本发明涉及电源技术领域，更具体的说是涉及一种汽车电源管理系统及方法。
背景技术：
随着消费者对车辆安全、环保及智能化的要求日益提高，汽车厂商为满足人们对车辆功能多样性的需求，逐步在车辆上增加众多电子电器配置功能，造成车载电器设备增多和耗电量增大，达到车辆电量动态平衡难度加大。
蓄电池作为车辆重要电源部件，蓄电池的性能会影响车内设备的运行情况，因此，对于劣质电池则需要及时获知电池的工作状况，及时发现不能正常使用的并进行更新替换或者淘汰，以保障设备的正常工作。
现有的汽车电源管理系统，只能够实现对蓄电池的充放电操作，无法实现对蓄电池性能的检测，蓄电池健康状态的诊断，并根据剩余电量的计算判断进行充放电控制，不便于车辆维护人员检测或者维护蓄电池，人工成本较高。
技术实现要素：
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种汽车电源管理系统及方法，能够自动对蓄电池性能的进行检测、对蓄电池的健康状态进行诊断，准确根据计算剩余电量进行充放电控制，确保蓄电池始终处于良好的工作状态，进而保障车辆的正常工作。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种汽车电源管理系统，包括蓄电池、发电机、电源管理控制器、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器，蓄电池分别与发电机、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接，电源管理控制器分别与蓄电池、发电机、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接。所述电解液密度传感器用于实时采集蓄电池电解液的密度数据，并将密度数据传送至电源管理控制器。所述电解液密度传感器用于实时采集蓄电池电解液的温度数据，并将温度数据传送至电源管理控制器。所述内阻测量模块用于在每次发动机熄火后测量蓄电池在恒流负载条件下的内阻计算参数，并将数据传送至电源管理控制器，内阻测量模块包括电压测量模块和恒流负载，电压测量模块和恒流负载分别与蓄电池连接。所述电源管理控制器根据密度数据和温度数据计算蓄电池的剩余电量，并根据剩余电量控制发电机启动，控制显示报警模块显示预警；电源管理控制器根据内阻数据判断蓄电池的性能状况，并控制显示报警模块显示预警。所述显示预警模块用于实时显示剩余电量，并显示电源管理控制器发来的警示信息。
进一步，利用权利要求1所述汽车电源管理系统的电量控制方法，包括：当蓄电池剩余电量x值小于50%时，电源管理控制器向发电机提供励磁电流；当蓄电池剩余电量x值大于50%时，电源管理控制器停止向发电机提供励磁电流。
进一步，蓄电池剩余电量x值的计算，包括以下步骤：
a)引入温度修正系数r，温度修正系数r与密度的关系拟合为二次函数r=0.00285-0.00479ρt+0.00159ρt2，其中ρt为电解液实测密度，单位是g·cm-3，适用范围：密度1～1.4g·cm-3；
b)将25ºc时的电解液密度作为电解液的参考密度ρ，具体换算公式为ρ=ρt+r(25-t)，单位是g·cm-3，其中t为电解液实测温度；
c)蓄电池从充足电的到放电结束,电解液的参考密度ρ大约下降0.16g·cm-3,电解液的参考密度ρ每下降0.01g·cm-3蓄电池放电6%；通过计算出电解液参考密度变化值δρ，可求出蓄电池剩余电量x，蓄电池剩余电量x计算公式：x=6×δρ×100%。
进一步，当蓄电池剩余电量x连续30s小于额定容量的50%时，显示报警模块进行蓄电池电量过低报警。
进一步，当蓄电池电解液的参考密度ρ连续30s大于1.34g·cm-3时，显示报警模块进行蓄电池密度过高报警；当蓄电池电解液的参考密度ρ小于等于1.34g·cm-3时，显示报警模块不进行蓄电池密度过高报警。
进一步，当蓄电池电解液实测温度t连续3s高于60℃时，显示报警模块进行蓄电池温度过高报警；当蓄电池电解液实测温度t低于60℃时，显示报警模块不进行蓄电池温度过高报警。
进一步，利用所述汽车电源管理系统的蓄电池性能状况的判断方法，包括：
a)发动机熄火后，在恒流负载与蓄电池构成的恒流电路中，电源管理控制器控制蓄电池周期性放电n次，电压测量模块分别计量蓄电池空负载与正常负载时的电压，并求出每次的电压差δun(n=1,2,3……n)，利用公式r=(δu1+δu2+……+δun)/(n*i),求得蓄电池的内阻平均值r,其中i为蓄电池的额定电流值；
b)通过蓄电池的内阻增加百分比kre来判断蓄电池的性能状况，内阻增加百分比kre的计算公式为：kre=(r-r0)/r0×100%，其中r0为蓄电池的额定内阻；
c)当内阻增加百分比kre超过25%，即kre>25%,进行电池更换预警，车辆启动后，电源管理控制器将相应信息发给显示报警模块，以文字加蜂鸣报警模式提醒。
进一步，所述电源管理控制器控制蓄电池周期性放电15次。
进一步，所述显示报警模块包括显示屏、报警灯和蜂鸣报警器，显示屏、报警灯和蜂鸣报警器分别与电源管理控制器连接。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的汽车电源管理系统，包括蓄电池、发电机、电源管理控制器、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器，蓄电池分别与发电机、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接，电源管理控制器分别与蓄电池、发电机、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接；通过上述结构，实现了对蓄电池电解液的密度和温度数据以及电解液的内阻计算参数的采集。
