汽车电源管理系统及汽车电源管理方法
【专利摘要】本发明提供了一种汽车电源管理系统及汽车电源管理方法，该系统包括：蓄电池状态获取模块，用于获取蓄电池当前的荷电状态；车辆工况信息获取模块，用于获取车辆工况信息；发动机管理系统，与所述蓄电池状态获取模块和所述车辆工况信息获取模块连接，用于获取发动机运行工况信息，并根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值；发电机智能调压控制器，与所述发动机管理系统连接，用于根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
【专利说明】汽车电源管理系统及汽车电源管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车【技术领域】，特别涉及一种汽车电源管理系统及及汽车电源管理方法。
【背景技术】
[0002]随着消费者对车辆安全、环保及智能化的要求日益提高，汽车厂商为满足人们对车辆功能多样性的需求，逐步在车辆上增加众多电子电器配置功能，造成车载电器设备增多和耗电量增大,达到车辆电量动态平衡难度加大。
[0003]传统汽车发电机调压器采集蓄电池电压，通过调节发电机励磁电流的通断来进行输出电压高低的调节。由于车辆负载工况和蓄电池状态复杂多变，但传统发电机调压器是独立控制系统，无法得到发电机外的车辆信息，且只能监测蓄电池电压，监测值误差大，无法实现精确智能控制。持续高电压输出，造成了蓄电池状态与发电机充电状态不匹配，增加油耗的同时也损坏了蓄电池。当车辆加速或爬坡时，发动机转速升高并拖动发电机发电，但如果此时蓄电池电量已满，发动机功率被消耗浪费，增加整车油耗；当车辆制动或减速时，发动机转速降低并拖动发电机发电，但如果此时蓄电池电量已满，此部分发动机功率没有得到充分利用，不能降低整车油耗；当蓄电池长时间处于过度充电状态下会造成蓄电池使用寿命的降低。同时，当蓄电池温度升高时，外部发电机仍持续高电压充电，会进一步造成蓄电池的损坏。
[0004]降低油耗及排放以达到节能环保成为各主机厂的关注点，延长蓄电池使用寿命也能极大提升车辆的环保型。因此合理有效得控制发电机，保证发电机、蓄电池及整车负载间的动态电量平衡是实现绿色汽车的重要解决措施。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，有必要提供一种能保证发电机、蓄电池及整车负载间的动态电量平衡的汽车电源管理系统及及汽车电源管理方法。
[0006]为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种汽车电源管理系统，包括:发电机智能调压控制器、发动机管理系统、蓄电池状态获取模块及车辆工况信息获取模块;其中，
[0007]所述蓄电池状态获取模块，用于获取蓄电池当前的荷电状态；
[0008]所述车辆工况信息获取模块，用于获取车辆工况信息；
[0009]所述发动机管理系统，与所述蓄电池状态获取模块和所述车辆工况信息获取模块连接，用于获取发动机运行工况信息，并根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值；
[0010]所述发电机智能调压控制器，与所述发动机管理系统连接，用于根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
[0011]进一步的，所述蓄电池状态获取模块包括:[0012]蓄电池检测传感器，用于检测所述蓄电池的电压、电流及温度；
[0013]车身控制器，用于根据所述蓄电池的电压、电流及温度，并通过卡尔曼算法计算所述蓄电池当前的荷电状态。
[0014]进一步的，所述发电机智能调压控制器包括:微控制器、蓄电池电压检测模块、相位电压检测模块、高边驱动模块及本地互联网络收发器；其中，
[0015]所述本地互联网络收发器，用于与所述发动机管理系统通讯，接收所述发动机管理系统发送的所述目标调节电压值；
[0016]所述蓄电池电压检测模块，用于检测所述蓄电池的电压；
[0017]所述相位电压检测模块，用于检测所述发电机的相位电压；
[0018]微控制器，与所述本地互联网络收发器连接，用于根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲调制信号；
[0019]所述高边驱动模块，与所述微控制器连接，用于使用高边的场效应晶体管驱动来控制所述发电机的励磁线圈。
[0020]进一步的，所述微控制器包括:
[0021]第一唤醒单元，用于当监测到车辆的点火开关开启或检测到所述本地互联网络收发器接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态；
[0022]第一输出单元，用于当所述目标调节电压值大于所述蓄电池电压检测模块检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；
[0023]第二输出单元，用于判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于所述预调压状态；
[0024]第三输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0025]第四输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0026]第五输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0027]第六输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号；
[0028]第七输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。[0029]进一步的，所述微控制器还包括:
[0030]第二唤醒单元，用于当监测到车辆的点火开关开启且未检测到所述本地互联网络收发器接收到所述目标调节电压值信号时，或者所述相位电压检测模块检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态；
[0031]第八输出单元，用于当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速时，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；其中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速；
[0032]第九输出单元，用于在进入所述全调压状态超过预设时间，且所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值，继续处于所述全调压状态；
[0033]第十输出单元，用于当内部存储的默认目标调压值大于所述蓄电池电压检测模块检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；
[0034]第十一输出单元，用于判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于预调压状态；
[0035]第十二输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0036]第十三输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0037]第十四输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0038]第十五输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号；
[0039]第十六输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
[0040]第二方面，本发明还提供了一种汽车电源管理方法，包括:
[0041]获取蓄电池当前的荷电状态；
