CN110281909A - 一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法，主要包括无线收发模块、SOC模块、蓄电池、控制器、油箱油位传感器、燃油泵控制器、发动机和双转子电机，控制器分别通过线束与无线收发模块、SOC模块、蓄电池、油箱油位传感器、燃油泵控制器相连接。本发明具有两种工作模式：节油模式和电池保护模式，可以满足不同的充电工况；有效解决了混合动力汽车久置状况下的蓄电池亏电问题，设置了两种工作模式满足了车主不同的需求，在节油模式下，在保障了蓄电池不亏电的基础上，最大限度地降低了车主的燃油成本，在电池保护模式下，使蓄电池的剩余电量维持在了最佳的状态，延长蓄电池的使用寿命。

Description

一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车防亏缺电池领域，尤其涉及一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法。

背景技术

混合动力汽车采用动力蓄电池供电，久置情况下，车载电器会消耗蓄电池中所剩电量以及蓄电池自身放电，造成蓄电池亏电，继而会导致混合动力汽车无法正常启动，蓄电池使用寿命降低。

中国专利“一种基于无钥匙启动系统的防蓄电池亏电控制方法”（申请号：CN102381307A）和中国专利“一种汽车电瓶防亏电智能系统”（授权号：CN106114232B）均通过实时检测蓄电池，在亏电状态下按照固定时间进行充电，解决蓄电池亏电烦恼，延长了蓄电池寿命，当充电时间达到设定值时，结束充电，但充电过程容易受温度等外界因素较大，同一充电时长在不同的温度等情况下，蓄电池实际充电量不同，存在当结束充电时的蓄电池电量仍低于汽车正常启动数值或者电量仅够蓄电池维持较短时间的正常状态，继而造成反复充电问题。

中国专利“一种汽车电池防亏电自启动系统”（授权号：CN208158210U）通过实时检测蓄电池所剩电量，自动补电，保证汽车能够正常启动，且有效避免了汽车蓄电池因亏电出现损坏，提高了蓄电池使用寿命，但存在工作模式单一，不能满足车主的不同需求，未考虑到汽车所剩油量较低时，向车主及时发送报警信号，提示车主补充燃油。

中国专利“一种预防蓄电池亏电的控制系统和控制方法”（申请号：CN108081983A）通过对汽车蓄电池智能补电，解决蓄电池亏电烦恼，延长了蓄电池寿命，但均以低于固定的门限值为条件，开启充电功能，未考虑到检测误差与信息传递时滞，存在蓄电池实际所剩电量过低无法正常开启充电功能的问题，不利于对蓄电池的保护。

发明内容

本发明针对双转子电机混合动力汽车蓄电池亏电所引发的汽车无法正常启动，燃油消耗大，蓄电池使用寿命降低和工作模式单一的问题，提供了一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法。本发明提供了节油模式和电池保护模式，满足了车主节约燃油和保护蓄电池两种不同需求。在节油模式下，当Q≤1.5M且油位＞0时，启动充电功能，当充电至Q≥2M时，关闭充电功能，在保障了蓄电池不亏电的基础上，最大限度地降低了车主的燃油成本；在电池保护模式下，当Q≤N且油位＞0时，启动充电功能，当充电至Q≥ N+A时，结束充电功能，使蓄电池的剩余电量维持在了最佳的状态，有利于保持蓄电池的健康状态，延长蓄电池的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种混合动力汽车防亏电自启动系统，主要包括双转子电机，与双转子电机内转子固定连接的发动机，控制器，以及通过线束分别与控制器连接的无线收发模块、SOC模块、蓄电池、油箱油位传感器和燃油泵控制器；

所述双转子电机，主要包括内转子、位于内转子外侧与内转子间隙配合的外转子，和位于外转子外侧与外转子间隙配合的定子；所述内转子上设置有电刷和内转子线圈，外转子上设置有永磁体，定子上设置有定子线圈；所述内转子线圈通过电刷与控制器相连接；所述定子线圈通过线束与控制器相连接，控制器可分别控制通向内转子线圈和定子线圈电流的大小和通断；所述SOC模块通过线束与控制器、蓄电池相连接，对蓄电池所剩电量进行实时检测，并将检测后的信息传递给控制器；所述燃油泵控制器通过线束分别与控制器和发动机相连接，可接收控制器的指令，实现对发动机供油的控制；所述油箱油位传感器通过线束与控制器相连接，将油箱油位信息传递给控制器；

