CN211032455U - 一种双蓄电池电能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆控制技术领域，公开一种双蓄电池电能量管理系统。所述双蓄电池电能量管理系统包括第一传感器、第二传感器、双蓄电池控制器和网关控制器，第一传感器被配置为检测双蓄电池中的一个的状态参数；第二传感器被配置为检测双蓄电池中的另一个的状态参数；网关控制器分别与第一传感器、第二传感器和双蓄电池控制器连接，网关控制器被配置为接收和处理第一传感器和第二传感器检测到的状态参数，并发送指令至双蓄电池控制器。本实用新型通过对蓄电池状态的监控，可进行蓄电池老化的提醒，并根据不同工况电量需求合理分配双蓄电池及发电机的电量，保证了整车电源网络的稳定性，提高了整车的安全性及起动能力的可靠性。

Description

一种双蓄电池电能量管理系统

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种双蓄电池电能量管理系统。

背景技术

近年来，随着车辆智能化、电气化的趋势逐步加快，整车电气负载越来越多，这就对整车电源网络的稳定性带来了严峻的考验。在当今汽车市场上，高档车型中电能量管理系统已经逐渐成为标配，但由于成本的限制，电源架构大多选用单蓄电池电源网络方案，单蓄电池电源网络虽有电能量管理策略，但由于只搭载一块电池所以整车起动稳定性不高，这样无法从根本解决电源网络失衡的问题。

部分超高档车型搭载了双蓄电池系统，但由于此类电源架构较新型，并没有与之对应的电能量管理策略，整套系统的控制均通过硬线信号围绕继电器的驱动来实现的，可控制的参数和可执行的策略较少，对电源网络控制单一，仅控制继电器的通断，且缺少对电池状态的监控，导致缺少对电池亏电时的应对机制及对电平衡的动态调节。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种双蓄电池电能量管理系统，能够对电池状态的进行监控，保证整车电源网络的稳定性，提高整车的安全性及起动能力的可靠性。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种双蓄电池电能量管理系统，包括：

第一传感器，被配置为检测所述双蓄电池中的一个的状态参数；

第二传感器，被配置为检测所述双蓄电池中的另一个的状态参数；

网关控制器，分别与所述第一传感器、所述第二传感器和双蓄电池控制器连接，所述网关控制器被配置为接收和处理所述第一传感器和所述第二传感器检测到的所述状态参数，并发送指令至所述双蓄电池控制器。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述双蓄电池控制器与继电器连接，所述双蓄电池控制器被配置为接收所述网关控制器的指令，并控制所述继电器的通断，以使所述双蓄电池连接或断开。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述网关控制器包括驾驶状态监测模块，所述驾驶状态监测模块被配置为接收和处理车辆状态信号，并判断当前车辆驾驶状态。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述车辆状态信号包括电源状态信号、发动机转速信号、档位信号及车速信号，所述当前车辆驾驶状态包括车辆上电未起动、车辆怠速和车辆行驶。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述网关控制器还包括发电机控制模块，所述发电机控制模块被配置为接收和处理所述第一传感器和所述第二传感器检测到的所述状态参数以及所述当前车辆驾驶状态，并控制发电机的目标发电电压、负载响应时间及励磁电流，以调节所述发电机的占空比变化斜率。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述网关控制器还包括双蓄电池控制模块，所述双蓄电池控制模块被配置为接收和处理所述发电机的状态信号以及所述第一传感器和所述第二传感器检测到的所述状态参数，并发送指令至所述双蓄电池控制器。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理所述双蓄电池的健康状态信号，并发送指令至仪表提示建议更换蓄电池。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理所述双蓄电池控制器的故障信号，并发送指令至仪表提示故障状态。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，所述双蓄电池控制器设置有强制连接开关，所述强制连接开关被配置为合上时将所述双蓄电池连接。

作为本实用新型的双蓄电池电能量管理系统的优选方案，还包括电源总开关，所述双蓄电池中的一个为起动用蓄电池，所述电源总开关被配置为断开时将所述起动用蓄电池脱离整车电源网络。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的双蓄电池电能量管理系统，通过第一传感器检测一个蓄电池的状态参数，第二传感器检测另一个蓄电池的状态参数，蓄电池的状态参数包括电量、电压、电流、健康状态和温度，通过对蓄电池状态的监控，可进行蓄电池老化的提醒；网关控制器接收和处理第一传感器和第二传感器检测到的状态参数，并发送指令至双蓄电池控制器，并根据不同工况电量需求合理分配双蓄电池及发电机的电量，提高了整车的安全性及起动能力的可靠性；双蓄电池控制器与继电器连接，双蓄电池控制器驱动继电器的通断，实现双蓄电池之间的连接或断开，保证了整车电源网络的稳定性。此外，双蓄电池控制器在硬件上集成强制连接开关，在双蓄电池控制器故障或总线故障时，双蓄电池控制器中的正常控制回路无法正确执行驱动继电器的动作，此时网关控制器识别到相应故障，通过仪表提示执行强制连接动作；通过配置电源总开关，当车辆有超长时间存放需求时，可断开电源总开关，将起动用蓄电池脱离整车电源网络，防止静电流消耗，再次使用时，连接电源总开关，保证车辆起动能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式提供的双蓄电池电能量管理系统的工作原理示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的双蓄电池电能量管理系统的在汽车控制电路中的示意图。

