CN204068363U - 用于启停技术的双蓄电池供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于启停技术的双蓄电池供电电路，其包括发电机、启动机、车载常规负载、车载敏感负载以及依次与发电机电连接的铅酸电池和锂离子电池包，铅酸电池与启动机和车载常规负载形成第一供电回路，锂离子电池包与车载敏感负载形成第二供电回路；第一供电回路和第二供电回路之间串接有第一MOSFET开关和第二MOSFET开关，第一MOSFET开关和第二MOSFET开关的驱动端与一控制电路电连接，铅酸电池和锂离子电池包均依次经由电阻分压电路和电压跟随器与控制电路电连接。本实用新型将传统铅酸电池与锂离子电池包组合使用，能保证发动机启动过程中各用电设备正常工作、提高启停能力、节约电能并能减少燃油消耗。

Description

用于启停技术的双蓄电池供电电路

技术领域

本实用新型涉及混合动力车辆供电系统，具体的说是一种用于启停技术的双蓄电池供电电路。

背景技术

传统车辆在道路拥堵或是在等红灯的时候，虽然车子没有前进，但发动机依然维持在怠速状态，通过启停技术的应用可以应对这一怠速工况的燃油消耗。所谓启停技术是通过判断车辆、发动机状态，在条件满足时（车辆停止、开启驻车制动、空调关闭等），控制发动机自动熄火，减少燃油消耗，当系统判断驾驶员将要驾驶车辆行驶时，则自动启动发动机。简单来说，启停技术就是在临时停车（例如等红灯）的时候，自动熄火，当需要继续前进的时候，系统自动启动发动机的一套技术。启停技术投入小，减排明显，已在汽车使用中得到了大力推广和应用，但频繁的启停限制了汽车其他用电装置的运行，影响了车厢内舒适性，严重时可能会因蓄电池电量较低造成起动机启动困难。

汽车上用电设备所需的电能由发电机和蓄电池两个电源提供，发电机由汽车发动机带动给蓄电池充电，其一般附有调压器、控制器等装置，以保证电压等参数稳定，发动机成功启动之前由蓄电池为各用电设备供电。

在专利号为200820157523.7的中国专利中公开了一种汽车电气系统，如附图1所示，其包括启动机、蓄电池、发电机、汽车用的各种用电器件、电气系统控制器和DC/DC直流变换器，蓄电池包括启动型蓄电池超级电容和供电型蓄电池铅酸蓄电池，超级电容为启动机供电，超级电容与起动机并联构成启动回路，铅酸蓄电池为其他用电电器供电，铅酸蓄电池与其他用电器件并联组成供电回路，电气系统控制器连接在启动回路和供电回路之间。电器系统控制器将启动回路和供电回路相互隔离，并控制汽车在尽可能短的时间内对超级电容再充电，如果铅酸蓄电池电量不足，电气系统控制器将启动回路与供电回路暂时连接起来，以便利用电量充足的超级电容支撑整个电气系统。该电气系统存在如下缺点：

1）系统中作为启动型蓄电池的超级电容不仅体积大价格高，由于内阻太小瞬时放出电流较大，造成电池管理方面困难，安全性相对较低；

2）铅酸电池为除启动机以外的其他所有用电设备供电，电池负载过多且电压不稳定，无法确保对电压敏感的用电设备的正常运行，存在用电安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于启停技术的双蓄电池供电电路，该供电电路将传统铅酸电池与锂离子电池包组合使用，能保证发动机启动过程中各用电设备正常工作、提高启停能力、节约电能并减少燃油消耗。

为解决上述技术问题，本实用新型的用于启停技术的双蓄电池供电电路包括发电机、启动机、车载常规负载、车载敏感负载，其结构特点是该供电电路还包括依次与发电机电连接的铅酸电池和锂离子电池包，铅酸电池与启动机和车载常规负载形成第一供电回路，锂离子电池包与车载敏感负载形成第二供电回路；第一供电回路和第二供电回路之间串接有第一MOSFET开关和第二MOSFET开关，两个MOSFET开关内的二极管背靠背串联，第一MOSFET开关和第二MOSFET开关的驱动端与一控制电路电连接，该控制电路与点火开关和发动机转速传感器电连接，铅酸电池和锂离子电池包均依次经由电阻分压电路和电压跟随器与控制电路电连接。

所述车载常规负载包括雨刮、蜂鸣器、照明设备和风扇。

所述车载敏感负载包括影音系统、车载仪表、车载传感器、整车控制器和发动机控制器。

两个MOSFET开关的源极相连接，第一MOSEFT开关的漏极与第一供电回路连接，第一MOSEFT开关的栅极与控制电路连接，第二MOSEFT开关的漏极与第二供电回路连接，第二MOSEFT开关的栅极与控制电路连接。

