CN214314686U - 一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其包括太阳能收集及转化单元、储能单元、储能单元充放电控制单元、储能单元电量监测单元、发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、蓄电池电量监测单元、升降压DC/DC单元，所述太阳能收集及转化单元通过继电器与储能单元电连接，所述储能单元通过升降压DC/DC单元与蓄电池电连接，所述发动机控制单元与发动机电连接，所述发动机通过发电机与升降压DC/DC单元、蓄电池电连接，所述蓄电池充电控制单元、发动机控制单元、升降压DC/DC单元、储能单元充放电控制单元通过总线进行通讯。本实用新型的技术方案还综合利用太阳能自动给蓄电池进行补给，安全可靠，更加环保。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车电路技术领域，尤其涉及一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统。
背景技术
汽车下电后长时间停放后蓄电池易亏电，蓄电池一旦亏电到一定程度会导致无法直接启动车辆，给主机厂和客户造成困扰。目前市面燃油车有一些下电后通过启动发动机来给12V蓄电池充电；对于纯电动汽车，一般在汽车下电后整车控制器控制高压电池及DC/DC给蓄电池充电，此结构存在缺陷主要是：1）燃油车启动发动机消耗的是化石燃料，且能源不可再生，同时还会排放尾气，既不经济也不环保。2）电动车目前各大城市的主要电力都是来自化石燃料的燃烧，虽然电动车使用电力作为动力，但相当于也是间接增加了发电厂排放的废物，所以也会消耗大量的非再生能源。3）车辆停放时无人监控，如启动发动机可能有车辆窜动的风险、接通高压电池可能有触电的风险。所以需要一种安全可靠的蓄电池自动补电控制系统。
实用新型内容
针对以上技术问题，本实用新型公开了一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统，综合利用可再生能源自动补给电能，防止辆蓄电池亏电。
对此，本实用新型采用的技术方案为：
一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其包括太阳能收集及转化单元、储能单元、储能单元充放电控制单元、储能单元电量监测单元、发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、蓄电池电量监测单元、升降压DC/DC单元，所述太阳能收集及转化单元通过继电器与储能单元电连接，所述储能单元通过升降压DC/DC单元与蓄电池电连接，所述发动机控制单元与发动机电连接，所述发动机通过发电机与升降压DC/DC单元、蓄电池电连接，所述蓄电池电量监测单元与蓄电池充电控制单元电连接，所述蓄电池充电控制单元与蓄电池电连接，控制蓄电池充电，通过蓄电池电量监测单元采集蓄电池的电量信息，并与升降压DC/DC单元、储能单元充放电控制单元进行通讯；
所述储能单元电量监测单元、继电器与储能单元充放电控制单元电连接，所述储能单元充放电控制单元与储能单元电连接，用于控制储能单元的充放电，根据储能单元电量监测单元反馈的电量信息，与发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、升降压DC/DC单元进行通讯。
其中，太阳能收集及转化单元用于吸收太阳能，储能单元用于吸收太阳能转化的电能并对电能进行存储；蓄电池用于存储电能并给整车用电器提供电能；升降压DC/DC单元用于控制电压的升降；蓄电池电量监测单元用于监控蓄电池电量状态；储能单元电量监测单元用于监控储能单元的电量；发动机用于产生动能带动发电机运转；发电机用于将动能转化为电能；发动机控制单元用于控制发动机的运转状态，怠速提升等；继电器，用于控制太阳能转化单元与储能单元之间的能量传递。采用此技术方案，可以充分利用太阳能，并结合发动机，对储能单元进行充电，以便在蓄电池电量低时，储能单元能及时给蓄电池充电，解决长时间停车造成的蓄电池亏电的问题，且可以根据需要控制发动机通过发电机给储能单元进行充电，安全环保。
作为本实用新型的进一步改进，所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统包括光强传感器，所述光强传感器与储能单元充放电控制单元电连接，所述储能单元充放电控制单元根据光强传感器反馈的光强信息，与发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、升降压DC/DC单元进行通讯。所述光强传感器用于监控光照强度。
作为本实用新型的进一步改进，所述防止车辆蓄电池亏电的控制系统包括储能单元温度传感器，所述储能单元温度传感器与储能单元充放电控制单元电连接。储能单元温度传感器用于监控储能单元的温度。当储能单元的温度异常时，可以不对储能单元进行充放电，更加安全。
作为本实用新型的进一步改进，所述储能单元为二次锂离子电池。进一步的，所述二次锂离子电池的电压为18V。
作为本实用新型的进一步改进，所述太阳能收集及转化单元包括光伏板，所述光伏板位于汽车前舱盖或汽车车顶或其他利于吸收太阳能的车辆表面，用于吸收太阳能。
作为本实用新型的进一步改进，所述发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、储能单元充放电控制单元、升降压DC/DC单元均包含CAN收发器，所述发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、储能单元充放电控制单元、升降压DC/DC单元通过各自的CAN收发器与总线CAN连接，通过总线CAN进行通讯。
