一种车用电源控制器及其控制方法与流程

本发明涉及污水处理领域，特别是指一种车用电源控制器及其控制方法。

背景技术：

1、机械部件电动化是实现部件工作功率与发动机转速解耦的有效手段，随着社会的快速发展，节能、减排已经成为汽车工业发展的主题，传统车辆受限于12v或24v电压平台的功率，无法满足大功率、多电动部件的电功率消耗需求，以48v系统为代表的轻混系统，通过在常规车的基础上匹配bsg电机、48v电源及dc-dc转换器，并通过发电机启停功能消除停车甚至低速滑行过程中的发动机怠速，能够达到节能的目的，且因其成本低、可靠性高等优点，成为车辆重要的发展技术方向；

2、汽车电动部件具有效率、工作状态或转速可控、与发动机转速充分解耦等优势，越来越多的受到零部件及整车企业的重视；传统燃油乘用车由于电动部件的电功率需求较低、整车燃油经济性压力较大，逐步实现了散热风扇、暖风水泵等部件的电动化；匹配48v系统的乘用车也逐步实现了空调压缩机的电动化；对于卡车，由于发动机启动扭矩及传统机械附件的功率较高，因此传统的48v系统很难实现车辆匹配，同时由于卡车使用工况与乘用车存在加到差异，大比例卡车对发动机启停等功能需求较低甚至无需求；

3、车辆的部分部件，如发动机冷却水泵、发动机机油泵、打气泵、空调压缩机、散热风扇等，一般使用皮带或者齿轮与发动机的动力输出轴相连来获取动力，其转速与发动机转速成正比；在部件工作过程中，由于部件与发动机为机械常联接，无法根据负荷需求进行转速控制，导致附件效率较低，无法准确与工况吻合；如发动机散热风扇，低温时，在发动机水温较低、车辆高速巡航等工况下机械风扇持续旋转，导致机械损失严重或发动机温度较低、整车低速爬坡时发动机过温等问题；如机械空调压缩机转速与发动机转速成正比且在车辆行驶过程中频繁变化，导致制冷量无法与驾驶员制冷需求吻合，从而导致制冷效率较低或者制冷功率不够等问题。

技术实现思路

1、本发明提出一种车用电源控制器，通过匹配高压发电机、高压电源管理模块、低压电源管理模块、第一双向dc-dc转换模块、第二双向dc-dc转换模块，实现了定功率的低压转高压控制，克服了传统车辆受限于12v或24v电压平台的功率、无法满足大功率及多电动部件的电功率消耗需求的问题；同时克服了导致附件效率较低、无法准确与工况吻合的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种车用电源控制器，包括：发电机，用于为高压电源提供能量源；

