一种怠速工况下供电方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种怠速工况下供电方法和装置，方法包括：检测步骤，包括：检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件；改变供电模式步骤，包括：若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电压，使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。本发明使怠速工况下，发电机的发电量降低，从而降低发动机的外部负载，改善了车内怠速振动。与现有技术方案相比，本发明通过控制发电机的发电量改善车内怠速振动，不受变速箱和空调压缩机类型的限制，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】
一种怠速工况下供电方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种怠速工况下供电方法和装置。
【背景技术】
[0002] 发动机燃烧激励是由发动机各缸周期性点火做功产生的激励。参照图1所示，对于 单缸而言，燃烧力矩的计算公式如下：
[0003] T= (F/cosa) · r
[0004] 其中F为气体力，等于缸压乘以活塞截面积。
[0005] 发动机各缸的燃烧力矩按相位差异进行叠加后，对其进行傅里叶变换，可以得知 燃烧力矩的能量集中在主激励频率及其倍频。该激励根据发动机结构及工作冲程的差异， 其主激励频率的计算公式如下：
[0007] 其中η为发动机转速(单位:转/分），i为发动机气缸数，y为发动机冲程数。
[0008] 在怠速工况下(车辆的发动机已经启动，但是车速依然为0的情况），由于发动机转 速较低，因此其主激励频率很低，该激励通过悬置传递到车内，而悬置系统对低频激励的衰 减效果比较有限，如果该激励不能得到很好的控制，车内会出现较大的低频抖动，容易引起 客户的抱怨。
[0009] 发动机燃烧激励随着发动机外部负载的增加而增加，因此降低发动机外部负载可 以降低燃烧激励。发动机外部负载一般包括变速箱负载、空调压缩机负载和发电机负载。
[0010] 为了降低发动机外部负载，目前常见的控制技术有两种:一是采用变排量空调压 缩机，在特定条件下通过减小空调压缩机工作排量，达到降低发动机负载的效果，但是该策 略无法在定排量空调压缩机上实施；二是在自动变速箱的驱动档中，通过控制策略进入 Neutral Idle模式(该模式下，涡轮和行星齿轮几乎完全断开，离合器仅仅维持一个非常轻 微的接合），该方式可降低变速箱负载，但是无法应用在手动变速箱上。
[0011]因此，有必要改进上述提出的缺陷。
【发明内容】
[0012]基于以上问题，本发明提出一种怠速工况下供电方法和装置。通过检测车辆的当 前工况是否满足怠速工况供电条件，对满足怠速工况供电条件时的发电机的发电电压进行 调节，使其与蓄电池的电压接近或者相同，使怠速工况下，发电机的发电量降低，从而降低 发动机的外部负载，改善了车内怠速振动。与现有技术方案相比，本发明通过控制发电机的 发电量改善车内怠速振动，不受变速箱和空调压缩机类型的限制，具有更广泛的应用范围。
[0013 ] -方面，本发明提出一种怠速工况下供电方法，包括：
[0014] 检测步骤，包括:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件；
[0015] 改变供电模式步骤，包括:若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电 压，使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。
[0016]此外，所述怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速为Okm/h、所述车辆的发动机 转速等于预设怠速值、所述车辆的空调处于开启状态、在同等转速下所述发电机的当前发 电量与最大发电量的比值大于预设比值和/或所述蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。 [0017]此外，所述调节发电机的发电电压包括：向所述发电机发送占空比信号，以调节所 述发电电压，所述占空比信号与所述发电电压为线性关系。
[0018]此外，所述调节发电机的发电电压包括:降低所述发电电压至所述蓄电池的电压。 [0019]此外，所述方法还包括退出怠速工况供电模式步骤，包括:若检测到满足退出怠速 工况供电条件，则退出所述怠速工况供电模式，使所述发电机单独为所述外部负载进行供 电。
[0020] 此外，所述退出怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速不为Okm/h、所述蓄电池 的剩余电量小于或等于预设电量阈值或所述车辆的空调处于关闭状态；
[0021] 所述满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一 项，则判断满足所述退出怠速工况供电条件。
[0022] 此外，所述检测步骤之前还包括充电步骤，包括:所述发电机对所述蓄电池进行充 电。
[0023] 另一方面，本发明提出一种怠速工况下供电装置，包括：