所述控制电路包括电源模块、单片机、第一光电耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器电连接在第一MOSEFT开关的栅极和单片机的输出端之间，第二光电耦合器电连接在第二MOSEFT开关的栅极和单片机的输出端之间。

本实用新型的有益效果是：将传统铅酸电池与锂离子电池包组合使用，分别有针对性地向车内用电设备提供电力，保证发动机启动过程中各用电设备正常工作，提高了启停能力，减少了燃油消耗量。利用两个MOSFET开关控制电路的导通方向，使得铅酸电池与锂离子电池的电力能够互补使用，提高能源利用率，节约电能并减少燃油消耗。控制电路依据发动机转速、点火开关状态、铅酸电池和锂电池电压，输出MOSFET驱动电压信号，控制第一MOSFET开关和第二MOSFET开关通断，从而控制电力回路的导通方向，合理分配电能；利用两个MOSFET开关控制线路的通断，电路连接结构简单，实现方便。综上所述，本实用新型将传统铅酸电池与锂离子电池包组合使用，能保证发动机启动过程中各用电设备正常工作、提高启停能力、节约电能并能减少燃油消耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为现有技术中的原理结构图；

图2为本实用新型的原理结构图；

图3为本实用新型中控制电路的电路原理示意图；

图4为本实用新型中控制电路的控制流程图。

具体实施方式

参照附图，本实用新型的用于启停技术的双蓄电池供电电路包括发电机1、启动机2、车载常规负载3、车载敏感负载4，该供电电路还包括依次与发电机1电连接的铅酸电池5和锂离子电池包6，铅酸电池5与启动机2和车载常规负载3形成第一供电回路7，锂离子电池包6与车载敏感负载4形成第二供电回路8；第一供电回路7和第二供电回路8之间串接有第一MOSFET开关9和第二MOSFET开关10，两个MOSFET开关内的二极管背靠背串联，其中，所谓背靠背串联，如图所示指的是两个二极管反向串联且正极与正极连接。第一MOSFET开关9和第二MOSFET开关10的驱动端与一控制电路11电连接，该控制电路11与点火开关12和发动机转速传感器13电连接，铅酸电池5和锂离子电池包6均依次经由电阻分压电路14和电压跟随器15与控制电路11电连接。其中，车载常规负载3包括雨刮、蜂鸣器、照明设备和风扇。车载敏感负载4包括影音系统、车载仪表、车载传感器、整车控制器和发动机控制器。

参照附图，两个MOSFET开关的源极相连接，第一MOSEFT开关9的漏极与第一供电回路7连接，第一MOSEFT开关9的栅极与控制电路11连接，第二MOSEFT开关10的漏极与第二供电回路连接，第二MOSEFT开关10的栅极与控制电路11连接。两个MOSFET开关内的二极管分别连接在漏极和源极之间，第一MOSFET开关9与单片机11-2的PA4管脚控制的第一光电耦合器11-3相连，第二MOSFET开关10与单片机11-2的PA5管脚控制的第二光电耦合器11-4相连。

参照附图，控制电路11包括电源模块11-1、单片机11-2、第一光电耦合器11-3和第二光电耦合器11-4，第一光电耦合器11-3电连接在第一MOSEFT开关9的栅极和单片机11-2的输出端之间，第二光电耦合器电连接在第二MOSEFT开关10的栅极和单片机11-2的输出端之间。锂离子电池包6经电阻分压电路、电压跟随器电路与单片机的PAD00管脚相连，铅酸电池5经也经过电阻分压电路、电压跟随器电路与单片机的PAD01相连，电压跟随器15起到了稳定电压的作用，电阻分压电路和电压跟随器电路构成电压传感器，用于测量出电池的电压值信号并传递给单片机11-2，。PAD02与发动机转速传感器相连接收转速信号，PA[0..3]接收点火开关状态，单片机11将采集的电压信号、点火开关状态和发动机转速进行比较处理，经PA4和PA5管脚输出控制信号，PA4与第一光电耦合器11-3相连驱动第一MOSFET开关9的栅极，PA5与第二光电耦合器11-4相连驱动第二MOSFET开关10的栅极，由电源模块11-1为整个控制电路11供电，在锂离子电池供电的时候，电源模块11-1的电力取自锂离子电池包6，在铅酸电池5供电或发动机运行时，电源模块11-1的电力分别取自铅酸电池和发电机。单片机11作为信号采集和比较判断模块，第一光电耦合器11-3和第二光电耦合器11-4作为驱动信号传递模块。