采用本实用新型的控制系统，所述发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、储能单元充放电控制单元、升降压DC/DC单元通过总线进行通讯，所述蓄电池充电控制单元可以根据信息反馈，控制是否给蓄电池进行充电。所述储能单元充放电控制单元根据储能单元的电量控制储能单元的充放电，所述发动机控制单元在发动机运转时，可以给蓄电池、储能单元进行充电，防止辆蓄电池亏电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型的技术方案提供了一种可以防止车辆蓄电池亏电的硬件系统，其可以综合利用太阳能来自动补给储能单元的电能；在光照条件不满足的地区，可在车辆发动机运转时给储能单元进行充电，以便在蓄电池电量低的时候，用储能单元的电量给蓄电池进行补给；解决了长时间停车蓄电池亏电的问题，且不需要启动发动机或接通高压电池来充电，安全可靠，更加环保。
附图说明
图1是本实用新型一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统的连接框图。
图2是本实用新型一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统的电器原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其包括太阳能收集及转化设备、二次锂离子电池、二次锂离子电池充放电控制器ECU1、二次锂离子电池电量传感器、发动机控制器ECM、铅酸蓄电池充电控制器ECU2、光强传感器、二次锂离子电池温度传感器、铅酸蓄电池电量传感器、升降压DC/DC单元，所述太阳能收集及转化设备通过继电器与二次锂离子电池电连接，所述二次锂离子电池通过升降压DC/DC单元与铅酸蓄电池电连接，所述发动机控制器ECM与发动机电连接，所述发动机通过发电机与升降压DC/DC单元、铅酸蓄电池电连接，所述铅酸蓄电池电量传感器与铅酸蓄电池充电控制器ECU2电连接，所述铅酸蓄电池充电控制器ECU2与铅酸蓄电池电连接，控制铅酸蓄电池充电，通过硬线输入输出接口采集铅酸蓄电池的电量信息，通过信号输入输出接口与升降压DC/DC单元、二次锂离子电池充放电控制器ECU1进行通讯。
所述二次锂离子电池电量传感器、继电器、光强传感器、二次锂离子电池温度传感器与二次锂离子电池充放电控制器ECU1电连接，所述二次锂离子电池充放电控制器ECU1与二次锂离子电池电连接，用于控制二次锂离子电池的充放电，通过硬线输入输出接口采集光强信息、二次锂离子的温度信息，通过信号输入输出接口与发动机控制器ECM、12V铅酸蓄电池充电控制器ECU2、升降压DC/DC进行通讯。所述二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制继电器，用于控制太阳能转化设备与二次锂离子电池之间的能量传递。
所述发动机控制器ECM、二次锂离子电池充放电控制器ECU1、铅酸蓄电池充电控制器ECU2、升降压DC/DC单元均包含CAN收发器，所述发动机控制器ECM、二次锂离子电池充放电控制器ECU1、铅酸蓄电池充电控制器ECU2、升降压DC/DC单元通过各自的CAN收发器与总线CAN连接，通过总线CAN进行通讯。
所述二次锂离子电池的额定电压为18V，铅酸蓄电池的额定电压为12V。所述太阳能收集及转化设备包括光伏板，所述光伏板位于汽车前舱盖或汽车车顶或其他利于吸收太阳能的车辆表面。
进一步的，所述二次锂离子电池充放电控制器ECU1、铅酸蓄电池充电控制器ECU2可以采用现有技术，比如可以采用STC89C51RC或以上更高性能的芯片。所述发动机控制器ECM、升降压DC/DC单元均可以采用现有技术。
采用本实施例的控制系统，在光照强度足够、二次锂离子电池的电量不足且其温度正常时，所述二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制继电器闭合，可以通过太阳能收集及转化设备对二次锂离子电池进行充电。当二次锂离子电池电量传感器反馈的电量已满，或者光强度传感器反馈的光照强度不够，或者二次锂离子电池的表面温度过低时，二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制继电器断开，停止太阳能吸收及转化设备给二次锂离子电池的充电。当铅酸蓄电池电量传感器监测到铅酸蓄电池的电量过低，二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量正常，其他单元都正常时，铅酸蓄电池充电控制器ECU2将控制升降压DC/DC单元降压输出二次锂离子电池电量给铅酸蓄电池充电。当铅酸蓄电池电量传感器监测到铅酸蓄电池的电量足够，或二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量过低，或者其他单元状态不正常时，铅酸蓄电池充电控制器ECU2将控制升降压DC/DC单元停止给12V蓄电池充电。
当二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量较低、光强度传感器反馈的光照强度不够、铅酸蓄电池电量传感器反馈的蓄电池电量足够、二次锂离子电池温度传感器反馈的二次锂离子电池的温度正常时，二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制升降压DC/DC单元升压输出，将发电机产生的电能输送给二次锂离子电池进行充电，发动机控制器ECM控制发动机怠速提升等增大发动机运转速度，提高发电机的发电能力。
更进一步的，上述防止车辆蓄电池亏电的控制系统可以按照如下内容进行控制：
当以下条件同时满足时，二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制继电器闭合，太阳能吸收及转化设备给二次锂离子电池充电，此时太阳能将转化的电能将存储于锂离子电池中：
1、二次锂离子电池电量传感器反馈的二次锂离子电池电量低于电量阈值A。
2、光强度传感器反馈的光照强度高于光强阈值B。
3、二次锂离子电池温度传感器反馈的二次锂离子电池的温度大于温度阈值C。
