CN113555928A - 一种车载电源闭环管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车电源管理领域，特别涉及一种车载电源闭环管理系统，包括LIN总线和通过LIN总线建立通讯网络的电源管理控制器、电池传感器、发电机模块、网管；电源管理控制器为主机节点；系统包括以下工作步骤：S1、电源管理控制器采集车辆参数信息；S2、电源管理控制器对采集的信息进行处理；S3、根据信息处理结果电源管理器控制发电机的输出功率。本发明的有益效果在于：本发明提出的一种车载电源闭环管理系统通过建立功率分配函数计算得到最优电池功率进而计算出对应的发电机的输出电压，实现根据蓄电池状态和车辆运行状态来调节发电机输出电压，并且可以对蓄电池进行监控，使得车辆蓄电池的寿命提高的同时降低了车辆的能耗。

Description

一种车载电源闭环管理系统
技术领域
本发明涉及汽车电源管理领域，特别涉及一种车载电源闭环管理系统。
背景技术
车载电源系统主要由发电机和蓄电池构成，汽车在点火时，由蓄电池向起动机供电，起动机带动发动机运转；发动机启动后，通过皮带带动发电机运转，此时发电机为整车用电设备供电。当前大部分汽车的电源系统为开环控制系统，发电机的电压不会因为蓄电池的过充或过放而变化。车载发电机始终以默认电压为整车供电，在这过程中，如果蓄电池的电量充足还继续充电的话，会造成蓄电池过充，严重会导致蓄电池寿命大大降低。另外，在汽车熄火时，蓄电池为整车的用电设备提供电能，由于放电过程也为开环控制，无法实时监控蓄电池的状态，若蓄电池的当前剩余电量不足以支持汽车的下次启动，会影响汽车的使用性能。
发明内容
为了解决背景技术中开环电源管理系统的不足，本发明提供了一种车载电源闭环管理系统，具体方案如下：
一种车载电源闭环管理系统，包括LIN总线和通过LIN总线建立通讯网络的电源管理控制器、电池传感器、发电机模块、网关；电源管理控制器为主机节点；系统包括以下工作步骤：
S1、电源管理控制器采集车辆参数信息；
S2、电源管理控制器对采集的信息进行处理；
S3、根据信息处理结果电源管理器控制发电机的输出功率。
具体地说，还包括车载硬件设备，车载硬件设备通过CAN总线与网关连接，车载硬件设备包括EMS、BCM。
具体地说，所述车辆参数信息包括蓄电池的电流、蓄电池的电压、发动机的转速、发动机的扭矩、用电负载开关信息。
具体地说，所述发电机模块包括发电机和发电机调节器，发电机调节器为可调节发电机输出电压的发电机调节器。
具体地说，步骤S2具体为：
S2.1、根据BCM的用电负载开关状态信息将用电负载功率需求分为多个档位，建立用电负载功率集合
Figure BDA0003162319410000021
为第i个档位的用电负载功率；
S2.2、根据电池传感器采集的信息计算SOC(t)后计算电池功率范围；
Figure BDA0003162319410000022
Figure BDA0003162319410000023
Figure BDA0003162319410000024
为初始协态变量，ui为第i个档位下的电池功率，
Figure BDA0003162319410000025
为电池工作区间系数，PB_min、PB_max分别为蓄电池(3)最大最大充电功率和最大放电功率，PG_max为发电机最大输出功率。
具体地说，步骤S3具体为：
S3.1、读取步骤S2计算得到的PL、SOC(t)、电池功率范围；
S3.2、根据计算得到的
Figure BDA0003162319410000026
SOC(t)和EMS(8)采集的发动机的转速n(t)和转矩T(t)信号，计算电池功率ui对应的哈密顿函数Hi；
Figure BDA0003162319410000027
Figure BDA0003162319410000028
其中
Figure BDA0003162319410000029
为发动机燃油消耗率，x为SOC，u为电池功率，t为时间；
S3.3、选择最优蓄电池功率；
u*＝argmin{H1,H2，……,Hn}；
S3.4根据最优蓄电池功率计算发电机输出功率；
Figure BDA0003162319410000031
PG＝PG(n,VG)；其中n为发电机转速，VG为发电机输出电压；
电源管理控制器将发电机电压调节信号送入LIN消息发送队列。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提出的一种车载电源闭环管理系统通过建立功率分配函数计算得到最优电池功率进而计算出对应的发电机的输出电压，实现根据蓄电池状态和车辆运行状态来调节发电机输出电压，并且可以对蓄电池进行监控，使得车辆蓄电池的寿命提高的同时降低了车辆的能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明流程图。
图中标识具体为：
1、电源管理控制器；2、发电机；3、蓄电池；4、电池传感器；5发电机调节器；6、网关；7、BCM；8、EMS。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种车载电源闭环管理系统，包括LIN总线和通过LIN总线建立通讯网络的电源管理控制器1、电池传感器4、发电机模块、网关6；电源管理控制器1为主机节点；系统包括以下工作步骤：
S1、电源管理控制器1采集车辆参数信息；
S2、电源管理控制器1对采集的信息进行处理；
S3、根据信息处理结果电源管理器控制发电机2的输出功率。
还包括车载硬件设备，车载硬件设备通过CAN总线与网关6连接，车载硬件设备包括EMS8、BCM7。