控制器接收来自SOC模块对蓄电池所剩电量的检测信息，以及油箱油位传感器对油箱油位的检测信息，控制器进行判断选择；当达到设定条件时，控制器控制燃油泵对发动机供油，控制电刷对内转子线圈通电，内转子带动发动机启动；同时，在发动机转动之后，控制器切断对电刷的供电，由发动机运转带动内转子转动，设置在内转子上的内转子线圈随着内转子转动，内转子线圈上会产生电流，电流可以经过电刷、控制器向蓄电池供电，控制器与电池的连接也可以采用被控制器控制通断的线路连接，并经逆变器整流成直流为蓄电池充电，实现车辆发动机对蓄电池的充电功能。

所述内转子与发动机固定连接，外转子与汽车传动轴相连，双转子电机具有无级自动变速器的功能，在驱动时，来自发动机的动力经内转子后可以分成两部分，一部分通过电机磁场作用在外转子上，由外转子直接向传动轴输出机械动力，另一部分利用内转子与外转子的转速差，由内转子发电，产生的电流经过控制器变频后，输送给定子线圈供电，继而给外转子提供附加转矩；

上述方案中，所述无线收发模块通过无线信号与手机端相连接，可实现手机端与控制器的信息传递。

上述方案中，所述无线收发模块，在油箱油位传感器检测到油位为0时，控制器通过无线收发模块向手机端发出缺油的报警信号，提示车主及时补充燃油。

所述无线收发模块，当车主在手机端做出模式选择后，手机端通过无线收发模块将选择结果指令传递给控制器，控制器接收指令后，进行判断执行。

上述方案中，本发明提供的一种混合动力汽车防亏电自启动系统的控制方法，防亏电自启动系统具有两种工作模式：节油模式、电池保护模式；

为方便描述两种工作模式及其控制方法，标记双转子电机混合动力汽车蓄电池所剩电量为Q，双转子电机混合动力汽车正常启动所需的最低电量值为M，双转子电机混合动力汽车达到最佳工作状态时所需的电量值范围为N～N+A（N＞2M）；

车主根据自身需求，在手机端完成对防亏电自启动系统工作模式的选择，手机端将选择结果发送给无线收发模块，继而无线收发模块通过线束将选择结果传递给控制器，控制器判断后执行命令。

上述方案中，所述节油模式下，当Q≤1.5M且油位＞0时，启动充电功能；当充电至Q≥2M时，关闭充电功能；

详细说明本发明用于一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法中节油模式包括的步骤：

①车主选择节油模式；

②SOC模块将所检测的Q传递给控制器；

③控制器判断Q是否小于等于1.5M，若Q小于等于1.5M则进入步骤④，否则，执行步骤②；

④控制器判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

⑤启动充电功能；

⑥控制器判断Q是否大于等于2M，若Q小于2M，保持充电，否则，进入步骤⑦；

⑦控制器向燃油泵控制器发送信息，停止向发动机供油，关闭充电功能。

上述方案中，所述电池保护模式下，当Q≤N且油位＞0时，启动充电功能；当充电至Q≥N+A时，结束充电功能；

详细说明本发明用于一种混合动力汽车防亏电自启动系统中电车主选择电池保护模式；

①SOC模块将所检测的Q传递给控制器；

②控制器判断Q是否小于等于N，若Q小于等于N则进入步骤④，否则，执行步骤②；

③控制器判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

④启动充电功能；

⑤控制器判断Q是否大于等于N+A，若Q小于N+A，保持充电，否则，进入步骤⑦；

⑥控制器向燃油泵控制器发送信息，停止向发动机供油，关闭充电功能。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

1、通过实时检测Q，及时传递信息，实现对蓄电池及时补电，避免因车辆长时间静置存放而造成的蓄电池亏电问题，解决蓄电池亏电的烦恼，保证了车辆长期搁置仍能正常启动，提高了车辆使用的有效性。

2、本发明分别设置了节油模式和电池保护模式，克服了单一模式的片面性，满足了车主节约燃油和保护蓄电池的两种不同需求；当Q满足车主选择的模式下的电量设定条件时，开闭充电功能，这为避免蓄电池亏电提供了两种途径，同时，能更加灵活、高效达到车主节约燃油和保护电池两种不同的要求。

