專利名稱：汽車電源管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源管理系統(tǒng)，特別是一種汽車的電源管理系統(tǒng)。
背景技術：
目前，汽車電子技術已發(fā)展到控制系統(tǒng)綜合化和信息共享化的新 階段。電器零部件及控制單元的大量增加，使得整車的負載功率也隨之上升，加大了對電能的需求；如果不能很好的管理和控制電能的使 用，可能會因為發(fā)電機供電不足，導致蓄電池對外供電，若蓄電池放 電時間過長，則會使蓄電池電量不足，影響車輛的正常起動和安全行 使，甚至影響蓄電池的使用壽命。電器零部件及控制單元的大量增加 也給靜態(tài)電流的控制增加了難度，如果不能很好的控制整車的靜態(tài)電 流，將影響整車的停放時間，甚至導致滿足不了部分市場的法規(guī)要求。 因此我們需要對蓄電池狀態(tài)進行適時監(jiān)控，并依此對整車電器實施控 制，并且適當?shù)恼{(diào)節(jié)發(fā)電機的發(fā)電功率和輸出電壓，優(yōu)化整車的電平 衡，保證用電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，提高乘坐的舒適度；同時可以通過對 蓄電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)的監(jiān)控，來控制蓄電池的充放電狀態(tài)， 保證蓄電池的充放電平衡，優(yōu)化蓄電池的使用情況，從而延長蓄電池 的使用壽命。在車輛停放時，利用電源管理系統(tǒng)來控制用電系統(tǒng)與蓄 電池之間的通斷，使直接與蓄電池相接的零部件降低到最少，從而使 靜態(tài)電流降到最小，保證在一定的停放時間內(nèi)，車輛可以正常起動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題一優(yōu)化整車的電平衡。監(jiān)測蓄電池的狀 態(tài)，控制整車用電器的適用狀態(tài)，同時控制發(fā)電機的發(fā)電功率以及輸 出電壓，并向駕駛員提供蓄電池的狀態(tài)信息，最大程度的優(yōu)化整車的 電平衡。本發(fā)明需要解決的問題二控制整車靜態(tài)電流，降低靜態(tài)電流對于 蓄電池電量的損耗，保證車輛停放后可正常起動的時間。本發(fā)明需要解決問題三優(yōu)化蓄電池的充放電狀態(tài)，延長蓄電池 的使用壽命。為了優(yōu)化整車的電平衡，我們通過電源管理系統(tǒng)監(jiān)測蓄電池的端 電壓U、蓄電池的充放電電流I、蓄電池的表面溫度t;根據(jù)U、 I、 t 判斷蓄電池的荷電狀態(tài)S0C、健康狀態(tài)S0H，控制單元根據(jù)蓄電池的荷 電狀態(tài)S0C、健康狀態(tài)S0H,控制整車用電器的使用狀態(tài)，同時將信息 傳遞給駕駛員；當蓄電池狀態(tài)不夠理想時，控制單元屏蔽部分舒適性 負載，發(fā)出警告信息，引起駕駛員的注意，同時調(diào)節(jié)發(fā)電機的發(fā)電功 率和輸出電壓，隨著蓄電池狀態(tài)的好轉，電源管理系統(tǒng)將自動喚醒被 屏蔽的負載；此時駕駛人員可以手工喚醒被屏蔽的負載并中斷對發(fā)電 機發(fā)電功率的調(diào)節(jié)。若蓄電池的狀態(tài)進一步惡化，控制單元屏蔽所有 舒適性負載，發(fā)出警告信息，引起駕駛員的注意，同時調(diào)節(jié)發(fā)電機的 發(fā)電功率和輸出電壓，隨著蓄電池狀態(tài)的好轉，電源管理系統(tǒng)將自動喚醒被屏蔽的負載；此時駕駛人員可以手工喚醒被屏蔽的負載并中斷 對發(fā)電機發(fā)電功率的調(diào)節(jié)。當蓄電池的狀態(tài)可能會影響車輛正常駕駛 時，控制單元將屏蔽除安全駕駛必需的負載外的所有負載，發(fā)出警告 信息，同時調(diào)節(jié)發(fā)電機的發(fā)電功率和輸出電壓隨著蓄電池狀態(tài)的好轉， 逐級喚醒被屏蔽的負載，此時駕駛人員無法手工喚醒被屏蔽的負載。在車輛停止運行時，在車輛沒有進入設防狀態(tài)下，電源管理系統(tǒng) 根據(jù)蓄電池的狀態(tài)，判斷是否屏蔽負載，在蓄電池電量充足時，所有