所述车辆参数信息包括蓄电池3的电流、蓄电池3的电压、发动机的转速、发动机的扭矩、用电负载开关信息。
所述发电机模块包括发电机2和发电机调节器5，发电机调节器5为可调节发电机2输出电压的发电机调节器5。
步骤S2具体为：
S2.1、根据BCM7的用电负载开关状态信息将用电负载功率需求分为多个档位，建立用电负载功率集合
Figure BDA0003162319410000041
为第i个档位的用电负载功率；
S2.2、根据电池传感器4采集的信息计算SOC(t)后计算电池功率范围；
Figure BDA0003162319410000042
Figure BDA0003162319410000043
Figure BDA0003162319410000044
为初始协态变量，ui为第i个档位下的电池功率，
Figure BDA0003162319410000045
为电池工作区间系数，PB_min、PB_max分别为蓄电池3最大最大充电功率和最大放电功率，PG_max为发电机2最大输出功率。
步骤S3具体为：
S3.1、读取步骤S2计算得到的PL、SOC(t)、电池功率范围；
S3.2、根据计算得到的
Figure BDA0003162319410000051
SOC(t)和EMS(8)采集的发动机的转速n(t)和转矩T(t)信号，计算电池功率ui对应的哈密顿函数Hi；
Figure BDA0003162319410000052
Figure BDA0003162319410000053
其中
Figure BDA0003162319410000054
为发动机燃油消耗率，x为SOC，u为电池功率，t为时间；
S3.3、选择最优蓄电池3功率；
u*＝argmin{H1,H2,……,Hn}；
S3.4根据最优蓄电池3功率计算发电机2输出功率；
Figure BDA0003162319410000055
PG＝PG(n,VG)；其中n为发电机2转速，VG为发电机2输出电压；
电源管理控制器1将发电机2电压调节信号送入LIN消息发送队列。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，包括LIN总线和通过LIN总线建立通讯网络的电源管理控制器(1)、电池传感器(4)、发电机模块、网关(6)；电源管理控制器(1)为主机节点；系统包括以下工作步骤：
S1、电源管理控制器(1)采集车辆参数信息；
S2、电源管理控制器(1)对采集的信息进行处理；
S3、根据信息处理结果电源管理器控制发电机(2)的输出功率。
2.根据权利要求1所述的一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，还包括车载硬件设备，车载硬件设备通过CAN总线与网关(6)连接，车载硬件设备包括EMS(8)、BCM(7)。
3.根据权利要求1所述的一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，所述车辆参数信息包括蓄电池(3)的电流、蓄电池(3)的电压、发动机的转速、发动机的扭矩、用电负载开关信息。
4.根据权利要求1所述的一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，所述发电机模块包括发电机(2)和发电机调节器(5)，发电机调节器(5)为可调节发电机(2)输出电压的发电机调节器(5)。
5.根据权利要求1所述的一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，步骤S2具体为：
S2.1、根据BCM(7)的用电负载开关状态信息将用电负载功率需求分为多个档位，建立用电负载功率集合
Figure FDA0003162319400000011
Figure FDA0003162319400000012
为第i个档位的用电负载功率；
S2.2、根据电池传感器(4)采集的信息计算SOC(t)后计算电池功率范围；
Figure FDA0003162319400000013
Figure FDA0003162319400000014
Figure FDA0003162319400000021
为初始协态变量，ui为第i个档位下的电池功率，
Figure FDA0003162319400000022
为电池工作区间系数，PB_min、PB_max分别为蓄电池(3)最大最大充电功率和最大放电功率，PG_max为发电机(2)最大输出功率。
6.根据权利要求1所述的一种车载电源闭环管理系统，其特征在于，步骤S3具体为：
S3.1、读取步骤S2计算得到的PL、SOC(t)、电池功率范围；
S3.2、根据计算得到的
Figure FDA0003162319400000023
SOC(t)和EMS(8)采集的发动机的转速n(t)和转矩T(t)信号，计算电池功率ui对应的哈密顿函数Hi；
Figure FDA0003162319400000024
Figure FDA0003162319400000025
其中
Figure FDA0003162319400000026
为发动机燃油消耗率，x为SOC，u为电池功率，t为时间；
S3.3、选择最优蓄电池(3)功率；
u*＝argmin{H1,H2,……,Hn}；
S3.4根据最优蓄电池(3)功率计算发电机(2)输出功率；
Figure FDA0003162319400000027
PG＝PG(n,VG)；其中n为发电机(2)转速，VG为发电机(2)输出电压；
电源管理控制器(1)将发电机(2)电压调节信号送入LIN消息发送队列。
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