3、节油模式下，在Q≤1.5M时开启充电功能，将检测误差，信息传递时滞考虑在内，避免了出现蓄电池实际所剩电量过低无法正常开启充电功能的问题；此外在Q≥2M时关闭充电功能在保障了蓄电池不亏电的基础上，最大限度地降低了车主的燃油成本。

4、电池保护模式下，通过选择在Q≤N和Q≥ N+A时开启和关闭充电功能，使蓄电池的剩余电量维持在了最佳的状态，有利于保持蓄电池的健康状态，延长蓄电池的使用寿命。

5、通过设置电量区间，在保证蓄电池的电量能够启动发动机基础之上，避免了设定固定的门限值带来的反复充电现象，减少了启动的次数，延长了双转子电机的寿命，同时，又降低了检测误差与信息传递时滞对防亏电自启动系统工作过程的影响。

6、无线收发模块与手机端相连接，可实现手机端与控制器之间信息的传输，既可以将车主选择的模式结果传递到控制器，又能将工作进度反馈给车主，实现混合动力汽车与车主之间的信息连接；同时，可向车主发送报警讯号，提示车主及时补充燃油，避免出现无法及时对蓄电池补电或者混合动力汽车在启动后，无法正常行驶的问题。

附图说明

图1本发明的结构示意图。

图2是节油模式流程图。

图3是电池保护模式流图。

图中：1-无线收发模块、2-SOC模块、3-蓄电池、4-控制器、5-油箱油位传感器、6-燃油泵控制器、7-发动机、8-电刷、9-内转子、10-内转子线圈、11-外转子、12-永磁体、13-定子、14-定子线圈。

具体实施方式

如附图1所示，一种混合动力汽车防亏电自启动系统，主要包括双转子电机，与双转子电机内转子9固定连接的发动机7，控制器4，以及通过线束分别与控制器4连接的无线收发模块1、SOC模块2、蓄电池3、油箱油位传感器5和燃油泵控制器6。

具体的，所述双转子电机，主要包括内转子9、位于内转子9外侧，与内转子9间隙配合的外转子11，和位于外转子11外侧，与外转子11间隙配合的定子13。

更具体的，所述内转子9上设置有电刷8和内转子线圈10，外转子11上设置有永磁体12，定子13上设置有定子线圈14；所述内转子与发动机固定连接，外转子与汽车传动轴相连，双转子电机具有无级自动变速器的功能，在驱动时，来自发动机的动力经内转子后可以分成两部分，一部分通过电机磁场作用在外转子上，由外转子直接向传动轴输出机械动力，另一部分利用内转子与外转子的转速差，由内转子发电，产生的电流经过控制器变频后，输送给定子线圈供电，继而给外转子提供附加转矩。

更具体的，所述内转子线圈10通过电刷8与控制器4相连接；所述定子线圈14通过线束与控制器4相连接，控制器4可分别控制通向内转子线圈10和定子线圈14电流的大小和通断。

如此好处是，控制器4可实现在内转子线圈10通电情况下，启动发动机7转动，同时，还可以在发动机7转动之后，控制器４切断对电刷8的供电，由发动机7运转带动内转子9转动，实现发电功能，向蓄电池3充电。

具体的，所述SOC模块2通过线束与控制器4、蓄电池3相连接，对蓄电池3所剩电量进行实时检测，并将检测后的信息传递给控制器4。

如此好处是，通过实时检测电量Q，及时传递信息，实现及时补电，避免因车辆长时间静置存放而造成的蓄电池3亏电问题，解决蓄电池3亏电的烦恼，保证了车辆长期搁置仍能正常启动，提高了车辆使用的有效性。

