一种车用双电压电源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及汽车零部件及汽车电子电控领域，提出一种车用双电压电源系统及其控制方法，包括：发电机(1)、电源控制器(2)、高压手动检修开关(3)、高压电源(4)、高压负载(5)、低压电源(6)、电源总开关(7)、低压负载(8)；本发明专利技术通过使用高压发电机、使用能够实现高压与低压的双向电压变换的电源控制器等，解决了当整车负载需求功率高、匹配锂电池组时充电限流等问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种车用双电压电源系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及汽车零部件及汽车电子电控领域，特别是指一种车用双电压电源系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的快速发展及人们对车辆需求的不断提高，整车的经济性、舒适性越来越多的受到零部件及整车厂家的重视；以48V为代表的双电压整车电源系统，以其成本低、节能效果好、舒适性好等优点，已经成为车辆重要的技术方向；
[0003]传统的48V双电压系统，通常是在原车12V或24V的基础上，增加的48V电压平台的点击、电源及DC
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DC转换器；通常48V系统是对12V微混动自动启停系统的改进，该系统使用能量较小的功率型锂离子电池作为48V系统电源，除实现增强型的启停之外，还可以实现制动能量回收、辅助驱动等功能；原车12V或24V系统仍保留，支持原有的常规功能；48V系统通过发动机启停、高电压降铜损等方式实现整车燃油经济性的提升及功能的拓展；
[0004]车辆低压电压平台一般为12V或24V，当发电机或负载功率较大时，流经设备及导线的电流较大，造成导线及设备成本居高不下，导线及设备的功率损耗较高；传统发电机的容量一般100A左右为限，即可整车低压电压电源系统的额定功率为1400W或2800W，更高的功率需求通常需要为车辆匹配双发电机甚至三发电机，为降低部件效率导致的功率损耗，同时兼顾成本与安全性，当前主流的双电压平台有12V+48V、12V+12V两种，以上双电压平台下通常使用常规低压发电机及双向DC
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DC组合，拓展制动能量回收、启停等操作，无法解决当整车负载需求功率高、匹配锂电池组时充电限流等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种车用双电压电源系统，通过使用高压发电机、使用能够实现高压与低压的双向电压变换的电源控制器等，解决了当整车负载需求功率高、匹配锂电池组时充电限流等问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种车用双电压电源系统及其控制方法，包括：发电机(1)、电源控制器(2)、高压手动检修开关(3)、高压电源(4)、高压负载(5)、低压电源(6)、电源总开关(7)、低压负载(8)；
[0008]所述发电机(1)为高压发电机；
[0009]所述发电机(1)与所述电源控制器(2)的高压输入端连接；
[0010]所述电源控制器(2)的高压输入端多路通断可控，电源控制器内具有锂电池管理系统、超级电容管理系统，所述电源控制器实现高压与低压的双向电压变换，实现高压电源、低压电源之间的相互补充，实现功率型电源、能量型电源的分布布置；
[0011]所述电源控制器(2)的高压输入端与所述高压电源(4)的功率端、所述高压负载(5)连接；
[0012]所述电源控制器(2)的低压输出端与所述低压电源(6)的功率端、所述低压负载(8)连接；所述高压负载的正极输入端与所述电源控制器的负载输出端连接；
[0013]所述电源控制器(2)的励磁输出端与所述发电机(1)的励磁线圈连接；
[0014]所述高压电源(4)的管理输入端与所述高压电源(4)的高压信号端连接；
[0015]所述低压电源(6)的管理输入端与所述低压电源(6)的低压信号端连接；
[0016]所述发电机(1)、高压电源(4)、高压负载(5)、高压手动检修开关(3)及电源控制器(2)的高压侧组成所述车用双电压电源系统的高压回路，所述高压回路的各部件为共地连接；
[0017]所述电源控制器(2)的低压侧、低压电源(6)、电源总开关(7)及低压负载(8)组成所述车用双电压电源系统的低压回路，所述低压回路各部件为共地连接；
[0018]所述高压回路与所述低压回路相互隔离；
[0019]所述高压手动检修开关(3)实现高压回路近电源端的通断，所述手动检修开关(3)可手动拆卸的安装于所述电源控制器(2)上；
[0020]电源总开关位于所述低压电源与所述低压负载之间的回路上，所述电源总开关(7)实现所述低压回路近电源端的通断。
[0021]进一步，所述发电机(1)与所述车用双电压电源系统所在的车辆的发动机通过皮带或者齿轮连接，所述发电机(1)通过获取所述发动机的机械能并将其转化为电能，所述发电机(1)的励磁电流受电源控制器(2)控制，根据整车配置，所述发电机(1)的电压平台的取值范围为48V
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160V。