在本实用新型中，对于11采集的信号以及发送的信号仅涉及高电平信号和低电平信号两种，单片机11的内部结构为现有技术，在此不再赘述。本实用新型的重点在于电路的连接结构，而不是一种控制过程的改进，更不是一种控制方法的改进。

参照附图，发电机1上还连接有调压器16，调压器16用于稳定和调节发电机1的输出电压，保证供电的持续性和稳定性。

参照图4，本实用新型中控制电路在各工况下的控制过程为：

当发动机转速为0时，若点火开关状态为OFF，控制电路输出负驱动电压给两个MOSFET开关使两者均关断；若点火开关状态为START，MOSFET开关保持在ON档时的通断状态；若点火开关状态为ACC/ON，控制电路检测铅酸电池和锂电池电压信号，并与电池允许的最小电压幅值Umin比较：

1）当U1和U2均大于等于Umin时，控制电路输出负驱动电压给两个MOSFET开关使其断开，此时第一供电回路中的铅酸电池给启动机和常规负载供电，第二供电回路中的锂电池给影音系统、控制器等电压敏感用电设备供电，这就避免了两供电回路相互干扰，尤其在汽车启动时第一供电回路的电压波动对第二供电回路中电压敏感设备的影响，从而保证车辆的安全性和可靠性；

2）当U1小于Umin、U2大于Umin时，控制电路输出负驱动电压给第一MOSFET开关使其断开、输出驱动电压（一般取10~15V）给第二MOSFET开关使其导通，此时锂离子电池除了给第二供电回路中各低压用电设备供电外，还经第二MOSFET开关和第一MOSFET开关内部的二极管开关给第一供电回路中各用电设备供电，并且为铅酸电池充电；

3）当U1大于Umin、U2小于Umin时，控制电路输出驱动电压给第一MOSFET开关使其导通、输出负驱动电压给第二MOSFET开关使其断开，此时铅酸电池除了给第一供电回路中各低压用电设备供电外，还经第一MOSFET开关和第二MOSFET开关内部的二极管给第二供电回路中各用电设备供电，并且为锂离子电池充电。

当控制电路检测发动机转速大于0时，输出驱动电压给第一MOSFET开关使其导通、输出负驱动电压给第二MOSFET开关使其断开，发电机除了给两供电回路中的各用电设备供电外，并且为铅酸电池和锂离子电池充电。

Claims (5)

1.一种用于启停技术的双蓄电池供电电路，包括发电机（1）、启动机（2）、车载常规负载（3）、车载敏感负载（4），其特征是该供电电路还包括依次与发电机（1）电连接的铅酸电池（5）和锂离子电池包（6），铅酸电池（5）与启动机（2）和车载常规负载（3）形成第一供电回路（7），锂离子电池包（6）与车载敏感负载（4）形成第二供电回路（8）；第一供电回路（7）和第二供电回路（8）之间串接有第一MOSFET开关（9）和第二MOSFET开关（10），两个MOSFET开关内的二极管背靠背串联，第一MOSFET开关（9）和第二MOSFET开关（10）的驱动端与一控制电路（11）电连接，该控制电路（11）与点火开关（12）和发动机转速传感器（13）电连接，铅酸电池（5）和锂离子电池包（6）均依次经由电阻分压电路（14）和电压跟随器（15）与控制电路（11）电连接。

2.如权利要求1所述的用于启停技术的双蓄电池供电电路，其特征是所述车载常规负载（3）包括雨刮、蜂鸣器、照明设备和风扇。

3.如权利要求1所述的用于启停技术的双蓄电池供电电路，其特征是所述车载敏感负载（4）包括影音系统、车载仪表、车载传感器、整车控制器和发动机控制器。

4.如权利要求1-3中任一项所述的用于启停技术的双蓄电池供电电路，其特征是两个MOSFET开关的源极相连接，第一MOSEFT开关（9）的漏极与第一供电回路（7）连接，第一MOSEFT开关（9）的栅极与控制电路（11）连接，第二MOSEFT开关（10）的漏极与第二供电回路（8）连接，第二MOSEFT开关（10）的栅极与控制电路（11）连接。

5.如权利要求4所述的用于启停技术的双蓄电池供电电路，其特征是所述控制电路（11）包括电源模块（11-1）、单片机（11-2）、第一光电耦合器（11-3）和第二光电耦合器（11-4），第一光电耦合器（11-3）电连接在第一MOSEFT开关（9）的栅极与单片机（11-2）的输出端之间，第二光电耦合器（11-4）电连接在第二MOSEFT开关（10）的栅极与单片机（11-2）的输出端之间。