[0042]获取车辆工况信息；
[0043]获取发动机运行工况信息；
[0044]根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值；
[0045]根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
[0046]进一步的，所述获取蓄电池当前的荷电状态具体为:
[0047]检测所述蓄电池的电压、电流及温度；
[0048]根据所述蓄电池的电压、电流及温度，计算所述蓄电池当前的荷电状态。
[0049]进一步的，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为:
[0050]接收所述发动机管理系统发送的所述目标调节电压值；
[0051]检测所述蓄电池的电压；
[0052]检测所述发电机的相位电压；
[0053]根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲调制信号。
[0054]进一步的，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为:
[0055]当监测到车辆的点火开关开启或接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态；
[0056]当所述目标调节电压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，SP输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；
[0057]判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于所述预调压状态；
[0058]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0059]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0060]在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0061]在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号；
[0062]在进入所述正常调压状态后，检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
[0063]进一步的，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为:
[0064]当监测到车辆的点火开关开启且未接收到所述目标调节电压值信号时，或者检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态；
[0065]当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速时，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；其中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速；
[0066]在进入所述全调压状态超过预设时间，且所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值，继续处于所述全调压状态；
[0067]当内部存储的默认目标调压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；
[0068]判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于预调压状态；
[0069]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0070]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0071]在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0072]在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号；
[0073]在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
[0074]本发明具有以下有益效果:
[0075]在发动机低转速及车辆大负荷工况下实现快速响应控制；当LIN总线故障状态下实现故障模式控制；实时监测三相交流发电机状态并发送故障信息给驾驶信息系统报警；根据三相交流发电机温度实现温度补偿控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0076]图1为本发明汽车电源管理系统的较佳实施方式的方框图；
[0077]图2为图1中蓄电池状态获取模块的方框图；
[0078]图3为图1中发电机智能调压控制器的方框图；
[0079]图4为图3中微控制器的第一较佳实施方式的方框图；
[0080]图5为图3中微控制器的第二较佳实施方式的方框图；
[0081]图6为本发明汽车电源管理方法的较佳实施方式的流程图；
[0082]图7为图6中步骤SI的流程图；
[0083]图8为图6中步骤S4的流程图；
[0084]图9为图8中步骤S41的流程图。【具体实施方式】
[0085]下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0086]请参照图1，本发明汽车电源管理系统包括:发电机智能调压控制器1、发动机管理系统2、蓄电池状态获取模块6及车辆工况信息获取模块8，其中:
[0087]所述蓄电池状态获取模块6用于获取蓄电池当前的荷电状态；
[0088]所述车辆工况信息获取模块8用于获取车辆工况信息；
[0089]所述发动机管理系统2与所述蓄电池状态获取模块6和所述车辆工况信息获取模块8连接以获取发动机运行工况信息，并根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息来计算发电机的目标调节电压值；
[0090]所述发电机智能调压控制器I与所述发动机管理系统2连接以根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
[0091]为了更好的对汽车电源管理系统的功能进行描述，接下来将对整个汽车电源管理系统中所有构件的功能进行简单的描述:
[0092]进一步的，请参考图2，所述蓄电池状态获取模块6包括蓄电池检测传感器60及车身控制器66,其中:
[0093]所述蓄电池检测传感器60用于检测所述蓄电池的电压、电流及温度；
[0094]所述车身控制器66用于根据蓄电池的电压、电流及温度计算所述蓄电池当前的荷电状态。
[0095]本实施方式中，所述车身控制器66采用卡尔曼(kalman)算法来估算蓄电池当前的荷电状态。
[0096]进一步的，请参考图3，所述发电机智能调压控制器I包括:微控制器(MCU) 10、蓄电池电压检测模块16、相位电压检测模块15、高边(HS)驱动模块18以及本地互联网络(LIN)收发器19，其中:
[0097]所述本地互联网络收发器19用于与发动机管理系统2通讯，以接收所述发动机管理系统2发送的目标调节电压值；
[0098]所述蓄电池电压检测模块16用于检测所述蓄电池的电压；
[0099]所述相位电压检测模块15用于检测所述发电机的相位电压；
[0100]所述微控制器10与本地互联网络收发器19连接，用于根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲控制信号;
[0101]所述高边驱动模块18与微控制器10相连，用于使用高边的场效应晶体管驱动来控制发电机的励磁线圈。