具体的，所述燃油泵控制器6通过线束分别与控制器4和发动机7相连接，可接收控制器4的指令，实现对发动机7供油的控制；

具体的，所述油箱油位传感器5通过线束与控制器4相连接，将油箱油位信息传递给控制器4；

更具体的，控制器接收来自SOC模块对蓄电池所剩电量的检测信息，以及油箱油位传感器对油箱油位的检测信息，控制器进行判断选择；当达到设定条件时，控制器4控制燃油泵对发动机供油，控制电刷7对内转子线圈10通电，内转子8带动发动机6启动；同时，在发动机6转动之后，控制器４切断对电刷７的供电，由发动机6运转带动内转子8转动，设置在内转子8上的内转子线圈10随着内转子8转动，由于内转子线圈10处与外转子10上设置的永磁体11所形成的磁场中，根据法拉第电磁感应定律，内转子线圈10上会产生电流，电流可以经过电刷8、控制器5变频后向蓄电池4供电，实现车辆发动机6对蓄电池4的充电功能。

所述无线收发模块1通过无线信号与手机端相连接，可实现手机端与控制器4的信息传递；

具体的，所述的无线收发模块1，在油箱油位传感器5检测到油位为0时，控制器4通过无线收发模块1向手机端发出缺油的报警信号，提示车主及时补充燃油，避免出现混合动力汽车在启动后，无法正常行驶问题；

具体的，所述无线收发模块1，当车主在手机端做出模式选择后，手机端通过无线收发模块1将选择结果指令传递给控制器4，控制器4接收指令后，进行判断执行。

本发明提供的一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法具有两种工作模式：节油模式、电池保护模式。

为方便描述两种工作模式及其控制方法，标记双转子电机混合动力汽车蓄电池3所剩电量为Q，双转子电机混合动力汽车正常启动所需的最低电量值为M，双转子电机混合动力汽车达到最佳工作状态时所需的电量值范围为N～N+A（N＞2M）。

车主根据自身需求，在手机端完成对防亏电自启动系统工作模式的选择，手机端将选择结果发送给无线收发模块1，继而无线收发模块1通过线束将选择结果传递给控制器4，控制器4判断后执行命令。如此好处是，本发明分别设置了节油模式和电池保护模式，克服了单一模式的片面性，满足了车主节约燃油和保护蓄电池3的两种不同需求；当Q满足车主选择的模式下的电量设定条件时，开闭充电功能，这为避免蓄电池3亏电提供了两种途径，同时能更加灵活，高效达到车主节约燃油和保护电池两种不同的要求。

节油模式：该模式下，当Q≤1.5M且油位＞0时，启动充电功能；当充电至Q≥2M时，关闭充电功能。

如此好处是，通过设置电量区间，能够保证蓄电池3的电量能够启动发动机7，同时又避免了设定固定的门限值带来的反复充电现象，减少了启动的次数，延长了双转子电机的寿命。同时，在Q≤1.5M时开启充电功能，将检测误差，信息传递时滞考虑在内，避免了出现蓄电池3实际所剩电量过低无法正常开启充电功能的问题；此外在Q≥2M时关闭充电功能，在保障了蓄电池3不亏电的基础上，最大限度地降低了车主的燃油成本。

下面结合附图2详细说明本发明用于一种混合动力汽车防亏电自启动系统及其控制方法中节油模式包括的步骤：

①车主选择节油模式；

②SOC模块2将所检测的Q传递给控制器4；

③控制器4判断Q是否小于等于1.5M，若Q小于等于1.5M则进入步骤④，否则，执行步骤②；

④控制器4判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块1向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

⑤启动充电功能；

⑥控制器4判断Q是否大于等于2M，若Q小于2M，保持充电，否则，进入步骤⑦；

⑦控制器4向燃油泵控制器6发送信息，停止向发动机7供油，关闭充电功能。

电池保护模式：该模式下，当Q≤N且油位＞0时，启动充电功能；当充电至Q≥ N+A时，结束充电功能。

如此好处是，通过设置电量区间，能够保证蓄电池3的电量能够启动发动机7，同时又避免了设定固定的门限值带来的反复充电现象，减少了启动的次数，延长了双转子电机的寿命。同时，通过选择在Q≤N和Q≥ N+A时开启和关闭充电功能，使蓄电池3的剩余电量维持在了最佳的状态，有利于保持蓄电池3的健康状态，延长蓄电池3的使用寿命。

结合附图3详细说明本发明用于一种混合动力汽车防亏电自启动系统中电池保护模式包括的步骤：

①车主选择电池保护模式；

②SOC模块2将所检测的Q传递给控制器4；

③控制器4判断Q是否小于等于N，若Q小于等于N则进入步骤④，否则，执行步骤②；

④控制器4判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块1向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