負栽可以正常使用，隨著蓄電池電量的降低，將逐步屏蔽或同時屏蔽 所有舒適性負載，并進入某種模式，此時可以通過起動發(fā)動機等方式 來退出該模式。在防盜模式下，電源管理系統(tǒng)，通過對蓄電池、整車 用電系統(tǒng)的檢測，根據(jù)各電器零部件的功能和劃分的等級，將所有與 車輛安全無關的用電器全部切斷(保留對有極易功能的模塊的供電)， 從而使整車的靜態(tài)電流降低到最小，對蓄電池的電能消耗最小，能夠 保證在規(guī)定的停放時間內(nèi)，可以正常起動。在本發(fā)明中，我們還對蓄電池的健康狀態(tài)進行了監(jiān)控。我們通過 蓄電池的檢測單元檢測的得出的數(shù)據(jù)，通過專用軟件，分析出蓄電池 的健康狀態(tài)，并根據(jù)蓄電池的健康狀態(tài)和車輛對蓄電池的使用情況， 預先判斷蓄電池還可以正常使用的時間。同時在車輛的正常運行過程中，我們通過檢測蓄電池的端電壓U、蓄電池的充^t電電流I、蓄電池 的表面溫度t，判斷蓄電池荷電狀態(tài)S0C和健康狀態(tài)S0H，通過專業(yè)軟 件的分析判斷，再通過電源管理系統(tǒng)的控制部分，對用電系統(tǒng)和發(fā)電 機發(fā)出指令，調(diào)節(jié)流過蓄電池的電流以及發(fā)電機的輸出電壓，從而可 以優(yōu)化蓄電池的充放電平衡，使蓄電池處于最佳的工作狀態(tài)，最大限 度的延長蓄電池的使用壽命。


圖1，優(yōu)化整車的電平衡的原理框圖；圖2,控制靜態(tài)電流的原理框圖；圖3，優(yōu)化蓄電池充發(fā)電的原理框圖。
具體實施方式
下面參照附圖，對本發(fā)明方案做進一步詳細的闡述。為了能夠優(yōu)化整車的電平衡、控制整車的靜態(tài)電流以及優(yōu)化蓄電
池的充放電狀態(tài)，我們采用以下3種措施 措施l、優(yōu)化整車的電平衡如圖1所示，在本發(fā)明專利中，我們對整車所有負載按照負載的 功能以及整車的電器原理，劃分為不同優(yōu)先級的負載類型。在此為闡 述方便，我們將整車負載按照優(yōu)先級從底到高命名為負載1、負載2、 負栽3、負栽4、負載5，同時根據(jù)蓄電池的健康狀態(tài)，將蓄電池的荷 電狀態(tài)相應的劃分為幾個預警級別，在此以預警l、預警2、預警3為 例來闡述我們的設計理念。在本發(fā)明專利中，在電源管理系統(tǒng)中設計了 一個監(jiān)測單元和控制 單元，監(jiān)測單元用來監(jiān)測蓄電池的端電壓U、蓄電池的充放電電流I、 蓄電池的表面溫度t，并做簡單的分析，將最終監(jiān)測的結果發(fā)送給控制 單元，控制單元根據(jù)監(jiān)測的結果，通過專業(yè)的軟件，分析判斷，從而 給用電系統(tǒng)及發(fā)電機、發(fā)動機發(fā)出相應的指令，控制負載、發(fā)電機的 狀態(tài)，并向駕駛員提供相應的信息。當電源管理系統(tǒng)判斷出蓄電池的荷電狀態(tài)達到預警1級別時(例 如U-12.6V、 I=0.5A、 T=231C )，將分別向用電系統(tǒng)和發(fā)電機發(fā)出指令 1，要求優(yōu)先級較低的負載l被屏蔽，增加發(fā)電機的發(fā)電功率并調(diào)節(jié)輸 出電壓，同時給駕駛人員警告1(蓄電池電量不足，負載l被屏蔽)； 此時，駕駛人員可以通過人工喚醒功能將被屏蔽的負載喚醒，恢復被 屏蔽負載的正常使用。