汽車起動過程中的供電管理方法和汽車供電系統技術方案

本發明專利技術涉及汽車電子技術，特別涉及一種汽車起動過程中的供電管理方法和實現該方法的汽車供電系統。按照本發明專利技術一個實施例的汽車供電系統包括：發電機；蓄電池；DC-DC變換器，所述蓄電池經該DC-DC變換器與汽車電器設備連接；控制所述發電機和所述DC-DC變換器運行的控制器，其中，所述控制器按照下列方式控制汽車起動過程：調整所述DC-DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上，其中，該預設水平取決于所述蓄電池向汽車起動機提供的起動電流、汽車電器設備的當前工作電流和所述蓄電池的荷電狀態。

【技術實現步驟摘要】
汽車起動過程中的供電管理方法和汽車供電系統
本專利技術涉及汽車電子技術，特別涉及一種汽車起動過程中的供電管理方法和實現該方法的汽車供電系統。
技術介紹
汽車供電系統主要由儲能裝置（例如蓄電池或超級電容器）、能量轉換裝置（例如將機械能轉換為電能的發電機）和控制器組成。控制器是整個系統的核心，它負責根據用電負荷、蓄電池狀態和發電機狀態等工況確定和實施合適的電能管理策略。起動機利用蓄電池的能量啟動汽車發動機，使發動機在所需的工作狀態下運轉，發動機運轉時將帶動發電機發電，并向汽車的電器設備（例如汽車空調、照明燈、車載音響、車載測距雷達和導航儀等）供電和/或向蓄電池充電。為了提高能源利用效率，起停控制在汽車中得到越來越多的應用。在一個典型的起停控制過程中，當剎車踏板被按下時，如果檢測到下列條件同時被滿足，則關閉發動機，并且在剎車踏板被松開后自動啟動發動機：1）發動機空轉并且沒有掛擋；2）車輪轉速傳感器顯示為零；以及3）電池傳感器顯示蓄電池有足夠的電能進行下次啟動。但是需要指出的是，汽車的頻繁起停有可能導致汽車電器設備的損壞，因為在汽車起動時常導致電器設備的工作電壓急劇下降。此外，過低的電壓降將使電器設備停機或錯誤運行，這對于車載測距雷達之類的關鍵設備來說是無法接受的。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供一種汽車供電系統，其可以有效降低汽車起動過程對汽車電器設備的沖擊。本專利技術的上述目的通過下列技術方案實現：一種汽車供電系統，包括：發電機；蓄電池；DC-DC變換器，所述蓄電池經該DC-DC變換器與汽車電器設備連接；控制所述發電機和所述DC-DC變換器運行的控制器，其中，所述控制器按照下列方式控制汽車起動過程：調整所述DC-DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上，其中，該預設水平取決于所述蓄電池向汽車起動機提供的起動電流、汽車電器設備的當前工作電流和所述蓄電池的荷電狀態。優選地，在上述汽車供電系統中，所述預設水平以所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比表示，其根據下式確定：這里δ為所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比，SOC為所述蓄電池的荷電狀態，IS和IW分別為所述起動電流和當前工作電流，α和β為實驗確定的大于零的常數。優選地，在上述汽車供電系統中，所述預設水平以所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比表示，其根據下列方式確定：如果所述蓄電池的荷電狀態小于第一閾值，則所述下降百分比為100%；如果所述蓄電池的荷電狀態大于或等于第一閾值并且小于第二閾值，則所述下降百分比δ為：這里IS和IW分別為所述起動電流和當前工作電流，γ為實驗確定的大于零的常數；如果所述蓄電池的荷電狀態大于或等于第二閾值，則所述下降百分比為0%，優選地，在上述汽車供電系統中，所述所述第一和第二閾值分別為60%和95%。優選地，在上述汽車供電系統中，所述發電機、蓄電池、DC-DC變換器和控制器通過總線方式通信。本專利技術的還有一個目的是提供一種在汽車供電系統中實現汽車起動過程中供電管理的方法，有效降低汽車起動過程對汽車電器設備的沖擊。本專利技術的上述目的可以在這樣的汽車供電系統中實現，該系統包括發電機、蓄電池、DC-DC變換器和控制所述發電機和所述DC-DC變換器運行的控制器，其中，所述蓄電池經所述DC-DC變換器與汽車電器設備連接，所述方法包括下列步驟：響應于汽車起動，所述控制器獲取汽車起動機的起動電流、汽車電器設備的當前工作電流和所述蓄電池的荷電狀態；所述控制器確定所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度的預設水平；所述控制器根據所述預設水平調整DC-DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上。優選地，在上述方法中，所述控制器按照下列方式確定所述蓄電池的荷電狀態：輸入所述蓄電池的工作電壓、工作電流和工作溫度；計算所述工作電壓在所述蓄電池的標準工作電流下的工作電壓修正值；利用各自的隸屬函數確定所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值；利用模糊推理規則，根據所述工作電壓修正值和所述工作溫度的模糊值確定所述蓄電池的荷電狀態的模糊值；以及利用反模糊算法，根據所述蓄電池的荷電狀態的模糊值計算所述蓄電池的荷電狀態。優選地，在上述方法中，按照下式計算所述工作電壓在所述蓄電池的標準工作電流下的工作電壓修正值UI,m：UI,m＝UI+(I-I0)×λ(I)其中，UI為所述工作電流I下的所述工作電壓，UI,m為所述工作電壓UI的修正值，I為所述工作電流，I0為所述標準工作電流，λ（I）為隨所述工作電流變化的數值。優選地，在上述方法中，所述標準工作電流為下列中的一種：所述蓄電池的各種工作狀況下的工作電流的算術平均值；所述蓄電池的各種工作狀態下的工作電流按照其對應的工作狀態出現概率的加權平均值；所述蓄電池的工作電流在一段時間內的平均值。優選地，在上述方法中，所述λ（I）通過蓄電池在相同溫度下不同工作電流的放電曲線獲得。從結合附圖的以下詳細說明中，將會使本專利技術的上述和其它目的及優點更加完全清楚。附圖說明圖1為按照本專利技術一個實施例的汽車供電系統的示意圖。圖2為按照本專利技術一個實施例的汽車起動過程中的供電管理方法的流程圖。圖3為蓄電池的一個物理模型的示意圖。圖4為按照本專利技術一個實施例的荷電狀態（SOC）計算方法的流程圖。圖5、6和7分別為圖4所示實施例中的蓄電池工作電壓修正值、工作溫度和SOC的隸屬函數示意圖。具體實施方式下面通過參考附圖描述本專利技術的具體實施方式來闡述本專利技術。但是需要理解的是，這些具體實施方式僅僅是示例性的，對于本專利技術的精神和保護范圍并無限制作用。在本說明書中，“耦合”一詞應當理解為包括在兩個單元之間直接傳送能量或信號的情形，或者經一個或多個第三單元間接傳送能量或信號的情形，而且這里所稱的信號包括但不限于以電、光和磁的形式存在的信號。另外，“包含”和“包括”之類的用語表示除了具有在說明書和權利要求書中有直接和明確表述的單元和步驟以外，本專利技術的技術方案也不排除具有未被直接或明確表述的其它單元和步驟的情形。再者，諸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之類的用語并不表示單元或數值在時間、空間、大小等方面的順序而僅僅是作區分各單元或數值之用。另外，這里所述的蓄電池指的是能將化學能轉變化電能并產生直流電的裝置，其包括但不限于鉛酸蓄電池和鋰電池等。圖1為按照本專利技術一個實施例的汽車供電系統的示意圖。參見圖1，本實施例的汽車供電系統10包括控制器110、發電機120、蓄電池130、AC-DC變換器140和DC-DC變換器150。在圖1中，粗實線表示功率或能量流，而細實線表示控制信號和測量信號流。值得指出的是，雖然在這里控制器110與發電機120、蓄電池130、AC-DC變換器140和DC-DC變換器150等都以總線方式通信，但是這并不意味著控制器與被控制設備之間必須限定于這種方式，實際上它們之間也可以采用點對點的通信方式。在圖1中，控制器110是整個供電系統10的核心，其負責根據用電狀況（例如起動機30和汽車電器設備40的用電需求）、蓄電池狀態（這里例如是蓄電池130的工作電流、工作電壓、溫度、老化程度和荷電狀態（SOC）中的一種或多種）和發電機狀態（例如發電機當前所能提供的工作電流）等確定合適的電能管理本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽車供電系統，包括：?發電機；?蓄電池；?DC?DC變換器，所述蓄電池經該DC?DC變換器與汽車電器設備連接；?控制所述發電機和所述DC?DC變換器運行的控制器，?其特征在于，所述控制器按照下列方式控制汽車起動過程：調整所述DC?DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上。

