CN115214501A - 一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法 - Google Patents

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CN115214501A CN202210847662.7A CN202210847662A CN115214501A CN 115214501 A CN115214501 A CN 115214501A CN 202210847662 A CN202210847662 A CN 202210847662A CN 115214501 A CN115214501 A CN 115214501A
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Abstract

本发明提供了一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法，针对用电需求较大的车型，在原有单发电机供电基础上，新增一套发电机系统，用于支撑在车辆配置额外改装负荷的用电需求，相比于常规燃油车型，增加了新能源车使用的整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC，以及48V发电机BSG，新增此发电机组后，由整车控制器VCU控制预充DCDC及48V发电机BSG唤醒，实现对上装电池组的补充充电，并将此发电系统状态通过中央网关GW转发至组合仪表IC，进行相关显示提醒驾驶员当前此发电系统状态。该控制方法可在常规电能获取不足时，调用其他方式完善车辆电能需求，同时预先直流充电模块DCDC工作后可拉低48V发电机BSG发电时过大的瞬时电流，确保整车上电时输出电流的稳定。

Description

一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及燃油车发电机系统设计技术领域，具体涉及一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法。
背景技术
随着人们对用车的体验要求不断提升，传统的乘用车型能提供的生活舒适感已略显不足。车主对用车的期望，已不单单是出行工具，更是第二个“家”，车辆不仅需要行驶，还需要提供“家的温馨”，因此“家”的设施舒适感，是多口之家或旅游爱好者们所看重的。厢货式房车、拖车，甚至是商用改装车，对车辆行驶以外的功能是备受关注的。
在量产车辆基础上以外的装置搭载，统称为上装部件，属于车辆特殊要求，以旅行用房车为例，车厢依附整车动力，由车体燃油发动机及发电机带动全体电源供应。而常规的车辆单发电机，既要供给车辆驾驶舱电源，还需要提供上装用电器电能，此种情况下负荷较大，发电机易产生供能不足的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法，通过在原有燃油车发电机系统的基础上新增预先直流充电模块DCDC和48V发电机BSG，能够在车辆上装负载电能供应不足时，通过第二发电系统实现上装负载的续航。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种燃油车双发电机运行系统，包括整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC、48V发电机BSG、组合仪表模块IC和中央网关模块GW；所述整车控制器VCU用于唤醒预先直流充电模块DCDC和48V发电机BSG；所述预先直流充电模块DCDC用于间歇储能，当预先直流充电模块DCDC开始工作后，将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需电能；所述48V发电机BSG作为车辆的第二发电机，用于接收预先直流充电模块DCDC的电流并进行存储，车辆启动后，由整车发动机带动48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，以满足上装装置的用电需求；所述组合仪表模块IC用于显示整车当前的充电/放电状态，并向双发电机运行系统反馈故障信息；所述中央网关模块GW用于跨网段的信号转发。
所述组合仪表模块IC还设置有用于控制双发电机运行系统充电状态开启或关闭的按键开关。
一种如上述燃油车双发电机运行系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1.车辆正常运行时，整车控制器VCU实时采集电动附件继电器EG反馈的电压信号判断是否唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电；
步骤S2.若整车控制器VCU接收到电动附件继电器EG反馈的充电电压信号，则唤醒预先直流充电模块DCDC，并在整车上电时，控制预先直流充电模块DCDC将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需充电电能，对48V发电机BSG进行充电；若整车控制器VCU未接收到电动附件继电器EG反馈的电压信号，则预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG不进行运作；
步骤S3.所述48V发电机BSG充电完毕，且驾驶员按下“驻车充电允许”按键，整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S4.若车辆当前所处工况符合48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电的条件，则整车控制器VCU控制主继电器闭合，使48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S5.当48V发电机BSG对上装48V电池组充电完毕或驾驶员按下“驻车充电禁止”按键时，整车控制器VCU控制主继电器断开，使48V发电机BSG停止对上装48V电池组进行充电；