通過電源管理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，若蓄電池的荷電狀 態(tài)得到緩解，通過檢測得出的數(shù)據(jù)分析得出蓄電池已經(jīng)達到退出預警1 的條件(例如U-12. 65V、 I=0.5A、 T=23*C)，電源管理系統(tǒng)將自動解 除指令l，退出預警l狀態(tài)。如果在蓄電池荷電狀態(tài)達到預警l后，在電源管理控制部分采取 措施后，由于駕駛人員喚醒了被屏蔽的負載1，或者其他原因，導致蓄 電池的荷電狀態(tài)沒有得到好轉并進一步惡化，達預警2時(例如U=12. 5V、 1=0. 5A、 T-23X:)，電源管理系統(tǒng)將發(fā)出指令2,要求屏蔽 負載l、負載2,增加發(fā)電機發(fā)電功率并對輸出電壓進行調(diào)節(jié)，同時給 駕駛人員警告2 (蓄電池電量嚴重不足，負載l、負載2被屏蔽)；此 時，駕駛人員可以通過人工喚醒功能將被屏蔽的負載喚醒，恢復被屏 蔽負載的正常使用。隨著蓄電池荷電狀態(tài)的好轉，當達到退出預警2 條件后(例如11=12. 55V、 1=0. 5A、 T=231C)，系統(tǒng)將自動退出預警2， 進入預警1;如果在蓄電池荷電狀態(tài)達到預警2后，在電源管理控制部分采取 措施后，由于駕駛人員喚醒了被屏蔽的負載1、負載2，或者其他原因， 導致蓄電池的荷電狀態(tài)沒有得到好轉，并進一步惡化，達到預警3時 (例如U-12. 4V、 1=0. 5A、 T=231C ),電源管理系統(tǒng)將發(fā)出指令3，要 求強行屏蔽負載l、負載2、負載3，增加發(fā)電機發(fā)電功率并調(diào)節(jié)輸出 電壓，同時給駕駛人員警告3(蓄電池電量嚴重不足，已經(jīng)屏蔽負載l、 負載2、負載3，蓄電池剩余電量按照現(xiàn)在的行使狀態(tài)還可以行使**Km); 此時除了安全駕駛所必需的負載4、負載5外，其他負載全部屏蔽，并 要求增加發(fā)電機的發(fā)電功率和調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，補償蓄電池的 電量。在預警3，駕駛人員無法喚醒被屏蔽的負載，隨著蓄電池荷電狀 態(tài)的好轉，當達到退出預警3條件后(例如U-12. 45V、 I=0.5A、 T=23 。C)，系統(tǒng)將自動退出預警3，進入預警2。通過以上的監(jiān)測控制，達到了優(yōu)化整車供電系統(tǒng)與用電系統(tǒng)的電 平衡，保證車輛的安全駕駛，同時最大程度的提高了駕乘的舒適度。措施2:控制整車的靜態(tài)電流為了便于闡述，我們沿用措施l中劃分負載的方案，將整車負載 按照優(yōu)先級從底到高命名為負栽1、負載2、負載3、負載4、負載5。 假設負載5包含安全性負載、防盜系統(tǒng)，具有記憶功能的模塊。如圖3所示，電源管理系統(tǒng)將車輛停放分為兩種類型，在本發(fā)明
中權且命名為熄火、防盜。熄火指發(fā)動機停止運轉，在車輛沒有點火且沒有進入防盜的狀態(tài)；防盜狀態(tài)指發(fā)動機停止運轉，并且得到防盜 指令開始進入或者已經(jīng)進入防盜模式的狀態(tài)。熄火狀態(tài)此時電源管理系統(tǒng)通過對蓄電池的監(jiān)測，以及對防盜 指令的判斷，分析判斷得出車輛處于熄火狀態(tài)，按照整車的電器原理， 此時大多數(shù)負載是可以正常使用。在這種狀態(tài)下，我們需要適時監(jiān)測 蓄電池的狀態(tài)，并且根據(jù)蓄電池的端電壓U、蓄電池的充放電電流I、 蓄電池的表面溫度t來分析蓄電池的荷電狀態(tài)S0C和健康狀態(tài)S0H,并 依此作為依據(jù)，給負栽發(fā)出指令，控制負栽的通斷，當蓄電池的電量 不足或者即將不足時，將發(fā)出屏蔽負載的指令(可以根據(jù)蓄電池的荷 電狀態(tài)，按照負載的優(yōu)先級逐級屏蔽負載1、負栽2、負載3、負載4， 也可以同時屏蔽與防盜以及安全無關的所有負載，即同時斷開負載1、 負載2、負載3、負載4),使車輛進入電源保護模式，此時只有通過 起動發(fā)動機才能解除(或者其它解除方式)。