4、发电机电流传感器，用以监测发电机的发电电流；

5、励磁电流控制模块，用于控制发电机的励磁电流；

6、手动检修开关，用于断开发电机与高压电源向其它部分输出的高压电；

7、第一高压配电模块、第二高压配电模块、第三高压配电模块，用于将高压电输出到高压负载功率端、第一双向dc-dc转换模块及第二双向dc-dc转换模块；

8、高压电源管理模块，用于控制高压电源的充放电；

9、高压电源，用于储存发电机产生的电能并对其它模块输出储存的电能；

10、高压负载功率端；

11、第一双向dc-dc转换模块、第二双向dc-dc转换模块，用于将高压电转换为低压电，为低压长电输出段以及低压电源功率端供电；

12、通讯模块，用于主控模块与各模块进行通讯；

13、主控模块，用于接受各模块的监控信息，并对各模块传递控制指令；

14、低压端电流传感器，用于监测低压常电输出段以及低压电源功率端在使用过程中的低压电流；

15、低压电源端电流传感器，用于监测低压电源功率端在使用过程中的充放电电流；

16、低压电源，选用锂电池组，用于储存低压电，并在需要时为低压常电输出端供电；

17、低压电源管理模块，用于管理低压电源功率端的充放电过程；

18、低压电源总开关，用于断开低压电源功率输出端的供电；

19、低压电源功率输出端，用于在on档电上电时输出低压功率；

20、低压常电开关，用于控制低压常电输出；

21、低压常电输出端，用于在on档电下电时继续输出低压功率；

22、所述高压电源管理模块、所述低压电源管理模块根据高压电源、低压电源的种类不同，选配超级电容管理模块、锂电池管理系统或铅酸电池管理模块；

23、所述发电机、发电机电流传感器、励磁电流控制模块、手动检修开关依次串联后与所述第一高压配电模块、第二高压配电模块、第三高压配电模块组成的并联电路连接；所述励磁电流控制模块同时通过励磁电流输出线，

24、所述高压电源与所述发电机、发电机电流传感器、励磁电流控制模块组成的串联电路并联；

25、所述高压负载功率端与所述高压电源的功率端、第一高压配电模块、第二高压配电模块及第三高压配电模块连接；

26、所述高压电源的信号端一端与所述高压电源管理模块连接、另一端与所述车用电源控制器外部匹配的高压电源相连；

27、所述第一双向dc-dc转换模块与所述第一高压配电模块和第二高压配电模块组成的并联电路串联；

28、所述第二双向dc-dc转换模块与所述第三高压配电模块和高压电源管理模块组成的并联电路串联；

29、所述低压端电流传感器与所述第一双向dc-dc转换模块和所述第二双向dc-dc转换模块组成的并联电路串联；

30、所述低压电源端电流传感器、低压电源功率端、低压端电流传感器及第一双向dc-dc转换模块组成串联回路a；

31、所述低压电源管理模块、低压端电流传感器、低压电源端电流传感器及低压电源功率端组成串联回路b，所述低压电源(功率端)位于所述低压端电流传感器后端；

32、所述低压电源总开关与低压电源功率输出端串联后与所述串联回路a并联，所述低压电源功率输出端位于所述低压电源总开关后端；

33、所述低压常电开关与低压常电输出端串联后与所述低压电源总开关与低压电源功率输出端并联，所述低压常电输出端位于所述低压常电开关的后端；

34、所述低压电源信号端一端与所述低压电源管理模块连接、另一端与所匹配的低压电源相连；

35、所述通讯模块通过信号线束及总线与车辆的线束连接，所述通讯模块与整车交互的信号包括高压电源状态、低压电源状态、高压配电模块状态、第一双向dc-dc转换模块的状态、第二双向dc-dc转换模块的状态、整车的on档/start档、发动机转速/车速/制动信号/油门踏板/环境温度/发动机水温。

36、进一步，所述发电机电流传感器、低压端电流传感器及低压电源端电流传感器均为霍尔式电流传感器。

37、进一步，所述主控模块通过所述车用电源控制器内部线束或pcb布线采集或发出控制指令。

38、进一步，所述高压电源及所述低压电源匹配锂电池组、铅酸电池组、超级电容组中的一种；

39、所述高压电源的工作电压为24-600v不等；

40、所述低压电源的工作电压为12v或者24v。

41、进一步，所述发电机电流传感器、励磁电流输出线、励磁电流控制模块、手动检修开关、第一高压配电模块、第二高压配电模块、第三高压配电模块、高压电源管理模块、第一双向dc-dc转换模块、第二双向dc-dc转换模块、通讯模块、低压电源管理模块、低压端电流传感器、低压电源端电流传感器、低压电源总开关及低压常电开关组成交互模块。

42、一种车用电源控制器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

43、s01：整车on档上电后，主控模块上电，通过通讯模块与励磁电流控制模块、高压电源管理模块、第三高压配电模块、第二双向dc-dc转换模块、低压电源管理模块进行通信，获取各模块的状态信息；存在故障时，上报故障信息，同时车用电源控制器停机；无故障时，车用电源控制器执行主策略；

