一种车辆发电机控制方法及系统与流程

本发明属于车辆发电机控制技术领域，特别涉及一种车辆发电机控制方法及系统。

背景技术：

传统发电机作为发动机附件，在车辆运行过程中一直处于工作状态，却不能根据车辆行驶状态、蓄电池荷电状态及道路坡道信息等进行智能调节，使得蓄电池会被100％充电，造成了能源浪费。

为了达到节能减排的目的，申请公布号为cn103970078a的中国专利申请就公开了一种汽车电源智能管理控制系统及方法，该控制系统包括智能发电机、蓄电池传感器、发动机管理系统、电源智能管理控制系统、车身电子稳定系统、车身控制器和灯光控制器；其中电源智能管理控制器通过lin总线与蓄电池传感器和智能发电机连接；电源智能管理控制器通过can总线与车身电子稳定系统、车身控制器、发动机管理系统和灯光控制器连接；该系统通过判断汽车实际运行状态、智能发电机运行状态以及蓄电池状态，实时调节发电机励磁电流，实现准确控制智能发电机运行，提高了节油效果。但该控制系统存在以下不足之处：

控制过程中没有考虑到路况的影响，例如，当在起步加速过程中，若前方路段出现堵车，则车辆会出现频繁的启停，按照其控制策略，蓄电池会出现频繁的充放电，从而影响蓄电池寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆发电机控制方法及系统，用于解决目前控制过程中没有考虑路况导致蓄电池频繁充、放电的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明提供了一种车辆发电机控制方法，该控制方法包括以下步骤：1)判断车辆所处状态，当车辆处于起步加速状态时，判断车辆前方路况信息；2)若前方路况出现堵车，则控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，使蓄电池既不充电也不放电。

采用本发明控制方法的有益效果：在发电机控制过程中还考虑了路况，解决了目前控制过程中没有考虑路况导致的蓄电池频繁充、放电问题。

为了实现车辆处于起步加速状态，且前方路况没有出现堵车情况下对蓄电池充电的较好控制和提高车辆节油效果，进一步地，当车辆处于起步加速状态，且前方路况没有出现堵车时，根据蓄电池soc对发电机进行控制：若蓄电池soc处于回收区，控制发电机输出小于当前蓄电池端的电压值的电压，由蓄电池向整车用电负载供电；若蓄电池soc处于循环区，控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行快速充电；处于回收区的蓄电池soc>处于循环区的蓄电池soc>处于亏电区的蓄电池soc。

为了实现车辆在上坡路段行驶情况下对蓄电池充电的较好控制和提高车辆节油效果，进一步地，当车辆行驶在上坡路段时，根据蓄电池soc对发电机进行控制：若蓄电池soc处于回收区，控制发电机输出小于当前蓄电池端的电压值的电压，由蓄电池向整车用电负载供电；若蓄电池soc处于循环区，控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行快速充电；处于回收区的蓄电池soc>处于循环区的蓄电池soc>处于亏电区的蓄电池soc。

为了实现车辆在减速或下坡情况下能量的回收，进一步地，当车辆处于减速状态或下坡状态时，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行充电。

为了实现车辆在匀速情况下对蓄电池充电的较好控制和提高车辆节油效果，进一步地，当车辆处于匀速状态下，根据蓄电池soc对发电机进行控制：若蓄电池soc处于回收区或循环区，控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行快速充电；处于回收区的蓄电池soc>处于循环区的蓄电池soc>处于亏电区的蓄电池soc。

为了实现车辆在怠速情况下对蓄电池充电的较好控制和提高车辆节油效果，进一步地，当车辆处于怠速状态下时，根据蓄电池soc对发电机进行控制：若蓄电池soc处于回收区，控制发电机输出小于当前蓄电池端的电压值的电压，由蓄电池向整车用电负载供电；若蓄电池soc处于循环区，则：当充电电流大于第一设定值时，维持发电机输出的电压；当放电电流大于第二设定值时，控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，蓄电池既不充电也不放电；若蓄电池soc处于亏电区，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行快速充电；处于回收区的蓄电池soc>处于循环区的蓄电池soc>处于亏电区的蓄电池soc。