[0022]进一步，还包括整车通讯端，所述整车通讯端与整车线束连接，所述整车通讯端获取的整车信号包括ON档电、Start信号、发动机转速、环境温度、发动机水温、制动信号、车速、模式信号，上报至整车的信号包括高压电源状态、低压电源状态、电源控制器状态。
[0023]进一步，所述高压电源(4)的工作电压范围在所述发电机(1)的输出电压范围之内；
[0024]所述高压负载(5)的额定工作电压在所述高压电源(4)工作电压范围内。
[0025]进一步，所述高压电源(4)为锂电池组、铅酸电池组或超级电容组中的一种；
[0026]所述低压电源(6)为铅酸电池组或锂电池组中的一种。
[0027]更进一步，所述车用双电压电源系统的电压平台与车辆常规低压电气的电压平台一致，且为12V或24V；
[0028]所述低压电源匹配锂电池组时，其状态输出端接所述电源控制器(2)。
[0029]一种车用双电压电源系统的控制方法，包括以下步骤：
[0030]S01：电源控制器接收到整车ON档信号后系统唤醒并进行自检；当系统故障时，上报故障并系统停机；系统无故障时执行主策略；
[0031]S02：根据高压电源、发电机的类型，判断是否对高压电源进行充电；
[0032]S02A：当发电机匹配高压起动机时，当高压电源的端电压低于标定阈值时，电源控制器将低压电源进行升压并为高压电源进行充电；当高压电源的端电压高于标定阈值，电源控制器无需将低压电源进行升压即可为高压电源进行充电；
[0033]S02B：当发电机匹配低压起动机时，电源控制器无需为高压电源进行充电；
[0034]S03：电源控制器接收到整车高压负载用电需求时，接通对应的高压负载回路；
[0035]S04：电源控制器通过发动机转速信号判断发电机工作状态；当发动机转速高于标定阈值，判定发电机为工作状态，电源控制器基于发电机输入端电压进行发电机励磁电流的控制，并基于低压电源输出端电压执行高压降低压为低压电源充电控制；当高压电源匹配锂电池组时，电源控制器基于锂电池组实时允许充电功率对发电机发电功率进行二次限制；当低压电源匹配锂电池组时，电源控制器基于锂电池组实时允许充电功率对电源控制器由高压降至低压功率进行二次限制。
[0036]进一步，所述S02A步骤中的标定阈值通过MAP(发动机温度，环境温度)查表获得。
[0037]进一步，所述S04步骤中的标定阈值为低于发动机怠速的某转速值。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用双电压电源系统，其特征在于：包括发电机(1)、电源控制器(2)、高压手动检修开关(3)、高压电源(4)、高压负载(5)、低压电源(6)、电源总开关(7)、低压负载(8)；所述发电机(1)为高压发电机；所述发电机(1)与所述电源控制器(2)的高压输入端连接；所述电源控制器(2)的高压输入端多路通断可控，电源控制器内具有锂电池管理系统、超级电容管理系统，所述电源控制器实现高压与低压的双向电压变换，实现高压电源、低压电源之间的相互补充，实现功率型电源、能量型电源的分布布置；所述电源控制器(2)的高压输入端与所述高压电源(4)的功率端、所述高压负载(5)连接；所述高压负载的正极输入端与所述电源控制器的负载输出端连接；所述电源控制器(2)的低压输出端与所述低压电源(6)的功率端、所述低压负载(8)连接；所述电源控制器(2)的励磁输出端与所述发电机(1)的励磁线圈连接；所述高压电源(4)的管理输入端与所述高压电源(4)的高压信号端连接；所述低压电源(6)的管理输入端与所述低压电源(6)的低压信号端连接；所述发电机(1)、高压电源(4)、高压负载(5)、高压手动检修开关(3)及电源控制器(2)的高压侧组成所述车用双电压电源系统的高压回路，所述高压回路的各部件为共地连接；所述电源控制器(2)的低压侧、低压电源(6)、电源总开关(7)及低压负载(8)组成所述车用双电压电源系统的低压回路，所述低压回路各部件为共地连接；所述高压回路与所述低压回路相互隔离；所述高压手动检修开关(3)实现高压回路近电源端的通断，所述手动检修开关(3)可手动拆卸的安装于所述电源控制器(2)上；电源总开关位于所述低压电源与所述低压负载之间的回路上，所述电源总开关(7)实现所述低压回路近电源端的通断。2.如权利要求1所述的一种车用双电压电源系统，其特征在于：所述发电机(1)与所述车用双电压电源系统所在的车辆的发动机通过皮带或者齿轮连接，所述发电机(1)通过获取所述发动机的机械能并将其转化为电能，所述发电机(1)的励磁电流受电源控制器(2)控制，根据整车配置，所述发电机(1)的电压平台的取值范围为48V
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160V。3.如权利要求1所述的一种车用双电压电源系统及其控制方法，其特征在于：还包括整车通讯端，所述整车通讯端与整车线束连接，所述整车通讯端获取的整车信号包括ON档电、Start信号、发动机转速、环境温度、发动机水温、制动信号、车速、模式信号，上报至整车的信号包括高压电源状态、低压电源状态、电源控制器状态。4.如权利要求3所述的一种车用双电压电源系统，其特征在于：所述高压电源(4)的工作电压范围在所述发电机(1)的输出电压范围之内；所述高压负载(5)的额定工作电压在所述高压电源(4)工作电压范围内。5.如权利要求1所述的一种车用双电压电源系统，其特征在于：所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：程岩松，张玉洲，
申请(专利权)人：青岛海翎源智技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：