[0024] 检测模块，用于:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件；
[0025]改变供电模式模块，用于:若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电 压，使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。
[0026] 此外，所述怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速为Okm/h、所述车辆的发动机 转速等于预设怠速值、所述车辆的空调处于开启状态、在同等转速下所述发电机的当前发 电量与最大发电量的比值大于预设比值和/或所述蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。
[0027] 此外，所述调节发电机的发电电压包括：向所述发电机发送占空比信号，以调节所 述发电电压，所述占空比信号与所述发电电压为线性关系。
[0028] 此外，所述调节发电机的发电电压包括:降低所述发电电压至所述蓄电池的电压。
[0029] 此外，所述装置还包括退出怠速工况供电模式模块，用于:若检测到满足退出怠速 工况供电条件，则退出所述怠速工况供电模式，使所述发电机单独为所述外部负载进行供 电。
[0030] 此外，所述退出怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速不为Okm/h、所述蓄电池 的剩余电量小于或等于预设电量阈值或所述车辆的空调处于关闭状态；
[0031] 所述满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一 项，则判断满足所述退出怠速工况供电条件。
[0032] 此外，所述装置还包括充电模块，用于:所述发电机对所述蓄电池进行充电。
[0033] 通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：
[0034] 通过检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件，对满足怠速工况供电条件 时的发电机的发电电压进行调节，使其与蓄电池的电压接近或者相同，使怠速工况下，发电 机的发电量降低，从而降低发动机的外部负载，改善了车内怠速振动。与现有技术方案相 比，本发明通过控制发电机的发电量改善车内怠速振动，不受变速箱和空调压缩机类型的 限制，具有更广泛的应用范围。
【附图说明】
[0035] 图1为发动机燃烧力矩原理图；
[0036] 图2是根据本发明一个实施例的怠速工况下供电方法的流程图；
[0037]图3为现有技术中怠速工况下供电原理图；
[0038]图4为本发明一个实施例中怠速工况下供电原理图；
[0039] 图5为怠速工况下车内座椅导轨振动的对比图；
[0040] 图6是根据本发明一个实施例的怠速工况下供电方法的流程图；
[0041]图7是根据本发明一个实施例的怠速工况下供电装置的框图。
【具体实施方式】
[0042] 以下结合具体实施方案和附图对本发明进行进一步的详细描述。其只意在详细阐 述本发明的具体实施方案，并不对本发明产生任何限制，本发明的保护范围以权利要求书 为准。
[0043] 参照图2,本发明提出一种怠速工况下供电方法，包括：
[0044]检测步骤S001，包括:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件；
[0045] 改变供电模式步骤S002,包括:若满足怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电 压，使发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。
[0046] 车辆的发电机一般由发动机通过附件皮带驱动，发电机消耗扭矩与发电机的发电 量近似呈线性关系，因此降低发电机的发电量就可以降低发电机消耗扭矩，从而降低发动 机外部负载。而发动机的外部负载与发动机燃烧力矩亦近似呈线性关系，因此在其他条件 不变的情况下，降低发电机的发电量可以降低发动机燃烧力矩，从而改善车内怠速振动。
[0047] 所以，本发明实施例采用调节发电机的发电电压的方式，改善车内怠速振动。在检 测步骤S001中，先检测车辆的当前工况，若当前工况满足怠速工况供电条件，则进行下一步 的改变供电模式步骤S002。
[0048] 因为本实施例要解决的是车辆启动时，车内怠速振动的问题，所以怠速工况供电 条件可选择包括:车辆的车速为〇km/h、车辆的发动机转速等于预设怠速值、车辆的空调处 于开启状态、在同等转速下发电机的当前发电量与最大发电量的比值大于预设比值和蓄电 池的剩余电量大于预设电量阈值。
[0049] 车辆的车速为Okm/h代表当前还没有产生车速，车辆还在原地。
[0050] 车辆的发动机转速等于预设怠速值代表:发动机已经启动，但是此时发动机转速 处于维持平稳运转且不熄火的最低转速，说明车辆处于原地怠速工况。
[0051 ]车辆的空调处于开启状态代表车辆的外部负载运转中。
[0052]在同等转速下发电机的当前发电量与最大发电量的比值大于预设比值代表:发电 机的当前发电量较大，说明车辆的外部负责耗电量较大。