步骤S6.所述48V发电机BSG停止充电后，重新执行步骤S1~S2，对48V发电机BSG进行充电，以备下次充电使用。
具体的，步骤S1中所述整车控制器VCU唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电的条件为：①整车处于上电状态；②车辆蓄电池电量高于总存储电量的80%；③车辆蓄电池输出电压高于48V发电机BSG输出电压。
具体的，步骤S3中所述整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，所述整车控制器VCU对上装48V电池组的充电方式及对应的工况如下：
①车辆正常运行工况下：整车控制器VCU控制上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组进行充电；
②车辆驻车且发动机未启动的工况下：车辆通过外接充电线，通过220V公共充电桩对上装48V电池组进行充电；
③车辆发动机启动且上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组供电不足的工况下：整车控制器VCU控制48V发电机BSG对上装48V电池组进行补充充电。
本发明相对现有技术的有益效果：
1、本发明一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法，通过在原有燃油车发电机系统的基础上新增预先直流充电模块DCDC和48V发电机BSG，能够在车辆上装负载电能供应不足时，通过第二发电系统实现上装负载的续航。
2、本发明一种燃油车双发电机运行系统及其控制方法，新增的预先直流充电模块DCDC具备有预充功能，能够在整车上电，低压转高压过程中，输出电流至48V发电机BSG，拉低其输出的瞬时电流，稳定系统的电流输出。
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他的附图。
图1是本发明一种燃油车双发电机运行系统的组成结构示意图；
图2是本发明一种燃油车双发电机运行系统控制方法的流程图；
图3是本发明一种燃油车双发电机运行系统的低压回路框图；
图4是本发明一种燃油车双发电机运行系统的高压回路框图。
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、完整地描述，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作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：参见图1-4。
如图1所示，本发明提出了一种燃油车双发电机运行系统，包括整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC、48V发电机BSG、组合仪表模块IC和中央网关模块GW；车辆启动时，点火信号（ignition，以下简称IG）唤醒VCU，VCU控制继电器吸合，与DCDC、BSG建立通讯连接，发电系统开始工作，DCDC提供BSG初始信号及能量，待BSG稳定输出电流后，将工作状态反馈至DCDC，由DCDC统一汇总至VCU，实现监控和管理，并将工作、故障信息发送至GW，由GW实现跨网段转发至IC，进行对应信息显示，用于驾驶员了解当前发电系统状态。所述整车控制器VCU用于唤醒预先直流充电模块DCDC和48V发电机BSG；所述预先直流充电模块DCDC用于间歇储能，当预先直流充电模块DCDC开始工作后，将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需电能；所述48V发电机BSG作为车辆的第二发电机，用于接收预先直流充电模块DCDC的电流并进行存储，车辆启动后，由整车发动机带动48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，以满足上装装置的用电需求；所述组合仪表模块IC用于显示整车当前的充电/放电状态，并向双发电机运行系统反馈故障信息；所述中央网关模块GW用于跨网段的信号转发。
具体的，如图3、图4所示，图3为该系统低压回路部分：整车点火启动，IG电唤醒VCU，通过控制模块继电器CG，随之与DCDC，BSG建立通讯，进入工作状态，为保障对高压回路进行控制，VCU需回采继电器状态，确认是否正常，但主继电器连通后的反馈电流过大，VCU无法支撑，故通过控制附件继电器EG来实现主继电器的间接控制。图4为系统高压回路部分：高压回路分为整车部分及上装部分，在整车端，DCDC与BSG进入工作状态后，DCDC对BSG进行预充，给予初始高压，带动其运转，状态稳定后，VCU控制主继电器吸合。整车部分与上装部分高压电路连通，BSG电机开始给上装各用电设备及电池组进行电能补充，整个发电机组实现正常运转。所述整车控制器VCU用于唤醒预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG，主要的唤醒方式为继电器唤醒，此套唤醒模式参照新能源车型常用的CG继电器唤醒方式，唤醒不代表预充DCDC及48V发电机BSG立即开始使能工作，而是通过整车钥匙状态反馈，即车辆必须为上电状态，整车控制器VCU才可控制预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG工作；所述预先直流充电模块DCDC用于间歇储能，模块开始工作后，利用车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需电能，为48V发电机BSG支持后续补充上装电池包能量做准备，同时也防止48V发电机BSG放电量过大损坏电池组接电端口而进行的预先充电工作；所述48V发电机BSG用于实现车辆的第二发电机功能，原车第一发电机用于行车驾驶的常规电能来源，功率有限，无法满足诸如房车等上装大额用电的情况，48V发电机BSG专门设定为进行上装电池补电工作，48V发电机BSG接收预先直流充电模块DCDC的电流后，进行存储，车辆启动后，可由整车发动机带动48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，以此实现上装装置的用电需求，所述组合仪表模块IC用于显示整车充电放电过程状态，同时提示新系统的反馈的故障信息，并通过组合仪表模块IC的软开关按键进行新增系统充电状态的开启或关闭。
