CN111634247A - 一种车辆双电池供能系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆双电池供能系统，包括电能控制单元、发动机控制器、发动机、起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关；电能控制单元分别与发动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池以及主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关电连接；发动机控制器分别与发动机及起动机电连接；起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、用电负载通过电路连接，中间电路设置各电控开关。电能控制单元用于采集发动机控制器信号，控制发电机输出电压并接收发电机信号，接收主蓄电池、副蓄电池状态信号，控制各电控开关的开启与闭合。本发明同时公开了一种车辆双电池供能系统的控制方法。

Description

一种车辆双电池供能系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种双电池供能系统车辆及双电池供能车辆控制方法，属于燃油车技术领域。

背景技术

现有燃油汽车仅安装一块蓄电池，存在以下问题：

1.当蓄电池电量低时会造成无法起动车辆的问题，或唯一蓄电池出现故障时车辆无法完成正常供电导致抛锚状况。

2.在正常起动发动机时，起动机需要大电流，此时造成蓄电池电压降低，引发车辆控制器置位重启，对车辆可靠性和安全性造成影响。

3.车辆在减速制动过程中存在能量损失，无法对制动能量进行回收利用。

专利文献1涉及一种双电池系统的车辆启动电源以及使用双电池系统启动电源的车辆。本发明的启动电源的电池组由启动电池组和储能电池组构成。启动电池组只负责发动机的启动，不给车载用电装置供电，并且可以独立启动发动机。储能电池组一方面给车载用电装置供电，同时，在电量较充足的情况下，还可以辅助启动。专利文献1中的双电池一块为启动专用蓄电池，不参与车辆用电负载的供电，仅能防止由于电池过度放电导致发动机无法启动的问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种车辆双电池供能系统，通过电能控制单元采集主蓄电池、副蓄电池、发动机控制单元的状态信号，控制相应的开关，单独接入主蓄电池、副蓄电池或同时接入主副蓄电池进行车辆的启动、整车供电、蓄电池充电等工况作业。通过本发明，可以降低启动过程中，电池电压降低对整车用电负载的影响，避免唯一电池失效造成的车辆故障；同时，当车辆加速时，接入两块蓄电池为整车供电，减少发电机输出电压，提高车辆的加速能力；当车辆制动减速时，接入两块电池，提升蓄电池输出电压，回收制动能量，达到节能环保的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种车辆双电池供能系统，包括电能控制单元、发动机控制器、发动机、起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关；电能控制单元分别与发动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池以及主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关电连接；发动机控制器分别与发动机及起动机电连接；起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、用电负载通过电路连接，中间电路设置各电控开关。

进一步地，所述电能控制单元为此系统的控制单元，电能控制单元用于采集发动机控制器信号，控制发电机输出电压并接收发电机信号，接收主蓄电池、副蓄电池状态信号，控制各电控开关的开启与闭合。

进一步地，所述发动机控制器通过电连接控制并采集发动机信号，控制起动机启动发动机。

进一步地，所述主蓄电池电控开关及电池选择电控开关的初始状态为闭合状态，副蓄电池电控开关的初始状态为开启状态。

进一步地，所述起动机及发电机与发动机机械连接。

本发明同时提供一种车辆双电池供能系统的控制方法，包括以下工况控制过程：

1)当电能控制单元通过发动机控制器采集到的发动机机油压力、冷却液温度等信号判断为初次启动时，判断主蓄电池电压V1是否高于初次启动设定下限值V，若高于设定下限值，电能控制单元控制电池选择电控开关开启，副蓄电池电控开关闭合，此时用电负载供电由副蓄电池完成供电，起动机启动由主蓄电池完成供电；主蓄电池电压V1低于初次启动设定值V，电能控制单元控制副蓄电池电控开关闭合，此时主蓄电池、副蓄电池同时接入电路，为启动机提供启动电流，完成起动发动机动作；

2)发动机起动后，发电机开始发电，将会进行电能输出，电能控制单元采集主蓄电池和副蓄电池电量状态控制主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关的开启与闭合：当主蓄电池电量E1处于风险控制电量E以下时，断开副蓄电池电控开关，此时发电机为主蓄电池充电和用电负载供电；当副蓄电池电量E2处于风险控制电量E’以下时，接通副蓄电池电控开关，发电机同时为主蓄电池、副蓄电池、整车用电负载供电；当副蓄电池电量E2高于风险控制电量E’时，断开副蓄电池电控开关；