[0053]蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值代表:蓄电池接近充满的状态，如果蓄电池 的剩余电量小于或等于预设电量阈值，继续执行下一步会导致蓄电池亏电，从而损伤蓄电 池。
[0054]现有技术中，常见的怠速工况下供电策略如图3所示，发电机的发电电压明显高于 蓄电池的电压，当发电机为蓄电池充电时，在蓄电池的电量接近充满后，发电机将不给蓄电 池进行充电，车内用电全部由发电机承担，即发电机发电量等于车内用电量。判断蓄电池是 否充满时，通过与预设电量阈值比较来判断，若大于预设电量阈值，则认为充满，则停止充 电。预设电量阈值根据蓄电池寿命设定。
[0055]本实施的改变供电模式步骤S002中，若判断此时满足怠速工况供电条件，则调节 发电机的发电电压，使发电机的发电电压接近或等同蓄电池的电压，使发电机和蓄电池共 同对外部负载进行供电，此时，供电模式为怠速工况供电模式。
[0056] 本实施例中提供的怠速工况下供电策略如图4所示，调节发电机的发电电压，使其 接近或等于蓄电池的电压，由于二者为并联关系，所以车内用电由两者同时提供，降低了发 电机的发电量，从而降低发电机消耗扭矩，达到降低发动机的外部负载，降低发动机燃烧激 励，改善车内怠速振动的目的。
[0057] 本实施例检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件，对满足怠速工况供电 条件时的发电机的发电电压进行调节，使其与蓄电池的电压接近或者相同，使怠速工况下， 发电机的发电量降低，从而降低发动机的外部负载，改善了车内怠速振动。与现有技术方案 相比，本实施例通过控制发电机的发电量改善车内怠速振动，不受变速箱和空调压缩机类 型的限制，具有更广泛的应用范围。
[0058]在其中的一个实施例中，怠速工况供电条件包括:车辆的车速为Okm/h、车辆的发 动机转速等于预设怠速值、车辆的空调处于开启状态、在同等转速下发电机的当前发电量 与最大发电量的比值大于预设比值和/或蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。
[0059] 优选地，同时满足上述5个条件，判断满足怠速工况供电条件。
[0060] 车辆的车速为〇km/h代表当前还没有产生车速，车辆还在原地。车辆的发动机转速 等于预设怠速值代表:发动机已经启动，但是此时发动机转速处于维持平稳运转且不熄火 的最低转速，说明车辆处于原地怠速工况。车辆的空调处于开启状态代表车辆的外部负载 运转中。在同等转速下发电机的当前发电量与最大发电量的比值大于预设比值代表:发电 机的当前发电量较大，说明车辆的外部负责耗电量较大。蓄电池的剩余电量大于预设电量 阈值代表:蓄电池接近充满的状态，如果蓄电池的剩余电量小于或等于预设电量阈值，继续 执行下一步会导致蓄电池亏电，从而损伤蓄电池。当同时满足这5个条件，说明此时可以进 入怠速工况供电模式。
[0061] 优选地，对蓄电池剩余电量的判断还可以采用：蓄电池的剩余电量与蓄电池完全 充满的电量的比值与预设电量比值进行比较来判断，若蓄电池的剩余电量与蓄电池完全充 满的电量的比值大于预设电量比值，则认为蓄电池此时满足进入怠速工况供电模式的条 件。
[0062] 在其中的一个实施例中，调节发电机的发电电压包括：向发电机发送占空比信号， 以调节发电电压，占空比信号与发电电压为线性关系。
[0063]占空比是指高电平持续时间和低电平持续时间之间的比例，比例范围从0 % _ 100%〇
[0064]车辆的车辆控制模块BCM通过控制信号端向发电机发出占空比信号，发电机根据 占空比信号，控制发电机调节器的开关电路，调节对应的发电机转子励磁电压，从而调节发 电机转子的励磁磁场，最终控制发电机的发电电压。
[0065]占空比信号与发电机的发电电压对比关系如下表1所示：
[0067] 表 1
[0068] 从表中可知，占空比信号在10%-90%的区间与发电机的发电电压llv_15.5v区间 为线性关系。通过发送占空比信号调节发电电压，使对发电电压的调节更加准确。
[0069] 在其中的一个实施例中，调节发电机的发电电压包括:降低发电电压至蓄电池的 电压。
[0070] 通过发电机与蓄电池各分担50%的车内用电量，使发电机最大化的降低发电机消 耗扭矩，从而降低发动机燃烧激励，更好地改善车内怠速振动。
[0071] 图5为采用现有技术方案与采用本实施例的方案时，怠速工况下车内座椅导轨振 动的对比图。可见，本实施例的方案改善了车内怠速振动，使座椅导轨的振动幅度降低，使 乘客更加舒适。
[0072] 在其中的一个实施例中，方法还包括退出怠速工况供电模式步骤，包括:若检测到 满足退出怠速工况供电条件，则退出怠速工况供电模式，使发电机单独为外部负载进行供 电。
[0073] 当满足退出怠速工况供电条件，退出怠速工况供电模式。此时车辆控制模块BCM向 发电机发出占空比信号，控制发电机的发电电压，使其重新独自为外部负载进行供电，当车 辆已经不再有车内怠速振动的情况时，此时不需要使用蓄电池对外部负载供电，恢复到正 常供电模式即可。
[0074] 在其中的一个实施例中，退出怠速工况供电条件包括:车辆的车速不为Okm/h、蓄 电池的剩余电量小于或等于预设电量阈值或车辆的空调处于关闭状态；
[0075] 满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一项， 则判断满足退出怠速工况供电条件。