图中：

1-第一传感器；2-第二传感器；3-双蓄电池控制器；31-强制连接开关；4-继电器；5-网关控制器；6-发电机；7-仪表；8-电源总开关。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供一种双蓄电池电能量管理系统，可以用于搭载了双蓄电池的汽车中。如图1和图2所示，该双蓄电池电能量管理系统包括第一传感器1、第二传感器2、双蓄电池控制器3和网关控制器5。

具体地，第一传感器1被配置为检测双蓄电池中的一个的状态参数，第二传感器2被配置为检测双蓄电池中的另一个的状态参数。蓄电池的状态参数包括电量、电压、电流、健康状态和温度，通过对蓄电池状态的监控，可进行蓄电池老化的提醒。可选地，双蓄电池控制器3与继电器4连接，双蓄电池控制器3被配置为接收网关控制器5的指令，并控制继电器4的通断，以使双蓄电池连接或断开，保证了整车电源网络的稳定性。

网关控制器5分别与第一传感器1、第二传感器2和双蓄电池控制器3连接，网关控制器5被配置为接收和处理第一传感器1和第二传感器2检测到的状态参数，并发送指令至双蓄电池控制器3，并根据不同工况电量需求合理分配双蓄电池及发电机的电量，提高了整车的安全性及起动能力的可靠性。

需要说明的是，整车电源网络分为两个：起动电源网络，包括起动用蓄电池，为起动及行车安全相关电气负载供电；非起动电源网络，包括非起动用蓄电池，为非起动相关电气负载供电。其中，两个电源网络的通断由网关控制器5控制双蓄电池控制器3驱动继电器4来实现。双蓄电池控制器3通过CAN总线接收网关控制器5中的控制信号，依据不同工况实现双蓄电池的通断管理。

为使网关控制器5内各部分分工明确，可选地，网关控制器5包括驾驶状态监测模块，驾驶状态监测模块被配置为接收和处理车辆状态信号，并判断当前车辆驾驶状态。可选地，车辆状态信号包括电源状态信号、发动机转速信号、档位信号及车速信号，当前车辆驾驶状态包括车辆上电未起动、车辆怠速和车辆行驶。根据电源状态信号、发动机转速信号、档位信号及车速信号等判断当前车辆驾驶状态，当前车辆驾驶状态分为车辆上电未起动、车辆怠速和车辆行驶。具体而言，电源状态为ON，发动机转速小于阈值，档位为P/N挡，车速小于阈值，则车辆上电未起动；电源状态为ON，发动机转速大于阈值，档位为P/N挡，车速小于阈值，则车辆怠速；电源状态为ON，发动机转速大于阈值，档位为非P/N挡，车速大于阈值，则车辆行驶。

可选地，网关控制器5还包括发电机控制模块，发电机控制模块被配置为接收和处理第一传感器1和第二传感器2检测到的状态参数以及当前车辆驾驶状态，并控制发电机6的目标发电电压、负载响应时间及励磁电流，以调节发电机6的占空比变化斜率。发电机控制模块根据两块蓄电池的电量状态、车辆的驾驶状态，控制发电机6的发电电压，同时，通过对发电机6的负载响应时间及励磁电流的控制，从而实现对发电机6占空比变化斜率的控制，减少对发动机扭矩需求的快速变化，避免怠速抖动。

车辆上电未起动时，发电机6目标电压为默认值，一般为10.6V，此时发电机6不发电；车辆怠速时，为避免发电机6给起动阶段轮系带来扭矩的负担，导致转速不稳，在起动阶段控制发电机6不发电，n秒之后控制发电机6发电，为避免给怠速转速造成大的波动，网关控制器5控制发电机6的励磁电流值小于阈值、负载响应时间为某一阈值，以实现占空比斜率的缓慢变化；车辆行驶，根据起动用蓄电池的电量状态控制发电机6的目标电压，当起动用蓄电池电量低于下阈值，提高目标电压；当起动用蓄电池电量高于上阈值，降低目标电压；正常情况下，根据蓄电池的温度和电量所对应的最佳充电电压加上线损偏移量作为发电机6的目标电压。