当满足以下任一下条件时，二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制继电器断开，停止太阳能吸收及转化设备给二次锂离子电池的充电。
1、二次锂离子电池电量传感器反馈的二次锂离子电池电量高于电量阈值X。
2、光强度传感器反馈的光照强度低于光强阈值B。
3、二次锂离子电池温度传感器反馈的二次锂离子电池的温度小于温度阈值D，其中，温度阈值D比温度阈值C小。
此时不会将太阳能转化的电能存储于二次锂离子电池中。
当满足以下所有条件时，铅酸蓄电池充电控制器ECU2将控制升降压DC/DC单元降压输出二次锂离子电池电量给铅酸蓄电池充电。
1、铅酸蓄电池电量传感器监测到铅酸蓄电池的电量低于电量阈值D，
2、二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量高于电量阈值E，
3、升降压DC/DC单元反馈的DC/DC状态正常，充电时DC/DC为降压输出，铅酸蓄电池控制器ECU2控制 DC/DC将锂离子电池电量输入给12V蓄电池，
4、车辆下电或发动机控制器ECM反馈的发动机转速未达到怠速以上。
当满足以下任一条件时，铅酸蓄电池充电控制器ECU2将控制升降压DC/DC单元停止给12V蓄电池充电。
1、铅酸蓄电池电量传感器监测到铅酸蓄电池的电量高于电量阈值F，
2、二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量低于电量阈值G，
3、升降压DC/DC单元反馈的DC/DC状态不正常，
4、发动机控制器ECM反馈的发动机转速达到怠速以上。
当满足以下所有条件时，二次锂离子电池充放电控制器ECU1控制升降压DC/DC单元升压输出，将发电机产生的电能输送给二次锂离子电池进行充电，发动机控制器ECM控制发动机怠速提升等增大发动机运转速度，提高发电机的发电能力。
1、 发动机控制器ECM反馈的发动机运转且运转状态正常，
2、 二次锂离子电池电量传感器反馈的锂离子电池的电量低于电量阈值H，电量阈值H比电量阈值A更低，
3、 光强度传感器反馈的光照强度低于光强阈值B，
4、铅酸蓄电池电量传感器反馈的蓄电池电量大于电量阈值I，其中电量阈值I以满足整车用电器正常运行为前提进行设定，
5、二次锂离子电池温度传感器反馈的二次锂离子电池的温度大于阈值C，
发动机需要提升运转速度，在满足整车正常运行所需的动力情况下，提升运转速度，加大发电机的发电能力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：其包括太阳能收集及转化单元、储能单元、储能单元充放电控制单元、储能单元电量监测单元、发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、蓄电池电量监测单元、升降压DC/DC单元，所述太阳能收集及转化单元通过继电器与储能单元电连接，所述储能单元通过升降压DC/DC单元与蓄电池电连接，所述发动机控制单元与发动机电连接，所述发动机通过发电机与升降压DC/DC单元、蓄电池电连接，所述蓄电池电量监测单元与蓄电池充电控制单元电连接，所述蓄电池充电控制单元与蓄电池电连接，控制蓄电池充电，通过蓄电池电量监测单元采集蓄电池的电量信息，并与升降压DC/DC单元、储能单元充放电控制单元进行通讯；
所述储能单元电量监测单元、继电器与储能单元充放电控制单元电连接，所述储能单元充放电控制单元与储能单元电连接，用于控制储能单元的充放电，根据储能单元电量监测单元反馈的电量信息，与发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、升降压DC/DC单元进行通讯。
2.根据权利要求1所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：其包括光强传感器，所述光强传感器与储能单元充放电控制单元电连接。
3.根据权利要求2所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：其包括储能单元温度传感器，所述储能单元温度传感器与储能单元充放电控制单元电连接。
4.根据权利要求1所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：所述储能单元为二次锂离子电池。
5.根据权利要求1所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：所述储能单元的电压为18V。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：所述太阳能收集及转化单元包括光伏板，所述光伏板位于汽车前舱盖或汽车车顶。
7.根据权利要求6所述的防止车辆蓄电池亏电的控制系统，其特征在于：所述发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、储能单元充放电控制单元、升降压DC/DC单元均包含CAN收发器，所述发动机控制单元、蓄电池充电控制单元、储能单元充放电控制单元、升降压DC/DC单元通过各自的CAN收发器与总线CAN连接，通过总线CAN进行通讯。
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|---|---|---|---|---|
| CN112660049A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-16 | 上汽通用五菱汽车股份有限公司 | 一种防止车辆蓄电池亏电的控制系统及控制方法 |
| CN116961203A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-10-27 | 威海广泰空港设备股份有限公司 | 旅客登机梯储能照明运行控制方法 |
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