[0076] 车辆的车速不为Okm/h时，说明车辆已经具有了车速，不再停留在原地。
[0077]蓄电池的剩余电量小于或等于预设电量阈值时，或者蓄电池的剩余电量与蓄电池 完全充满的电量的比值小于或等于预设电量比值时，此时蓄电池处于亏电状态，继续使用 该蓄电池，会导致蓄电池损伤。
[0078]车辆的空调处于关闭状态说明外部负载很小，车内怠速振动会较小。此时不需要 改变供电模式，按照原来的供电模式即可。
[0079]当满足这3个条件其中的任一个时，退出怠速工况供电模式。
[0080]在其中的一个实施例中，检测步骤之前还包括充电步骤，发电机对蓄电池进行充 电。
[0081 ] -般情况下，当蓄电池的剩余电量不足时，发电机会为蓄电池进行充电，当汽车启 动时，若检测到蓄电池的剩余电量不足，则发电机会为蓄电池进行充电，若判断蓄电池的充 电量大于预设电量阈值，则停止为其充电，若此时还同时满足怠速工况供电条件，则对发电 机的发电电压进行调节。
[0082] 参照图6,说明本发明的一个实施例的流程。
[0083] 步骤S601，汽车启动时，若检测到蓄电池的剩余电量不足，则发电机为蓄电池进行 充电；
[0084] 步骤S602,若判断蓄电池的充电量大于预设电量阈值或蓄电池的剩余电量与蓄电 池完全充满的电量的比值大于预设电量比值，则停止为其充电；
[0085]步骤S603，若判断满足怠速工况供电条件，则车辆的车辆控制模块BCM通过控制信 号端向发电机发出占空比信号，发电机根据占空比信号调节发电电压，使发电电压与蓄电 池的电压相等；
[0086]怠速工况供电条件包括:车辆的车速为Okm/h、车辆的发动机转速等于预设怠速 值、车辆的空调处于开启状态、在同等转速下发电机的当前发电量与最大发电量的比值大 于预设比值和蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。
[0087]步骤S604,若判断满足退出怠速工况供电条件，则此时车辆控制模块BCM向发电机 发出占空比信号，控制发电机的发电电压，使其重新独自为外部负载进行供电。
[0088]退出怠速工况供电条件为车辆的车速不为Okm/h、蓄电池的剩余电量小于或等于 预设电量阈值或车辆的空调处于关闭状态中的任一个。
[0089]本实施通过判断是否满足怠速工况供电条件，从而调节发电电压使发电电压与蓄 电池的电压相等的方式，最大限度的降低了外部负载;通过判断是否满足退出怠速工况供 电条件，使当车内怠速振动停止后，恢复原来的供电模式。
[0090] 参照图7,本发明提出一种怠速工况下供电装置，包括：
[0091] 检测模块701，用于:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件；
[0092] 改变供电模式模块702,用于:若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发 电电压，使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。 [0093]本实施例检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件，对满足怠速工况供电 条件时的发电机的发电电压进行调节，使其与蓄电池的电压接近或者相同，使怠速工况下， 发电机的发电量降低，从而降低发动机的外部负载，改善了车内怠速振动。与现有技术方案 相比，本实施例通过控制发电机的发电量改善车内怠速振动，不受变速箱和空调压缩机类 型的限制，具有更广泛的应用范围。
[0094] 在其中的一个实施例中，所述怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速为Okm/h、 所述车辆的发动机转速等于预设怠速值、所述车辆的空调处于开启状态、在同等转速下所 述发电机的当前发电量与最大发电量的比值大于预设比值和/或所述蓄电池的剩余电量大 于预设电量阈值。
[0095] 在其中的一个实施例中，所述调节发电机的发电电压包括：向所述发电机发送占 空比信号，以调节所述发电电压，所述占空比信号与所述发电电压为线性关系。
[0096] 在其中的一个实施例中，所述调节发电机的发电电压包括：降低所述发电电压至 所述蓄电池的电压。
[0097] 在其中的一个实施例中，所述装置还包括退出怠速工况供电模式模块，用于:若检 测到满足退出怠速工况供电条件，则退出所述怠速工况供电模式，使所述发电机单独为所 述外部负载进行供电。
[0098] 在其中的一个实施例中，所述退出怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速不为 Okm/h、所述蓄电池的剩余电量小于或等于预设电量阈值或所述车辆的空调处于关闭状态；
[0099] 所述满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一 项，则判断满足所述退出怠速工况供电条件。
[0100] 在其中的一个实施例中，所述装置还包括充电模块，用于:所述发电机对所述蓄电 池进行充电。
[0101]以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技 术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范 围。
【主权项】