從而達到保護蓄電池、 保證車輛正常起動的作用。防盜狀態(tài)電源管理系統(tǒng)通過對蓄電池的監(jiān)測，以及對防盜指令 的判斷，分析判斷出車輛處于防盜狀態(tài)。此時防盜系統(tǒng)開始工作或者 已經(jīng)工作，電源管理系統(tǒng)需要在最短的時間內(nèi)屏蔽或者斷開與防盜以 及安全無關的所有負載，此時電源管理系統(tǒng)將發(fā)出指令，斷開負載l、 負載2、負載3、負載4，使這些負載與蓄電池之間處于斷開狀態(tài)(對 于一些有記憶功能的模塊需要保持供電)，從而盡可能的降低整車的 靜態(tài)電流，減少對蓄電池電能的損耗。通過以上的措施，既可以保證在停車等待時的舒適性，也可以保 證蓄電池的電量足以保證車輛的正常行使，同時又使靜態(tài)電流控制在 比較理想的范圍內(nèi)。措施3:優(yōu)化蓄電池的充放電狀態(tài)
如圖3，在整車運行過程中，通過電源管理系統(tǒng)的監(jiān)測單元對蓄電 池的端電壓U、蓄電池的充放電電流I、蓄電池的表面溫度t的監(jiān)測， 對這些參數(shù)做簡單的分析處理后，將最終數(shù)據(jù)發(fā)送給電源管理系統(tǒng)的 控制單元，控制單元對監(jiān)測結果進行進一步的處理，得出蓄電池的荷 電狀態(tài)SOC以及健康狀態(tài)SOH，再將S0C、 SOH信息輸送給專用分析軟 件，分析判斷蓄電池的具體狀態(tài)，為能更好的闡述本發(fā)明專利的設計 理念，我們將蓄電池狀態(tài)化分為以下幾種
狀態(tài)l:電量不足并對外供電，蓄電池電量還沒有達到預警級別， 狀態(tài)2:電量不足并對外供電，蓄電池電量已經(jīng)達到預警級別， 狀態(tài)3:電量不足，不對外供電，也沒有得到補償，蓄電池電量還 沒有達到預警級別，
狀態(tài)4:電量不足，不對外供電，也沒有得到補償，蓄電池電量已 經(jīng)達到預警級別
狀態(tài)5:電量不足，蓄電池電量還沒有達到預警級別，發(fā)電機正在 給蓄電池進行充電，
狀態(tài)6:電量不足，蓄電池電量已經(jīng)達到預警級別，發(fā)電機正在給 蓄電池進行充電。
狀態(tài)7:電量充足，但是蓄電池正在并對外供電， 狀態(tài)8:電量充足，不對外供電，也沒有得到補償， 狀態(tài)9:電量充足，但是發(fā)電機正在給蓄電池進行充電。 當蓄電池處于狀態(tài)l、狀態(tài)7時，電源管理系統(tǒng)將發(fā)出指令，增加 發(fā)電機的發(fā)電功率并調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，使蓄電池停止對外供電， 或者降低蓄電池對外供電的程度；當蓄電池處于狀態(tài)2、狀態(tài)4、狀態(tài) 6時，將按措施l，通過對負栽的控制，以及對發(fā)電機的發(fā)電功率和輸 出電壓的調(diào)節(jié)，補償蓄電池的電量；當蓄電池處于狀態(tài)3、狀態(tài)5、狀 態(tài)8時，電源管理系統(tǒng)的控制單元不發(fā)出控制指令；當蓄電池處于狀