为了实现对发电机输出电压的精确控制，进一步地，通过控制发电机磁场占空比实现对发电机输出电压的控制。

本发明还提供了一种车辆发电机控制系统，该控制系统包括控制器以及与控制器连接的车辆信息采集模块和路况信息采集模块，车辆信息采集模块用于采集车速、扭矩和油门开度信息，路况信息采集模块用于采集路况信息，所述控制器用于根据车辆信息采集模块采集的信息判断车辆所处状态，当车辆处于起步加速状态时，根据路况信息采集模块判断车辆前方路况信息，若前方路况出现堵车，则控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，使蓄电池既不充电也不放电。

采用本发明控制系统的有益效果：在发电机控制过程中还考虑了路况，解决了目前控制过程中没有考虑路况导致的蓄电池频繁充、放电问题。

为了实现车辆处于起步加速状态，且前方路况没有出现堵车情况下对蓄电池充电的较好控制和提高车辆节油效果，进一步地，该控制系统还包括与控制器连接的蓄电池传感器，蓄电池传感器用于采集蓄电池soc状态，当车辆处于起步加速状态，且前方路况没有出现堵车时，根据蓄电池传感器采集的蓄电池soc信息对发电机进行控制：若蓄电池soc处于回收区，控制发电机输出小于当前蓄电池端的电压值的电压，由蓄电池向整车用电负载供电；若蓄电池soc处于循环区，控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行快速充电；处于回收区的蓄电池soc>处于循环区的蓄电池soc>处于亏电区的蓄电池soc。

为了实现车辆在减速或下坡情况下能量的回收，进一步地，当车辆处于减速状态或下坡状态时，控制发电机输出大于当前蓄电池端的电压值的电压，对蓄电池进行充电。

附图说明

图1为本发明车辆发电机控制方法的流程图；

图2为本发明车辆发电机控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

车辆发电机控制方法实施例

为了解决目前发电机控制过程中没有考虑路况导致的蓄电池频繁充、放电问题，本实施例中的车辆发电机控制方法包括以下步骤：1)判断车辆所处状态，当车辆处于起步加速状态时，判断车辆前方路况信息；2)若前方路况出现堵车，则控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，使蓄电池既不充电也不放电。

车辆所处加速状态包括起步加速状态和超车加速状态两种，依据采集的车速、扭矩百分比、油门开度、油门开度变化率等信息判断车辆是否处于起步加速或者超车加速状态：若车速≤akm/h、扭矩百分比≥b％、油门开度≥c％等依次满足，则判断车辆处于起步加速状态；若车速≥dkm/h、扭矩百分比≥e％、油门开度≥f％、油门开度变化率≥g％等依次满足，则判断车辆处于超车加速状态。其中，车速a＜d，扭矩百分比b＜e，油门开度c＜f。

如图1所示，电源模式分为静置模式、起动模式及驾驶模式3种模式，通过获取车辆信息判断电源模式：若车辆电源档处于acc档或on档且发动机转速为0，则判断为进入静置模式；若车辆电源档处于start档，则判断进入起动模式；若车辆电源档处于on档且发动机转速不为0，则判断进入驾驶模式。

根据蓄电池soc状态将蓄电池所处区间分为回收区、循环区、亏电区三个区间：若蓄电池soc＞socmax，蓄电池处于回收区，此时发电机不再对蓄电池进行充电，由蓄电池向整车用电负载供电；若socmin≤蓄电池soc≤socmax，蓄电池处于循环区，由发电机向整车用电负载供电，除减速、滑行及下坡阶段外，蓄电池既不充电也不放电，蓄电池soc状态几乎保持不变；若蓄电池soc＜socmin，蓄电池处于亏电区，此时由发电机对蓄电池进行快速充电，使蓄电池电量达到socmin，防止蓄电池亏电，延长其使用寿命。

考虑到电源模式的不同以及蓄电池soc的差别，在上述控制方法的基础上，本实施例的控制方法还包括以下各种情况下的发电机控制方法。

静置模式下，获取蓄电池soc状态，若蓄电池处于回收区、循环区，则对当前用电负载不做控制，维持现状；若蓄电池处于亏电区，则控制关闭所有用电负载，保证蓄电池处于安全电量状态，以避免车辆起动困难。

起动模式下，控制智能发电机不工作，完全由蓄电池供电。

驾驶模式下，根据发动机转速、车速、扭矩、油门开度、制动踏板开度等信息，以及道路上下坡坡度及坡长信息，判断当前驾驶状态是前方不堵车的加速状态、减速状态、上坡状态、下坡状态、匀速状态、怠速状态等，并基于蓄电池soc状态信息，计算发电机目标电压，通过控制智能发电机的磁场占空比实现智能发电机的动态电压调节：