1. 一种怠速工况下供电方法，其特征在于，包括： 检测步骤，包括:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件； 改变供电模式步骤，包括:若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电压， 使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。2. 根据权利要求1所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速为〇km/h、所述车辆的发动机转速等于预 设怠速值、所述车辆的空调处于开启状态、在同等转速下所述发电机的当前发电量与最大 发电量的比值大于预设比值和/或所述蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。3. 根据权利要求1所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述调节发电机的发电电压包括：向所述发电机发送占空比信号，以调节所述发电电 压，所述占空比信号与所述发电电压为线性关系。4. 根据权利要求1所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述调节发电机的发电电压包括:降低所述发电电压至所述蓄电池的电压。5. 根据权利要求1所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述方法还包括退出怠速工况供电模式步骤，包括:若检测到满足退出怠速工况供电 条件，则退出所述怠速工况供电模式，使所述发电机单独为所述外部负载进行供电。6. 根据权利要求5所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述退出怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速不为〇km/h、所述蓄电池的剩余电量 小于或等于预设电量阈值或所述车辆的空调处于关闭状态； 所述满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一项， 则判断满足所述退出怠速工况供电条件。7. 根据权利要求1至6任一项所述的怠速工况下供电方法，其特征在于： 所述检测步骤之前还包括充电步骤，包括:所述发电机对所述蓄电池进行充电。8. -种怠速工况下供电装置，其特征在于，包括： 检测模块，用于:检测车辆的当前工况是否满足怠速工况供电条件； 改变供电模式模块，用于:若满足所述怠速工况供电条件，则调节发电机的发电电压， 使所述发电机和蓄电池共同对外部负载进行供电，并进入怠速工况供电模式。9. 根据权利要求8所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速为〇km/h、所述车辆的发动机转速等于预 设怠速值、所述车辆的空调处于开启状态、在同等转速下所述发电机的当前发电量与最大 发电量的比值大于预设比值和/或所述蓄电池的剩余电量大于预设电量阈值。10. 根据权利要求8所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述调节发电机的发电电压包括：向所述发电机发送占空比信号，以调节所述发电电 压，所述占空比信号与所述发电电压为线性关系。11. 根据权利要求8所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述调节发电机的发电电压包括:降低所述发电电压至所述蓄电池的电压。12. 根据权利要求8所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述装置还包括退出怠速工况供电模式模块，用于：若检测到满足退出怠速工况供电 条件，则退出所述怠速工况供电模式，使所述发电机单独为所述外部负载进行供电。13. 根据权利要求12所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述退出怠速工况供电条件包括:所述车辆的车速不为〇km/h、所述蓄电池的剩余电量 小于或等于预设电量阈值或所述车辆的空调处于关闭状态； 所述满足退出怠速工况供电条件为:若满足上述退出怠速工况供电条件中的任一项， 则判断满足所述退出怠速工况供电条件。14. 根据权利要求8至13任一项所述的怠速工况下供电装置，其特征在于： 所述装置还包括充电模块，用于:所述发电机对所述蓄电池进行充电。
【文档编号】B60R16/03GK106080451SQ201610605756
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月28日 公开号201610605756.8, CN 106080451 A, CN 106080451A, CN 201610605756, CN-A-106080451, CN106080451 A, CN106080451A, CN201610605756, CN201610605756.8
【发明人】张思超, 章毅青, 杨瑞文, 梁永鹏, 冯煌
【申请人】上汽通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司