態(tài)9時，為了節(jié)約能源，也為了避免因為蓄電池電量飽和，卻始終對 蓄電池充電，導致蓄電池內(nèi)溫度增高，酸液蒸發(fā)而影響蓄電池的壽命， 這時電源管理系統(tǒng)的控制單元將發(fā)出指令，使發(fā)電機的發(fā)電功率降低 并對發(fā)電機的輸出電壓進行調(diào)節(jié)。終止蓄電池的充電狀態(tài)。在以上的方案中，我們需要經(jīng)常通過對發(fā)電機的輸出功率和輸出 電壓的調(diào)節(jié)來保證蓄電池充放電的平衡，在調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出功率的 同時，需要調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，使發(fā)電機的輸出電壓控制在對蓄 電池健康最有利的范圍之內(nèi)。在對發(fā)電機的輸出功率和發(fā)電機的輸出 電壓進行調(diào)節(jié)的同時，需要根據(jù)發(fā)動機的實際負載，對發(fā)動機的轉速 做出相應的調(diào)節(jié)，從而確保發(fā)電機可以順利的按電源管理系統(tǒng)的指令 進行調(diào)節(jié)。通過對蓄電池的端電壓U、蓄電池的充放電電流I、蓄電池的表面 溫度t、負載、發(fā)電機、發(fā)動機的檢測和調(diào)節(jié)，達到優(yōu)化蓄電池的充放 電狀態(tài)，延長蓄電池的使用壽命。同時根據(jù)U、 I、 t,分析計算蓄電池 的內(nèi)阻，并判斷蓄電池的健康狀態(tài)S0H，當健康狀態(tài)惡化到預警狀態(tài)時 (例如電壓降Ud-O. 4V、輸出電流I-50A、 T=231C)，將向駕駛員發(fā)出 警告信息。上述實施方案只是體現(xiàn)本發(fā)明技術方案的優(yōu)選方案，本技術領域 的技術人員對其中的某些部分所可能做出的一些變動均體現(xiàn)了本發(fā)明 的原理，屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種電源管理系統(tǒng)，包括監(jiān)測單元和控制單元，監(jiān)測單元用來監(jiān)測蓄電池的參數(shù)，并進行簡單分析；控制單元包括分析單元和處理單元，分析單元接收監(jiān)測單元監(jiān)測到的參數(shù)信息，進行分析判斷，處理單元接收分析單元的指令，發(fā)出相應的處理信息。
2、 根據(jù)權利要求1的電源管理系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)測的蓄電 池參數(shù)包括端電壓U、蓄電池的充放電電流I以及蓄電池的表面溫 度t。
3、 根據(jù)權利要求1或2的電源管理系統(tǒng)，其特征在于處理單 元進行預警處理、靜態(tài)電流管理以及蓄電池充放電管理。
4、 根據(jù)權利要求3的電源管理系統(tǒng)，其特征在于預警處理包 括多級預警，每一級預警對應于蓄電池荷電狀態(tài)的一個預警狀態(tài)。
5、 根據(jù)權利要求4的電源管理系統(tǒng)，其特征在于當分析單元 判斷出蓄電池的荷電狀態(tài)達到第一級預警時，將分別向用電系統(tǒng)和 發(fā)電機發(fā)出第一指令，要求優(yōu)先級較低的第一負載被屏蔽，增加發(fā) 電機的發(fā)電功率并調(diào)節(jié)輸出電壓，同時給駕駛人員發(fā)出第一警告， 此時，駕駛人員可以通過人工喚醒功能將被屏蔽的負載喚醒，恢復 被屏蔽負栽的正常使用，通過電源管理系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，當蓄電池的荷 電狀態(tài)得到緩解，通過檢測得出的數(shù)據(jù)分析得出蓄電池已經(jīng)達到退 出第一級預警的條件時，電源管理系統(tǒng)將自動解除第一指令，退出 第一級預警狀態(tài)。
6、 根據(jù)權利要求5的電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述分析處 理過程依優(yōu)先級可重復多次。