[0102]除此之外，所述发电机智能调压控制器I还可以包括:蓄电池电流检测模块17及温度检测模块14，蓄电池电流检测模块17用于实时检测蓄电池电流，温度检测模块，用于检测发电机内容电压来判断温度补偿和故障模式。
[0103]更进一步的，请参考图4，所述微控制器10包括第一唤醒单元100及第一至第七输出单元101-107，其中:
[0104]所述第一唤醒单元100用于当监测到车辆的点火开关开启或检测到所述本地互联网络收发器19接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态；
[0105]所述第一输出单元101用于当所述目标调节电压值大于蓄电池电压检测模块16检测到的蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；本实施例中，默认占空比为Pst，即发电机启动时输出的脉冲宽度调制占空比，如 18%。
[0106]所述第二输出单元102用于判断所述相位电压检测模块15所检测到的发电机的相位电压是否大于发电机启动时的相位电压值Upst，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值，否则，继续处于预调压状态。本实施例中，发电机启动时的相位电压值仏^可以为相位电压波峰的25%值。
[0107]所述第三输出单元103用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于UPMax，UPMax即所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态。
[0108]所述第四输出单元104用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否大于UPta，Upnmi即所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态。
[0109]所述第五输 出单元105用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态。
[0110]所述第六输出单元106用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块16所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值Umaxl时，进入最小调压状态，即输出最小占空比Pmin的脉冲宽度调制信号。本实施例中，最小占空比为10%。Umajd为蓄电池电压的第一电压限值，如16伏。
[0111]所述第七输出单元107用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块16所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值仏…时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，其中所述第二电压限值大于所述第一电压限值。Umax2为蓄电池电压的第二电压限值，如19伏。
[0112]其他实施方式中，请参考图5，所述微控制器10还可以进一步包括第二唤醒单元108及第八至第十六输出单元109-117，其中:
[0113]所述第二唤醒单元108用于当监测到车辆的点火开关开启且未检测到所述本地互联网络收发器19接收到所述目标调节电压值信号时，或者所述相位电压检测模块15检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态；
[0114]所述第八输出单元109用于当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速Rst时，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号。本实施方式中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速。Rst为发电机正常输出时的发动机转速，如750转。
[0115]所述第九输出单元110用于在进入所述全调压状态超过预设时间TP，且所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值UPMin时，继续处于所述全调压状态。其中，Tp为发电机的输出时间值,如200晕秒。UPMin为发电机相位电压波峰的15%。
[0116]所述第十输出单元111用于当内部存储的默认目标调压值大于所述蓄电池电压检测模块16检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号。
[0117]所述第十一输出单元112用于判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，则进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否贝U，继续处于预调压状态。
[0118]所述第十二输出单元113用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于UPMax，UPMax即所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态。
[0119]所述第十三输出单元114用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否大于UPta，Upnmi即所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态。
[0120]所述第十四输出单元115用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块15所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态。
[0121]所述第十五输出单元116用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块16所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值Umaxl时，进入最小调压状态，即输出最小占空比Pmin的脉冲宽度调制信号。本实施例中，最小占空比为10%。Umajd为蓄电池电压的第一电压限值，如16伏。
[0122]所述第十六输出单元117用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块16所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值Umax2W，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，其中所述第二电压限值大于所述第一电压限值。Umax2为蓄电池电压的第二电压限值，如19伏。
[0123]上述汽车电源管理系统根据蓄电池状态、车辆工况及发动机运行工况来对发电机实时控制，保证发电机、蓄电池及整车负载间的电量动态平衡，提高了发动机的运行效率，起到了节能减排和延长蓄电池使用寿命目的。
[0124]请继续参考图6，本发明汽车电源管理方法的较佳实施方式包括以下步骤:
[0125]步骤S1:获取蓄电池当前的荷电状态；
[0126]步骤S2:获取车辆工况信息；
[0127]步骤S3:获取发动机运行工况信息；
[0128]步骤S4:根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值；
[0129]步骤S5:根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。[0130]进一步的，请继续参考图7所示，所述步骤SI具体包括:
[0131]步骤Sll:检测所述蓄电池的电压、电流及温度；
[0132]步骤S12:根据所述蓄电池的电压、电流及温度，计算所述蓄电池当前的荷电状态。