如图2所示，一种如上述燃油车双发电机运行系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1.车辆正常运行时，整车控制器VCU实时采集电动附件继电器EG反馈的电压信号判断是否唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电；
步骤S2.若整车控制器VCU接收到电动附件继电器EG反馈的充电电压信号，则唤醒预先直流充电模块DCDC，并在整车上电时，控制预先直流充电模块DCDC将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需充电电能，对48V发电机BSG进行充电；若整车控制器VCU未接收到电动附件继电器EG反馈的电压信号，则预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG不进行运作；
步骤S3.所述48V发电机BSG充电完毕，且驾驶员按下“驻车充电允许”按键，整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S4.若车辆当前所处工况符合48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电的条件，则整车控制器VCU控制主继电器闭合，使48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S5.当48V发电机BSG对上装48V电池组充电完毕或驾驶员按下“驻车充电禁止”按键时，整车控制器VCU控制主继电器断开，使48V发电机BSG停止对上装48V电池组进行充电；
步骤S6.所述48V发电机BSG停止充电后，重新执行步骤S1~S2，对48V发电机BSG进行充电，以备下次充电使用。
具体的，步骤S1中所述整车控制器VCU唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电的条件为：①整车处于上电状态；②车辆蓄电池电量高于总存储电量的80%；③车辆蓄电池输出电压高于48V发电机BSG输出电压。
进一步地，整车控制器VCU需要采集电动附件继电器EG反馈电压，以此判断是否应唤醒预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG，为最终实现48V发电机BSG向48V电池组电芯充电，需要闭合高压回路中的主继电器，而整车控制器VCU在低压回路中，且自身无高压输出脚位，故需要各类继电器驱动其他高压使能模块，电机附件继电器EG则成为带动主继电器的必要条件，若整车控制器VCU未收到电机附件继电器EG反馈电压，则判断主继电器未衔接完成，则预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG无需开始工作，避免电能损耗。
具体的，步骤S3中所述整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，所述整车控制器VCU对上装48V电池组的充电方式及对应的工况如下：
①车辆正常运行工况下：整车控制器VCU控制上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组进行充电；
②车辆驻车且发动机未启动的工况下：车辆通过外接充电线，通过220V公共充电桩对上装48V电池组进行充电；
③车辆发动机启动且上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组供电不足的工况下：整车控制器VCU控制48V发电机BSG对上装48V电池组进行补充充电。
进一步地，对于本发明的双发电机运行系统需新增一套单独的操作及提醒状态，而由于48V发电机BSG仅用于驻车情况下的对上装电池包的充电，故针对此系统的开启，组合仪表模块IC中有开关按键进行驻车充电“允许”及“禁止”选择，以免与市电充电方式冲突。关于故障提醒部分，首先，48V发电系统主要是为支持原车电能正常使用，共用同一套储电及放电系统，故相关的电池电量、充电电流、电压等都维持原信号状态。其次，新的故障状态体现为48V发电系统中的新零部件：整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC、发电机BSG，三类主要模块的故障在组合仪表模块IC显示屏上集中体现为“48V系统故障”。最后，由于48V发电机BSG属于皮带轮带动的发电机，针对皮带轮打滑情况，组合仪表模块IC对应设置有提醒“皮带打滑，请检查皮带”功能。
进一步地，对于本发明的双发电机运行系统对上装电能的能量管理方式为：整车控制VCU负责监控整个上装用电情况，例如，电池最大允许放电功率、母线电压/电流、电池荷电状态以及电芯单体电压。对于主要的充电方式，48V发电机及太阳能DCDC的充电效率，同样也会给予管控，防止过度充电而损坏电池包，而交直流转换DCAC的放电功率也被监控在内。一般地，整车控制器VCU监测到电池包电量低于一定值时，将停止其对上装用电器的电能输出，整车低电报警，但不影响车辆的正常行驶。