3)电能控制单元采集发动机工作状态，判断车辆处于加速或减速状态：当车辆处于加速状态时，发电机输出电压降低，副蓄电池电控开关闭合，主蓄电池、副蓄电池参与用电负载的供电；当车辆处于制动减速状态时，发电机输出电压升高，副蓄电池电控开关闭合，将制动减速能量回收至主蓄电池和副蓄电池中。

进一步地，控制方法还包括以下工况控制过程：

4)当主蓄电池出现故障，电能控制单元控制主蓄电池电控开关开启，副蓄电池电控开关闭合，发动机需要启动时，副蓄电池提供启动电流；发动机启动后，接受发电机充电，此时副蓄电池为车辆唯一蓄电池。

进一步地，控制方法还包括以下工况控制过程：

5)当发电机无法同时为主蓄电池、副蓄电池进行充电动作，电能控制单元根据主蓄电池电量E1、副蓄电池电量E情况，首先保障有一块电池具备起动发动机的电量。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种车辆双电池供能系统，通过电能控制单元采集主蓄电池、副蓄电池、发动机控制单元的状态信号，控制相应的开关，单独接入主蓄电池、副蓄电池或同时接入主副蓄电池进行车辆的启动、整车供电、蓄电池充电等工况作业。通过本发明，可以降低启动过程中，电池电压降低对整车用电负载的影响，避免唯一电池失效造成的车辆故障；同时，当车辆加速时，接入两块蓄电池为整车供电，减少发电机输出电压，提高车辆的加速能力；当车辆制动减速时，接入两块电池，提升蓄电池输出电压，回收制动能量，达到节能环保的效果。

附图说明

图1为车辆双电池供能系统原理框图；

图中：

1-电能控制单元；2-发动机控制器；3-发动机；4-起动机；5-发电机；6-主蓄电池；7-副蓄电池；8-用电负载；9-主蓄电池电控开关；10-副蓄电池电控开关；11-电池选择电控开关。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

一种车辆双电池供能系统，包括电能控制单元1、发动机控制器2、发动机3、起动机4、发电机5、主蓄电池6、副蓄电池7、主蓄电池电控开关9、副蓄电池电控开关10、电池选择电控开关11；电能控制单元分别与发动机3、发电机5、主蓄电池6、副蓄电池7以及主蓄电池电控开关9、副蓄电池电控开关10、电池选择电控开关11电连接；发动机控制器2分别与发动机3及起动机4电连接；起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、用电负载通过电路连接，中间电路设置各电控开关。

电能控制单元为此系统的控制单元，电能控制单元用于采集发动机控制器信号，控制发电机输出电压并接收发电机信号，接收主蓄电池、副蓄电池状态信号，控制各电控开关的开启与闭合。

发动机控制器通过电连接控制并采集发动机信号，控制起动机启动发动机。

主蓄电池电控开关9及电池选择电控开关11的初始状态为闭合状态，副蓄电池电控开关10的初始状态为开启状态。

起动机及发电机与发动机机械连接。

电能控制单元通过发动机控制器判断发动机状态，当发动机启动时，电能控制单元采集主蓄电池、副蓄电池电压，控制各电控开关闭合或开启，完成发动机的启动。发动机启动后，电能控制单元控制电控开关的开启闭合来给两个蓄电池单独充电或同时充电。

一种车辆双电池供能系统的控制方法包括以下过程：

1.当电能控制单元通过发动机控制器采集到的发动机机油压力、冷却液温度等信号判断为初次启动时，判断主蓄电池电压V1是否高于初次启动设定下限值V，若高于设定下限值，电能控制单元控制电池选择电控开关11开启，副蓄电池电控开关10闭合。此时用电负载供电由副蓄电池完成供电，起动机启动由主蓄电池完成供电。启动瞬间的电压波动不会对用电负载造成电压冲击。主蓄电池电压V1低于初次启动设定值V，电能控制单元控制副蓄电池电控开关10闭合，此时主蓄电池、副蓄电池同时接入电路，为启动机提供启动电流，完成起动发动机动作。

2.发动机起动后，发电机开始发电，将会进行电能输出。电能控制单元根据主蓄电池和副蓄电池电量状态控制主蓄电池电控开关9、副蓄电池电控开关10的开启与闭合。即当主蓄电池电量E1处于风险控制电量E以下时，断开副蓄电池电控开关10，此时发电机为主蓄电池充电和用电负载供电。当副蓄电池电量E2处于风险控制电量E’以下时，接通副蓄电池电控开关10，发电机同时为主蓄电池、副蓄电池、整车用电负载供电。当副蓄电池电量E2高于风险控制电量E’时，断开副蓄电池电控开关10。

