起步指令，控制器4接受该起步指令，控制器4与48V电池20连接，并通过控制48V电池20输出功率，以驱动BSG电机21运转，控制BSG电机21通过皮带将起动力矩传递给发动机1的曲轴小轮，从而将起动力矩传递给发动机1，起到辅助发动机1起动的作用。在商用车加速时，踩下油门踏板发出加速指令，控制器4接受该加速指令，通过控制48V电池20输出更大的功率，以驱动BSG电机21加速运转，通过皮带将更大的力矩通过曲轴小轮传递给发动机1，以提高发动机1输出的动力，实现行车助力的作用。在商用车刹车时，踩下刹车踏板发出刹车指令时，控制器4接受该刹车指令，控制发动机1关闭，发动机1在关闭过程中会反向转动直至停止转动，发动机1在反向转动过程中，曲轴小轮反向旋转，反向拖动BSG电机21，BSG电机21反向运转，并直接给48V车用电器3供电，从而实现发动机1制动能量回收的目的。
进一步的，48V电池20为锂电池或48VAGM电池，其容量为80-150AH。
优选的，控制器4为发动机控制组件EECU或者车辆控制组件VECU。直接通过商用车的发动机控制组件EECU或者车辆控制组件VECU接受各48V车用电器3和24V车用电器6的接通指令，可控制48V系统2和24V系统5选择性向48V车用电器3和24V车用电器6进行充电，实现整车用电平衡。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，其包括：
发动机(1)；
48V系统(2)，其包括相互串联的48V电池(20)和BSG电机(21)；
48V车用电器(3)，其与所述48V电池(20)并联；
控制器(4)，其与所述48V系统(2)和所述发动机(1)均相连；同时，
所述控制器(4)用于：
在起步时，通过控制所述48V电池(20)输出功率，以使所述BSG电机(21)运转，并通过所述BSG电机(21)驱动所述发动机(1)输出动力；
在加速时，控制所述BSG电机(21)加速运转，以提高所述发动机(1)输出的动力；
在刹车时，通过控制所述发动机(1)反向驱动所述BSG电机(21)，以使所述BSG电机(21)给所述48V车用电器(3)供电；
该BSG电机控制系统还包括：
24V系统(5)，其包括相互串联的24V电池(50)和发电机(51)；
24V车用电器(6)，其与所述24V电池(50)并联；
所述控制器(4)与所述24V系统(5)连接，并用于：
当所述发动机(1)处于高效运转状态时，接通所述发电机(51)的励磁电流，控制所述发电机(51)给所述24V车用电器(6)供电；
当所述发动机(1)处于低效运转状态时，断开所述发电机(51)的励磁电流，并通过控制所述24V电池(50)输出功率，给所述24V车用电器(6)供电。
2.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，在刹车时，所述控制器(4)还用于：
当所述48V电池(20)的电量低于阈值时，控制所述BSG电机(21)给所述48V电池(20)充电。
3.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述控制器(4)还用于：
当所述发动机(1)停止运转时，控制所述48V电池(20)给所述48V车用电器(3)供电。
4.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述发动机(1)的高效运转状态为：所述发动机(1)的转速为900～1500r/min，且所述发动机(1)的扭矩为1300～2200N·m；
所述发动机(1)的低效运转状态为：所述发动机(1)的转速不为900～1500r/min，或者，所述发动机(1)的扭矩不为1300～2200N·m。
5.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述24V车用电器(6)包括24V仪表盘。
6.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述48V车用电器(3)包括48V电动空调压缩机。
7.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述BSG电机(21)通过皮带与所述发动机(1)的曲轴小轮连接。
8.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述48V电池(20)为锂电池或48VAGM电池。
9.如权利要求1所述的商用车用BSG电机控制系统，其特征在于，所述控制器(4)为发动机控制组件EECU或者车辆控制组件VECU。
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