可选地，网关控制器5还包括双蓄电池控制模块，双蓄电池控制模块被配置为接收和处理发电机6的状态信号以及第一传感器1和第二传感器2检测到的状态参数，并发送指令至双蓄电池控制器3。双蓄电池控制模块根据发电机6的发电状态、蓄电池的电量状态、双蓄电池控制器3的执行状态及故障状态等信号共同判断，实现对双蓄电池控制器3的控制，从而驱动继电器4实现通断。可选地，双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理双蓄电池的健康状态信号，并发送指令至仪表7提示建议更换蓄电池。可选地，双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理双蓄电池控制器3的故障信号，并发送指令至仪表7提示故障状态。除了正常的控制逻辑以外，双蓄电池控制模块还通过对蓄电池状态的监测、双蓄电池控制器3故障的监测，执行故障模式，通过仪表7提示故障状态，指导用户执行应急操作。

为方便在双蓄电池控制器3故障或总线故障情况下连接双蓄电池，可选地，双蓄电池控制器3设置有强制连接开关31，强制连接开关31被配置为合上时将双蓄电池连接。双蓄电池控制器3在硬件上集成强制连接开关31，在双蓄电池控制器3故障或总线故障时，双蓄电池控制器3中的正常控制回路无法正确执行驱动继电器4的动作，此时网关控制器5识别到相应故障，通过仪表7提示执行强制连接动作。

为减小蓄电池长时间不使用的静电流损耗，可选地，该双蓄电池电能量管理系统还包括电源总开关8，双蓄电池中的一个为起动用蓄电池，电源总开关8被配置为断开时将起动用蓄电池脱离整车电源网络。通过配置电源总开关8，当车辆有超长时间存放需求时，可断开电源总开关8，将起动用蓄电池脱离整车电源网络，防止静电流消耗，再次使用时，连接电源总开关8，保证车辆起动能力。

需要说明的是，驾驶状态监测模块、发电机控制模块和双蓄电池控制模块以软件的形式集成在网关控制器5中，与网关接口模块进行信号交互。驾驶状态监测模块为基础模块，为发电机控制模块和双蓄电池控制模块提供车辆状态信号。网关控制器5的输入包括：网关控制器5通过LIN总线接收第一传感器1和第二传感器2读取的蓄电池电量、电压、电流、健康状态和温度等；网关控制器5通过LIN总线接收发电机6的占空比等状态信号，网关控制器5通过CAN总线读取车辆状态信号，如车速、电源状态、档位状态等。网关控制器5的输出包括：网关控制器5通过LIN总线将控制指令输出至发电机6，网关控制器5通过CAN总线将控制指令输出至双蓄电池控制器3，网关控制器5通过CAN总线给仪表7输出提示信号。

本实施例提供的双蓄电池电能量管理系统，包括常规控制方案和特殊工况应对措施。

当控制需求为：发电机6发电时，发电机6给双蓄电池充电，控制双蓄电池连接。相应的控制方案为：起动用蓄电池电压超过上阈值，网关控制器5通过CAN总线控制双蓄电池控制器3驱动继电器4连接双蓄电池。

当控制需求为：发电机6未发电时，防止双蓄电池间互充，控制双蓄电池断开。相应的控制方案为：点火开关处于IG-on档或off档时，起动用蓄电池电压低于下阈值，网关控制器5通过CAN总线控制双蓄电池控制器3驱动继电器4断开双蓄电池。

当控制需求为：车辆有超长期停放需求。相应的控制方案为：手动断开电源总开关8。

当特殊工况为：点火开关处于IG-on档，起动用蓄电池电量较低，无法满足起动需求，但非起动用蓄电池状态较好。相应的应对措施为：起动用蓄电池电量低于当前蓄电池温度下的阈值，此时非起动用蓄电池电量状态优于起动用蓄电池，网关控制器5控制双蓄电池连接，并仪表7提示“请尽快发动发动机”；若限值时间内没有起动，则控制断开。

当特殊工况为：点火开关处于IG-on档，起动用蓄电池电量较低，无法满足起动需求，非起动用蓄电池状态较好，且双蓄电池控制器3故障。相应的应对措施为：起动用蓄电池电量低于当前蓄电池温度下的阈值，此时非起动用蓄电池电量状态优于起动用蓄电池，但双蓄电池控制器3故障，且反馈当前执行策略与控制信号不同，则仪表7提示驾驶员“请手动闭合强制连接开关31，并尽快发动发动机”。

当特殊工况为：蓄电池老化、寿命受损严重，提示更换蓄电池。相应的应对措施为：网关控制器5根据第一传感器1或第二传感器2监测的两个蓄电池健康度信号判断蓄电池健康状态，低于阈值，在仪表7报警提示“建议更换蓄电池”。