通过计算电解液密度和温度数据，首先，可以得出蓄电池剩余电量x，电源管理控制器通过x的数值判断是否向发电机提供励磁电流，能够有效的防止车辆对蓄电池过度充电和过度放电，进而延长的蓄电池的使用寿命；其次，蓄电池电解液的密度数据经过公式换算为参考密度后，通过将参考密度和实时温度分别与阈值进行比较，实现了对蓄电池温度和密度的监控，一旦数据异常电源管理控制器能够控制显示报警模块显示预警，提醒工作人员及时检修，保障了车辆电源系统的安全。
在发动机熄火状态下，通过采集蓄电池空负载与正常负载时的电压，计算出蓄电池的内阻增加百分比kre，将kre与其阈值比较后，能够判断蓄电池的性能状况，车辆启动后，电源管理控制器将相应信息发给显示报警模块，以文字加蜂鸣报警模式提醒，使工作人员能够及时对蓄电池进行更换，有效的减少车辆的故障率。
总之，本发明能够实现对蓄电池性能的检测、剩余电量的计算判断、蓄电池健康状态的诊断，并能够根据判断结果自动充放电和进行蓄电池更换预警，方便车辆维护人员检测或者维护蓄电池，节约成本，保证车辆安全运转，具有很高的实用价值和经济效益。由此可见，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1是本发明的电气框图。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
如图1所示的一种汽车电源管理系统，包括蓄电池、发电机、电源管理控制器、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器，蓄电池分别与发电机、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接，电源管理控制器分别与蓄电池、发电机、显示报警模块、内阻测量模块、电解液密度传感器和电解液温度传感器连接。所述显示报警模块包括显示屏、报警灯和蜂鸣报警器，显示屏、报警灯和蜂鸣报警器分别与电源管理控制器连接。
电源管理控制器模块负责对电解液密度传感器采集的信号进行计算处理，通过电解液密度来计算当前剩余电量，当电量低于设定的阈值时，电源管理控制器模块向发电机提供励磁电流，同时将相关命令发送给显示报警模块，显示预警模块以文字闪烁和蜂鸣报警的方式进行预警。
电源管理控制器模块还负责对温度传感器采集的信号进行处理，当解析出的温度值超过设定的阈值时，电源管理控制器模块将相关命令发送给显示报警模块，显示预警模块以文字闪烁和蜂鸣报警的方式进行报警。
内阻测量模块包括电压测量模块和恒流负载，电压测量模块和恒流负载分别与蓄电池连接，内阻测量模块用于在每次发动机熄火后测量蓄电池在恒流负载条件下的内阻计算参数，并将数据传送至电源管理控制器，电源管理控制器负责计算出蓄电池的内阻增加百分比，当内阻增加百分比高于设定的阈值时，电源管理控制器将相应信息发给显示报警模块，并在车辆启动后发出电池更换预警。
利用所述汽车电源管理系统的电量控制方法，包括：
a)引入温度修正系数r，温度修正系数r与密度的关系拟合为二次函数r=0.00285-0.00479ρt+0.00159ρt2，其中ρt为电解液实测密度，单位是g·cm-3，适用范围：密度1～1.4g·cm-3；
b)将25ºc时的电解液密度作为电解液的参考密度ρ，具体换算公式为ρ=ρt+r(25-t)，单位是g·cm-3，其中t为电解液实测温度；
c)蓄电池从充足电的到放电结束,电解液的参考密度ρ大约下降0.16g·cm-3,电解液的参考密度ρ每下降0.01g·cm-3蓄电池放电6%；通过计算出电解液参考密度变化值δρ，可求出蓄电池剩余电量x，蓄电池剩余电量x计算公式：x=6×δρ×100%；
d)当x的值小于50%时，电源管理控制器向发电机提供励磁电流；
e)当x的值大于50%时，电源管理控制器停止向发电机提供励磁电流；
f)当蓄电池剩余电量x连续30s小于额定容量的50%时，显示报警模块进行蓄电池电量过低报警；
g)当蓄电池电解液的参考密度ρ连续30s大于1.34g·cm-3时，显示报警模块进行蓄电池密度过高报警；
h)当蓄电池电解液的参考密度ρ小于等于1.34g·cm-3时，显示报警模块不进行蓄电池密度过高报警；
i)当蓄电池电解液实测温度t连续3s高于60℃时，显示报警模块进行蓄电池温度过高报警；
j)当蓄电池电解液实测温度t低于60℃时，显示报警模块不进行蓄电池温度过高报警。
利用所述汽车电源管理系统的蓄电池性能状况判断方法，包括：
a)发动机熄火后，在恒流负载与蓄电池构成的恒流电路中，电源管理控制器控制蓄电池周期性放电n次，电压测量模块分别计量蓄电池空负载与正常负载时的电压，并求出每次的电压差δun(n=1,2,3……15)，利用公式r=(δu1+δu2+……+δu15)/(15*i),求得蓄电池的内阻平均值r,其中i为蓄电池的额定电流值；
b)通过蓄电池的内阻增加百分比kre来判断蓄电池的性能状况，内阻增加百分比kre的计算公式为：kre=(r-r0)/r0×100%，其中r0为蓄电池的额定内阻；
c)当内阻增加百分比kre超过25%，即kre>25%,进行电池更换预警，车辆启动后，电源管理控制器将相应信息发给显示报警模块，以文字加蜂鸣报警模式提醒。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。