[0133]进一步的,请继续参考图8所示,所述步骤S4具体包括:
[0134]步骤S41:接收所述发动机管理系统发送的所述目标调节电压值；
[0135]步骤S42:检测所述蓄电池的电压；
[0136]步骤S43:检测所述发电机的相位电压；
[0137]步骤S44:根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲调制信号。
[0138]更为具体的，所述步骤S4具体包括:
[0139]步骤S411:当监测到车辆的点火开关开启或接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态；
[0140]步骤S412:当所述目标调节电压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；本实施例中，默认占空比为Pst，即发电机启动时输出的脉冲宽度调制占空比，如18%。
[0141]步骤S413:判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于所述预调压状态；
[0142]步骤S414:在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于UPMax，UPMax即所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0143]步骤S415:在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于UPta，Upnodi即所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0144]步骤S416:在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0145]步骤S417:在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比Pmin的脉冲宽度调制信号；本实施例中，最小占空比为10%。Umaxl为蓄电池电压的第一电压限值，如16伏。
[0146]步骤S418:在进入所述正常调压状态后，检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值Umax2时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。Umax2S蓄电池电压的第二电压限值，如19伏。
[0147]其他实施方式中，所述步骤S4还可具体包括:
[0148]当监测到车辆的点火开关开启且未接收到所述目标调节电压值信号时，或者检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态；
[0149]当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速时，进入全调压状态，SP输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；其中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速；
[0150]在进入所述全调压状态超过预设时间TP，且所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值UPMin，继续处于所述全调压状态；其中，Tp为发电机的输出时间值，如200毫秒。Uplin为发电机相位电压波峰的15%。
[0151]当内部存储的默认目标调压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号；本实施例中，默认占空比为Pst，即发电机启动时输出的脉冲宽度调制占空比，如18%。
[0152]判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于预调压状态；
[0153]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于UPMax，UpMax即所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0154]在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于UPNom, Upnodi即所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态；
[0155]在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态；
[0156]在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比Pmin的脉冲宽度调制信号；本实施例中，最小占空比为10%。Umaxl为蓄电池电压的第一电压限值，如16伏。
[0157]在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值Umax2W，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。Umax2S蓄电池电压的第二电压限值，如19伏。
[0158]上述汽车发电机智能调压控制器I在发动机低转速及车辆大负荷工况下实现快速响应控制；当LIN总线故障状态下实现故障模式控制；实时监测三相交流发电机状态并发送故障信息给驾驶信息系统报警；根据三相交流发电机温度实现温度补偿控制。
[0159]以上所述的仅是本发明的一个实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种汽车电源管理系统，其特征在于，包括:发电机智能调压控制器、发动机管理系统、蓄电池状态获取模块及车辆工况信息获取模块；其中， 所述蓄电池状态获取模块，用于获取蓄电池当前的荷电状态； 所述车辆工况信息获取模块，用于获取车辆工况信息； 所述发动机管理系统，与所述蓄电池状态获取模块和所述车辆工况信息获取模块连接，用于获取发动机运行工况信息，并根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值； 所述发电机智能调压控制器，与所述发动机管理系统连接，用于根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
2.根据权利要求1所述的汽车电源管理系统，其特征在于，所述蓄电池状态获取模块包括: 蓄电池检测传感器，用于检测所述蓄电池的电压、电流及温度； 车身控制器，用于根据所述蓄电池的电压、电流及温度，并通过卡尔曼算法计算所述蓄电池当前的荷电状态。
3.根据权利要求1所述的汽车电源管理系统，其特征在于，所述发电机智能调压控制器包括:微控制器、蓄电池电压检测模块、相位电压检测模块、高边驱动模块及本地互联网络收发器；其中， 所述本地互联网络收发器，用于与所述发动机管理系统通讯，接收所述发动机管理系统发送的所述目标调节电压值； 所述蓄电池电压检测模块，用于检测所述蓄电池的电压； 所述相位电压检测模块，用于检测所述发电机的相位电压； 微控制器，与所述本地互联网络收发器连接，用于根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲调制信号； 所述高边驱动模块，与所述微控制器连接，用于使用高边的场效应晶体管驱动来控制所述发电机的励磁线圈。