3.通过电能控制单元采集到的发动机工作状态，判断车辆处于加速或减速状态。当车辆处于加速状态时，发电机输出电压降低，副蓄电池电控开关10闭合，主蓄电池、副蓄电池参与用电负载的供电，保证车辆的加速能力。当车辆处于制动减速状态时，发电机输出电压升高，副蓄电池电控开关10闭合。此时将制动减速能量回收至主蓄电池和副蓄电池中。

4.当主蓄电池出现故障，电能控制单元控制控制主蓄电池电控开关9开启，副蓄电池电控开关10闭合。发动机需要启动时，副蓄电池提供启动电流。发动机启动后，接受发电机充电。此时副蓄电池为车辆唯一蓄电池。

5.当发动机出现无法运转情况，此时发电机无法同时为主蓄电池、副蓄电池进行充电动作。电能控制单元根据主蓄电池电量E1、副蓄电池电量E情况，首先保障有一块电池具备起动发动机的电量。

当无法保障起动电量时，通过车辆显示装置提示车辆使用者，车辆使用者可选择关闭整车电源或耗尽剩余电量以保持危险报警灯、车辆前照灯等用电负载工作。

Claims (8)

1.一种车辆双电池供能系统，其特征在于，包括电能控制单元、发动机控制器、发动机、起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关；电能控制单元分别与发动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池以及主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关、电池选择电控开关电连接；发动机控制器分别与发动机及起动机电连接；起动机、发电机、主蓄电池、副蓄电池、用电负载通过电路连接，中间电路设置各电控开关。

2.如权利要求1所述的一种车辆双电池供能系统，其特征在于，所述电能控制单元用于采集发动机控制器信号，控制发电机输出电压并接收发电机信号，接收主蓄电池、副蓄电池状态信号，控制各电控开关的开启与闭合。

3.如权利要求1所述的一种车辆双电池供能系统，其特征在于，所述发动机控制器通过电连接控制并采集发动机信号，控制起动机启动发动机。

4.如权利要求1所述的一种车辆双电池供能系统，其特征在于，所述主蓄电池电控开关及电池选择电控开关的初始状态为闭合状态，副蓄电池电控开关的初始状态为开启状态。

5.如权利要求1所述的一种车辆双电池供能系统，其特征在于，所述起动机及发电机与发动机机械连接。

6.如权利要求1所述的一种车辆双电池供能系统的控制方法，其特征在于，包括以下工况控制过程：

1)当电能控制单元通过发动机控制器采集到的发动机机油压力、冷却液温度等信号判断为初次启动时，判断主蓄电池电压V1是否高于初次启动设定下限值V，若高于设定下限值，电能控制单元控制电池选择电控开关开启，副蓄电池电控开关闭合，此时用电负载供电由副蓄电池完成供电，起动机启动由主蓄电池完成供电；主蓄电池电压V1低于初次启动设定值V，电能控制单元控制副蓄电池电控开关闭合，此时主蓄电池、副蓄电池同时接入电路，为启动机提供启动电流，完成起动发动机动作；

2)发动机起动后，发电机开始发电，将会进行电能输出，电能控制单元采集主蓄电池和副蓄电池电量状态控制主蓄电池电控开关、副蓄电池电控开关的开启与闭合：当主蓄电池电量E1处于风险控制电量E以下时，断开副蓄电池电控开关，此时发电机为主蓄电池充电和用电负载供电；当副蓄电池电量E2处于风险控制电量E’以下时，接通副蓄电池电控开关，发电机同时为主蓄电池、副蓄电池、整车用电负载供电；当副蓄电池电量E2高于风险控制电量E’时，断开副蓄电池电控开关；

3)电能控制单元采集发动机工作状态，判断车辆处于加速或减速状态：当车辆处于加速状态时，发电机输出电压降低，副蓄电池电控开关闭合，主蓄电池、副蓄电池参与用电负载的供电；当车辆处于制动减速状态时，发电机输出电压升高，副蓄电池电控开关闭合，将制动减速能量回收至主蓄电池和副蓄电池中。

7.如权利要求6所述的一种车辆双电池供能系统的控制方法，其特征在于，还包括以下工况控制过程：

4)当主蓄电池出现故障，电能控制单元控制主蓄电池电控开关开启，副蓄电池电控开关闭合，发动机需要启动时，副蓄电池提供启动电流；发动机启动后，接受发电机充电，此时副蓄电池为车辆唯一蓄电池。

8.如权利要求6所述的一种车辆双电池供能系统的控制方法，其特征在于，还包括以下工况控制过程：

5)当发电机无法同时为主蓄电池、副蓄电池进行充电动作，电能控制单元根据主蓄电池电量E1、副蓄电池电量E情况，首先保障有一块电池具备起动发动机的电量。

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