当特殊工况为：双蓄电池控制器3故障，无法连接双蓄电池。相应的应对措施为：当双蓄电池控制器3发送故障信号或网关控制器5发送连接双蓄电池信号但非起动用蓄电池电压没有上升时，仪表7提示“请手动闭合强制连接开关31”。

当特殊工况为：网关控制器5故障，双蓄电池控制器3无法接收到总线上的发电机6的状态信号。相应的应对措施为：双蓄电池控制器3做发电机6硬线冗余方案，检测到发电机6电压超过阈值，连接双蓄电池。

当特殊工况为：当发电系统故障时，保证车辆最大里程的行驶。相应的应对措施为：当网关控制器5检测到发电系统故障时，连接双蓄电池，并仪表7提示发电系统故障指示灯。

当特殊工况为：当发电系统故障，且双蓄电池已经连接，但两块蓄电池电量均较低时。相应的应对措施为：仪表7提示“发电系统故障，且电池状态较差，建议靠边停车”。

本实施例提供的双蓄电池电能量管理系统，通过第一传感器1检测一个蓄电池的状态参数，第二传感器2检测另一个蓄电池的状态参数，蓄电池的状态参数包括电量、电压、电流、健康状态和温度，通过对蓄电池状态的监控，可进行蓄电池老化的提醒；网关控制器5接收和处理第一传感器1和第二传感器2检测到的状态参数，并发送指令至双蓄电池控制器3，并根据不同工况电量需求合理分配双蓄电池及发电机的电量，提高了整车的安全性及起动能力的可靠性；双蓄电池控制器3与继电器4连接，双蓄电池控制器3驱动继电器4的通断，实现双蓄电池之间的连接或断开，保证了整车电源网络的稳定性。此外，双蓄电池控制器3在硬件上集成强制连接开关31，在双蓄电池控制器3故障或总线故障时，双蓄电池控制器3中的正常控制回路无法正确执行驱动继电器4的动作，此时网关控制器5识别到相应故障，通过仪表7提示执行强制连接动作；通过配置电源总开关8，当车辆有超长时间存放需求时，可断开电源总开关8，将起动用蓄电池脱离整车电源网络，防止静电流消耗，再次使用时，连接电源总开关8，保证车辆起动能力。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，包括：

第一传感器(1)，被配置为检测所述双蓄电池中的一个的状态参数；

第二传感器(2)，被配置为检测所述双蓄电池中的另一个的状态参数；

网关控制器(5)，分别与所述第一传感器(1)、所述第二传感器(2)和双蓄电池控制器(3)连接，所述网关控制器(5)被配置为接收和处理所述第一传感器(1)和所述第二传感器(2)检测到的所述状态参数，并发送指令至所述双蓄电池控制器(3)。

2.根据权利要求1所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述双蓄电池控制器(3)与继电器(4)连接，所述双蓄电池控制器(3)被配置为接收所述网关控制器(5)的指令，并控制所述继电器(4)的通断，以使所述双蓄电池连接或断开。

3.根据权利要求1所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述网关控制器(5)包括驾驶状态监测模块，所述驾驶状态监测模块被配置为接收和处理车辆状态信号，并判断当前车辆驾驶状态。

4.根据权利要求3所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述车辆状态信号包括电源状态信号、发动机转速信号、档位信号及车速信号，所述当前车辆驾驶状态包括车辆上电未起动、车辆怠速和车辆行驶。

5.根据权利要求3所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述网关控制器(5)还包括发电机控制模块，所述发电机控制模块被配置为接收和处理所述第一传感器(1)和所述第二传感器(2)检测到的所述状态参数以及所述当前车辆驾驶状态，并控制发电机(6)的目标发电电压、负载响应时间及励磁电流，以调节所述发电机(6)的占空比变化斜率。

6.根据权利要求5所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述网关控制器(5)还包括双蓄电池控制模块，所述双蓄电池控制模块被配置为接收和处理所述发电机(6)的状态信号以及所述第一传感器(1)和所述第二传感器(2)检测到的所述状态参数，并发送指令至所述双蓄电池控制器(3)。

7.根据权利要求6所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理所述双蓄电池的健康状态信号，并发送指令至仪表(7)提示建议更换蓄电池。

8.根据权利要求6所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述双蓄电池控制模块还被配置为接收和处理所述双蓄电池控制器(3)的故障信号，并发送指令至仪表(7)提示故障状态。

9.根据权利要求8所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，所述双蓄电池控制器(3)设置有强制连接开关(31)，所述强制连接开关(31)被配置为合上时将所述双蓄电池连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的双蓄电池电能量管理系统，其特征在于，还包括电源总开关(8)，所述双蓄电池中的一个为起动用蓄电池，所述电源总开关(8)被配置为断开时将所述起动用蓄电池脱离整车电源网络。

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