44、s02：当高压电源电压低于设定的第一阈值电压且匹配高压起动机时，当需要对高压电源充电时，主控模块基于高压电源实时允许充电功率、低压电源实时允许放电功率及第二双向dc-dc转换模块功率限值，以低压端电流传感器为反馈，控制第二双向dc-dc转换模块实现定功率(此处的定功率指的是行车过程中的稳定功率)的低压转高压控制；

45、s03：主控模块基于整车高压电源的状态及高压负载用电需求，通过控制高压配电模块来执行所对应的高压负载回路的通断控制；同时高压配电模块上报各回路功率器件及保护器件前后的电压值；

46、s04：主控模块实时通过通讯模块向整车上报低压电源功率端实时允许的放电电流及低压电源端电流传感器的电流测量值；当低压电源端电流传感器的电流测量值大于低压电源功率端实时允许的放电电流值一定时间，或低压电源的功率端的电量、低压电源的功率端的电压低于主控模块中设定的第一阈值组，主动断开低压电源总开关；当低压电源电量、低压电源电压低于主控模块中设定的第二阈值组，主动断开低压常电开关；

47、s05：主控模块实时从通讯模块获取整车状态信息，当发动机转速超出主控模块中设定的发动机转速阈值的一定阈值时间时，判定发动机处于工作状态，此时执行发电机、第二双向dc-dc转换模块的控制；

48、s05a：基于高压电源的端电压，高压电源允许的充放电电流控制励磁电流控制模块输出励磁电流至发电机；当高压电源的端电压低于设定阈值电压且高压电源端的发电机电流传感器充电电流测量值小于高压电源的实时允许充电电流值时，增大励磁电流；当高压电源的电压高于设定的第二阈值电压或高压电源端发电机电流传感器的充电电流测量值大于高压电源的实时允许充电电流值时，减小励磁电流；

49、s05b：基于低压电源功率端的端电压、低压电源功率端允许充放电电流控制的第二dc-dc转换模块的功率控制，当低压电源功率端的电压低于设定阈值电压且低压电源端电路传感器充电电流测量值小于低压电源实时允许的充电电流值时，增大第二dc-dc转换模块高压转低压的功率，当低压电源功率端电压高于设定的第二阈值电压或低压电源端电流传感器充电电流测量值大于低压电源实时允许的充电电流值时，降低第二dc-dc转换模块高压转低压的功率；

50、s06，当整车on档电下电时，主控模块断开低压电源总开关，主控模块周期唤醒，从低压电源管理模块获取低压电源功率端是状态信息，当低压电源功率端的电量、低压电源功率端的电压低于设定的第二阈值组，主动断开低压常电开关。

51、进一步，在s02中，其中高压电源实时允许充电功率、低压电源功率端实时允许放电功率由各自map(电源电量，电池温度)查表获得；

52、高压电源的第一阈值电压由map(环境温度，发动机水温)查表获得。

53、进一步，在s04中，第一阈值组的低压电源电量、低压电源电压高于第二阈值组中对应的低压电源电量、低压电源电压。

54、进一步，在s05中，发动机转速阈值低于发动机怠速的标定数值。

55、进一步，在s05a中，第二阈值电压为高压电源的设定行车电压。

56、进一步，在s05b中，所述的第二阈值电压为低压电源的设定行车电压；高压电源实时允许放电功率、低压电源功率端实时允许充电功率，由各自map(电源电量，电池温度)查表获得。

57、本发明中的车用电源控制器通过匹配高压发电机、高压电源管理模块、低压电源管理模块、第一双向dc-dc转换模块、第二双向dc-dc转换模块，实现了定功率的低压转高压控制，克服了传统车辆受限于12v或24v电压平台的功率、无法满足大功率及多电动部件的电功率消耗需求的问题；同时克服了导致附件效率较低、无法准确与工况吻合的问题。