⑤启动充电功能；

⑥控制器4判断Q是否大于等于N+A，若Q小于N+A，保持充电，否则，进入步骤⑦；

⑦控制器4向燃油泵控制器6发送信息，停止向发动机7供油，关闭充电功能。

另外，本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，也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，可以具体情况理解以上术语在本发明中的具体含义。术语“平齐”、“中心”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

综上所述，本发明的内容不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其它的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车防亏电自启动系统，其特征在于：包括双转子电机、与双转子电机内转子固定连接的发动机、控制器，以及通过线束分别与控制器连接的无线收发模块、SOC模块、蓄电池、油箱油位传感器和燃油泵控制器；

所述双转子电机，包括内转子、位于内转子外侧与内转子间隙配合的外转子，和位于外转子外侧与外转子间隙配合的定子；所述内转子上设置有电刷和内转子线圈，外转子上设置有永磁体，定子上设置有定子线圈；所述内转子线圈通过电刷与控制器相连接；所述定子线圈通过线束与控制器相连接，控制器可分别控制通向内转子线圈和定子线圈电流的大小和通断；所述SOC模块通过线束与控制器、蓄电池相连接，SOC模块对蓄电池所剩电量进行实时检测，并将检测后的信息传递给控制器；所述燃油泵控制器通过线束分别与控制器和发动机相连接，可接收控制器的指令，实现对发动机供油的控制；所述油箱油位传感器通过线束与控制器相连接，用以将油箱油位信息传递给控制器，无线收发模块通过无线信号与手机端相连接，用以实现手机端与控制器的信息传递。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车防亏电自启动系统的控制方法，其特征在于：控制器接收来自SOC模块对蓄电池所剩电量的检测信息，以及油箱油位传感器对油箱油位的检测信息，控制器进行判断选择；当达到对蓄电池充电的设定条件时，控制器控制燃油泵对发动机供油，控制电刷对内转子线圈通电，内转子带动发动机启动；同时，在发动机转动之后，控制器切断对电刷的供电，由发动机运转带动内转子转动，设置在内转子上的内转子线圈随着内转子转动，内转子线圈上会产生电流，电流可以经过电刷、控制器向蓄电池供电，用以实现车辆发动机对蓄电池的充电。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车防亏电自启动系统的控制方法，其特征在于：在油箱油位传感器检测到油位为0时，控制器通过无线收发模块向手机端发出缺油的报警信号，用以提示车主补充燃油。

4.根据权利要求1或2所述的混合动力汽车防亏电自启动系统的控制方法，其特征在于：包括两种工作模式：节油模式、电池保护模式；

所述的双转子电机混合动力汽车蓄电池所剩电量为Q，双转子电机混合动力汽车正常启动所需的最低电量值为M，双转子电机混合动力汽车达到最佳工作状态时所需的电量值范围为N～N+A（N＞2M）；

车主根据需要，在手机端完成对防亏电自启动系统工作模式的选择，手机端将选择结果发送给无线收发模块，继而无线收发模块通过线束将选择结果传递给控制器，控制器判断后执行命令。

5.根据权利要求4所述的混合动力汽车防亏电自启动系统的控制方法，其特征在于：节油模式包括的如下步骤：

车主选择节油模式；

SOC模块将所检测的Q传递给控制器；

控制器判断Q是否小于等于1.5M，若Q小于等于1.5M则进入步骤④，否则，执行步骤②；

控制器判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

启动充电功能；

控制器判断Q是否大于等于2M，若Q小于2M，保持充电，否则，进入步骤⑦；

控制器向燃油泵控制器发送信息，停止向发动机供油，关闭充电功能；

电池保护模式包括的如下步骤：

车主选择电池保护模式；

SOC模块将所检测的Q传递给控制器；

控制器判断Q是否小于等于N，若Q小于等于N则进入步骤④，否则，执行步骤②；

控制器判断油位是否大于0，若油位大于0则进入步骤⑤，否则，无线收发模块向手机端发送报警信息，提示车主燃油不足；

启动充电功能；

控制器判断Q是否大于等于N+A，若Q小于N+A，保持充电，否则，进入步骤⑦；

控制器向燃油泵控制器发送信息，停止向发动机供油，关闭充电功能。