进一步地，本发明的双发电机运行系统中预先直流充电模块DCDC还能够起到保护电池的功能。通常情况下，车辆低压转高压过程中，在衔接的瞬间，会产生较大的冲击电流，而电池包BMS组件的通断由MOS管实现，该器件可通过的最大电流为200A，这对于衔接高压的冲击电流来说过小，故需要在此增设一个缓冲系统。预先直流充电模块DCDC作用由此体现，它可在整车上电时，输出电流至48V发电机BSG，拉低其输出的瞬时电流，确保整车上电时输出电流的稳定。
进一步地，整车控制VCU会全程监控预先直流充电模块DCDC的预充过程，以保证后续上装配件运转正常。整车控制器VCU会实时监测电池包BMS母线电压信号和48V发电机BSG的电压信号，使两者趋于同步，预充完成后，整车控制器VCU才会实现主继电器的闭合，使48V发电机BSG对电池包BMS进行电压输出。
综上所述，本发明燃油车双发电机运行系统及其控制方法，针对用电需求较大的乘用/商用车型，其在原有燃油车单发电机供电基础上，新增一套发电机系统，用于支撑在车辆配置额外改装负荷的用电需求，尤其是房车或上装改造商用车等损耗电能且需一定长途行驶能力的实用车型，相比于常规燃油车型，增加了新能源车使用的整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC，以及48V发电机BSG，新增此发电机组后，由整车控制器VCU控制预充DCDC及48V发电机BSG唤醒，实现对上装电池组的补充充电，可在常规电能获取不足时，调用其他方式完善车辆电能需求。同时预先直流充电模块DCDC工作后可拉低48V发电机BSG发电时过大的瞬时电流，确保整车上电时输出电流的稳定。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (5)

1.一种燃油车双发电机运行系统，其特征在于，包括整车控制器VCU、预先直流充电模块DCDC、48V发电机BSG、组合仪表模块IC和中央网关模块GW；所述整车控制器VCU用于唤醒预先直流充电模块DCDC和48V发电机BSG；所述预先直流充电模块DCDC用于间歇储能，当预先直流充电模块DCDC开始工作后，将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需电能；所述48V发电机BSG作为车辆的第二发电机，用于接收预先直流充电模块DCDC的电流并进行存储，车辆启动后，由整车发动机带动48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，以满足上装装置的用电需求；所述组合仪表模块IC用于显示整车当前的充电/放电状态，并向双发电机运行系统反馈故障信息；所述中央网关模块GW用于跨网段的信号转发。
2.根据权利要求1所述的一种燃油车双发电机运行系统，其特征在于，所述组合仪表模块IC还设置有用于控制双发电机运行系统充电状态开启或关闭的按键开关。
3.一种如权利要求1-2所述的燃油车双发电机运行系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.车辆正常运行时，整车控制器VCU实时采集电动附件继电器EG反馈的电压信号判断是否唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电；
步骤S2.若整车控制器VCU接收到电动附件继电器EG反馈的充电电压信号，则唤醒预先直流充电模块DCDC，并在整车上电时，控制预先直流充电模块DCDC将车辆蓄电池电能转换成48V发电机BSG所需充电电能，对48V发电机BSG进行充电；若整车控制器VCU未接收到电动附件继电器EG反馈的电压信号，则预先直流充电模块DCDC及48V发电机BSG不进行运作；
步骤S3.所述48V发电机BSG充电完毕，且驾驶员按下“驻车充电允许”按键，整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S4.若车辆当前所处工况符合48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电的条件，则整车控制器VCU控制主继电器闭合，使48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电；
步骤S5.当48V发电机BSG对上装48V电池组充电完毕或驾驶员按下“驻车充电禁止”按键时，整车控制器VCU控制主继电器断开，使48V发电机BSG停止对上装48V电池组进行充电；
步骤S6.所述48V发电机BSG停止充电后，重新执行步骤S1~S2，对48V发电机BSG进行充电，以备下次充电使用。
4.根据权利要求3所述的燃油车双发电机运行系统控制方法，其特征在于，步骤S1中所述整车控制器VCU唤醒预先直流充电模块DCDC对48V发电机BSG进行充电的条件为：①整车处于上电状态；②车辆蓄电池电量高于总存储电量的80%；③车辆蓄电池输出电压高于48V发电机BSG输出电压。
5.根据权利要求3所述的燃油车双发电机运行系统控制方法，其特征在于，步骤S3中所述整车控制器VCU根据电动附件继电器EG反馈的电压信号判断车辆当前所处的工况，确定是否通过48V发电机BSG对上装48V电池组进行充电，所述整车控制器VCU对上装48V电池组的充电方式及对应的工况如下：
①车辆正常运行工况下：整车控制器VCU控制上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组进行充电；
②车辆驻车且发动机未启动的工况下：车辆通过外接充电线，通过220V公共充电桩对上装48V电池组进行充电；
③车辆发动机启动且上装太阳能DCDC模块对上装48V电池组供电不足的工况下：整车控制器VCU控制48V发电机BSG对上装48V电池组进行补充充电。
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