【技術特征摘要】
1.一種汽車供電系統，包括：發電機；蓄電池；DC-DC變換器，所述蓄電池經該DC-DC變換器與汽車電器設備連接；控制所述發電機和所述DC-DC變換器運行的控制器，其特征在于，所述控制器按照下列方式控制汽車起動過程：調整所述DC-DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上，其中，所述預設水平取決于所述蓄電池向汽車起動機提供的起動電流、汽車電器設備的當前工作電流和所述蓄電池的荷電狀態。2.如權利要求1所述的汽車供電系統，其中，所述預設水平以所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比表示，其根據下式確定：這里δ為所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比，SOC為所述蓄電池的荷電狀態，IS和IW分別為所述起動電流和當前工作電流，α和β為實驗確定的大于零的常數。3.如權利要求1所述的汽車供電系統，其中，所述預設水平以所述汽車電器設備的工作電壓的下降百分比表示，其根據下列方式確定：如果所述蓄電池的荷電狀態小于第一閾值，則所述下降百分比為100％；如果所述蓄電池的荷電狀態大于或等于第一閾值并且小于第二閾值，則所述下降百分比δ為：這里IS和IW分別為所述起動電流和當前工作電流，γ為實驗確定的大于零的常數；如果所述蓄電池的荷電狀態大于或等于第二閾值，則所述下降百分比為0％。4.如權利要求3所述的汽車供電系統，其中，所述所述第一和第二閾值分別為60％和95％。5.如權利要求1所述的汽車供電系統，其中，所述發電機、蓄電池、DC-DC變換器和控制器通過總線方式通信。6.一種在汽車供電系統中實現汽車起動過程中供電管理的方法，所述汽車供電系統包括發電機、蓄電池、DC-DC變換器和控制所述發電機和所述DC-DC變換器運行的控制器，其特征在于，所述蓄電池經所述DC-DC變換器與汽車電器設備連接，所述方法包括下列步驟：響應于汽車起動，所述控制器確定所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度的預設水平；所述控制器根據所述預設水平調整DC-DC變換器的占空比，以將所述汽車電器設備的工作電壓的下降程度控制在預設水平上，其中，所述預設水平取決于汽車起動機的起動電流、汽車電器設備的當前工作電流和所述蓄電池的荷電狀態...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧恒，施騫，王笑益，張崇生，郝飛，
申請(專利權)人：上海汽車集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31