4.根据权利要求3所述的汽车电源管理系统，其特征在于，所述微控制器包括: 第一唤醒单元，用于当监测到车辆的点火开关开启或检测到所述本地互联网络收发器接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态； 第一输出单元，用于当所述目标调节电压值大于所述蓄电池电压检测模块检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号; 第二输出单元，用于判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于所述预调压状态； 第三输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态；第四输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态； 第五输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态； 第六输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号； 第七输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
5.根据权利要求3或4所述的汽车电源管理系统，其特征在于，所述微控制器包括:第二唤醒单元，用于当监测到车辆的点火开关开启且未检测到所述本地互联网络收发器接收到所述目标调节电压值信号时，或者所述相位电压检测模块检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态； 第八输出单元，用于当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速时，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；其中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速； 第九输出单元，用 于在进入所述全调压状态超过预设时间，且所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值，继续处于所述全调压状态； 第十输出单元，用于当内部存储的默认目标调压值大于所述蓄电池电压检测模块检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号； 第十一输出单元，用于判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于预调压状态； 第十二输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态； 第十三输出单元，用于在进入所述慢速调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态； 第十四输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，判断所述相位电压检测模块所检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态； 第十五输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，当所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号； 第十六输出单元，用于在进入所述正常调压状态后，所述蓄电池电压检测模块所检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
6.一种汽车电源管理方法，其特征在于，包括: 获取蓄电池当前的荷电状态； 获取车辆工况信息； 获取发动机运行工况信息； 根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值； 根据所述目标调节电压值，向所述发电机输出脉冲宽度调制信号，以调节所述发电机输出的电压。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述获取蓄电池当前的荷电状态具体为: 检测所述蓄电池的电压、电流及温度； 根据所述蓄电池的电 压、电流及温度，计算所述蓄电池当前的荷电状态。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为: 接收所述发动机管理系统发送的所述目标调节电压值； 检测所述蓄电池的电压； 检测所述发电机的相位电压； 根据所述目标调节电压值、所述蓄电池的电压以及所述发电机的相位电压，输出用于控制所述发电机的脉冲调制信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为: 当监测到车辆的点火开关开启或接收到所述目标调节电压值信号时，从休眠状态进入到本地互联网络唤醒状态； 当所述目标调节电压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号； 判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否则，继续处于所述预调压状态； 在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态； 在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态； 在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态； 在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号； 在进入所述正常调压状态后，检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根据所述蓄电池当前的荷电状态、所述发动机运行工况信息以及所述车辆工况信息，计算发电机的目标调节电压值具体为: 当监测到车辆的点火开关开启且未接收到所述目标调节电压值信号时，或者检测到所述发电机的相位电压时，从休眠状态进入到相位唤醒状态； 当发动机转速超出所述发电机正常输出时的发动机转速时，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；其中，所述发动机运行工况信息包括发动机转速； 在进入所述全调压状态超过预设时间，且所检测到的所述发电机的相位电压小于预设值，继续处于所述全调压状态； 当内部存储的默认目标调压值大于检测到的所述蓄电池的电压时，进入预调压状态，即输出发动机启动时的默认占空比的脉冲宽度调制信号； 判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机启动时的相位电压值，如果是，进入慢速调压状态，即输出的脉冲宽度调制信号的占空比按照时间间隔逐步加大直至所述目标调节电压值；否 则，继续处于预调压状态； 在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未大于所述发电机的相位电压波峰值的90%，如果是，进入全调压状态，即输出占空比为100%的脉冲宽度调制信号；否则，返回至所述慢速调压状态； 在进入所述慢速调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否大于所述发电机相位电压波峰值的60%，如果是，进入正常调压状态，即按照所述目标电压调节值进行调节；否则，返回至所述慢速调压状态； 在进入所述正常调压状态后，判断检测到的所述发电机的相位电压是否始终未能大于所述发电机相位电压波峰值的90%，如果是，进入所述全调压状态；否则，继续处于所述正常调压状态； 在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压大于第一电压限值时，进入最小调压状态，即输出最小占空比的脉冲宽度调制信号； 在进入所述正常调压状态后，当检测到的所述蓄电池的电压超出第二电压限值时，生成禁止所述发电机输出电压的脉冲宽度调制信号，所述第二电压限值大于所述第一电压限值。
【文档编号】H02P9/00GK103762918SQ201410036262
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】石刚, 胡留成, 李武斌, 韩超, 张永刚 申请人:北京汽车股份有限公司