7、 根據(jù)權利要求6的電源管理系統(tǒng)，其特征在于當分析單元 判斷出蓄電池的荷電狀態(tài)達到最高級預警時，除了安全駕駛所必需 的負載外，其他負載全部屏蔽，并要求增加發(fā)電機的發(fā)電功率和調(diào) 節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，補償蓄電池的電量；在最高級預警狀態(tài)，駕 駛人員無法喚醒被屏蔽的負載，隨著蓄電池荷電狀態(tài)的好轉，當達 到退出最高級預警條件后，系統(tǒng)將自動退出最高級預警，進入次高 級預警。
8、 根據(jù)權利要求3的電源管理系統(tǒng)，其特征在于靜態(tài)電流管 理包括熄火未防盜電流管理和停車防盜電流管理。
9、 根據(jù)權利要求8的電源管理系統(tǒng)，其特征在于當車輛處于 熄火但防盜系統(tǒng)未啟動狀態(tài)時，監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測的 蓄電池的參數(shù)分析蓄電池的荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)，向負載發(fā)出指 令，控制負載的通斷。
10、 根據(jù)權利要求9的電源管理系統(tǒng)，其特征在于當蓄電池 的電量不足或者即將不足時，發(fā)出屏蔽負載的指令，使車輛進入電 源保護模式。
11、 根據(jù)權利要求8的電源管理系統(tǒng)，其特征在于當電源管 理系統(tǒng)通過對蓄電池的監(jiān)測，以及對防盜指令的判斷，分析判斷出　車輛處于停車防盜狀態(tài)時，在最短的時間內(nèi)屏蔽或者斷開與防盜以 及安全無關的所有負載。
12、 根據(jù)權利要求3的電源管理系統(tǒng)，其特征在于蓄電池充 放電管理需要適時監(jiān)測蓄電池的相關參數(shù)，并分析蓄電池的狀態(tài)。
13、 根據(jù)權利要求12的電源管理系統(tǒng)，其特征在于電源管理 系統(tǒng)根據(jù)蓄電池的狀態(tài)，采取對負載和發(fā)電機發(fā)電功率的管理，優(yōu) 化蓄電池的充放電狀態(tài)。
14、 根據(jù)權利要求12的電源管理系統(tǒng)，其特征在于電源管理 系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測的蓄電池參數(shù)，計算蓄電池的健康狀態(tài)S0H。
15、 根據(jù)權利要求14的電源管理系統(tǒng)，其特征在于電源管理 系統(tǒng)根據(jù)健康狀態(tài)S0H與預設的預警值比較，當健康狀態(tài)S0H達到 預警值時，發(fā)出預警。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車電源管理系統(tǒng)，首先，通過監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)，控制整車用電器的適用狀態(tài)，同時控制發(fā)電機的發(fā)電功率以及輸出電壓，并向駕駛員提供蓄電池的狀態(tài)信息，最大程度的優(yōu)化整車的電平衡；其次，控制整車靜態(tài)電流，降低靜態(tài)電流對于蓄電池電量的損耗，保證車輛停放后可正常起動的時間，另外，優(yōu)化蓄電池的充放電狀態(tài)，延長蓄電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/42GK101159340SQ20071014592
公開日2008年4月9日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權日2007年8月31日
發(fā)明者劉慧軍, 楊長富, 琳 程, 明 董 申請人:奇瑞汽車有限公司