(1)前方不堵车的加速状态

当车辆处于加速状态且识别到前方为不堵车路段的情况下，基于蓄电池soc状态信息、温度信息等计算发电机目标电压，若蓄电池soc处于回收区，控制智能发电机磁场占空比降低至h％，输出低电压，此时由蓄电池向整车用电负载供电，发电机负荷最小，发电机仅起到维持车载网络稳定运行的作用；若蓄电池soc处于循环区，控制智能发电机磁场占空比至j％，输出当前蓄电池端的电压值，此时蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制智能发电机磁场占空比提升至k％，输出高电压，实现对蓄电池的快速充电，保证蓄电池电量安全。

(2)减速状态

依据采集的车速、油门开度、制动踏板开度等信息判断车辆是否处于减速状态(含滑行阶段)，减速状态下，基于获取的蓄电池soc状态信息、温度信息等计算发电机目标电压，不论蓄电池soc处于哪一个区域，均控制智能发电机磁场占空比提升至k％，输出高电压对蓄电池的充电，实现制动能量的回收。

(3)上坡状态

依据采集的信息判断前方道路状态，若坡度≥i0，坡长≥l0，则判断车辆处于上坡状态，上坡状态下，控制策略同加速状态，在此不再赘述。

(4)下坡状态

依据采集的信息判断前方道路状态，若坡度≥i1，坡长≥l1，则判断车辆处于下坡状态，下坡状态下，控制策略同减速状态，在此不再赘述。

(5)匀速状态

依据采集的信息判断车辆是否处于匀速状态，若坡度＜i0，坡长＜l0且车速保持不变，则判断车辆处于匀速状态，匀速状态下，基于获取的蓄电池soc状态信息、温度信息等计算发电机目标电压，若蓄电池soc处于回收区、循环区，控制智能发电机磁场占空比至j％，输出当前蓄电池端的电压值，此时蓄电池既不充电也不放电，由发电机向整车用电负载进行供电；若蓄电池soc处于亏电区，控制智能发电机磁场占空比提升至k％，输出高电压，此时实现对蓄电池的快速充电，保证蓄电池电量安全。

(6)怠速状态

依据采集的信息判断怠速状态，若车速≤3km/h、转速不为0、油门踏板开度≤2％且为驻车状态时，则判断车辆进入怠速状态，怠速状态下，若蓄电池soc处于回收区，控制智能发电机磁场占空比降低至h％，输出低电压，此时由蓄电池向整车用电负载供电，发电机负荷最小，发电机仅起到维持车载网络稳定运行的作用，并控制发动机怠速不提升；若蓄电池soc处于循环区，此时若充电电流大于i1(a)时，对智能发电机不做控制，维持发电机输出的电压，同时控制发动机怠速不提升；若蓄电池soc处于循环区，此时若放电电流大于i2(a)时，控制智能发电机磁场占空比至j％，输出当前蓄电池端的电压值，此时蓄电池既不充电也不放电，并控制发动机怠速提升；若蓄电池soc处于亏电区，控制智能发电机磁场占空比提升至k％，输出高电压，此时实现对蓄电池的快速充电，同时控制发动机怠速提升。

本实施例中通过控制发电机的磁场占空比实时在线调节发电电压，提高了发电机工作效率，并在怠速状态进行怠速控制，降低了燃料消耗。作为其他实施方式，还可以通过调节励磁电流的方式调节发电电压。

本实施例中socmax的取值为85％，socmin的取值为70％，作为其他实施方式，socmax和socmin的取值也可以为其他值，比如，socmax为[85％，100％)中的任一值，socmin为[70％，80％)中的任一值。

本实施例中h％的取值为10％，j％的取值为60％，k％的取值为90％，作为其他实施方式，h％、j％和k％的取值也可以为其他值，比如，h％为(0％，20％)中的任一值，j％为(40％，80％)中的任一值，k％为(85％，95％)中的任一值。

本实施例中基于车速、扭矩百分比和油门开度准确地判断了车辆是否处于加速状态，作为其他实施方式，也可以采用现有技术中的加速度传感器来判断车辆是否处于加速状态。

本实施例在发电机控制过程中还考虑了路况，解决了目前控制过程中没有考虑路况导致的蓄电池频繁充、放电问题。

车辆发电机控制系统实施例

本实施例中的车辆发电机控制系统是用于实现车辆发电机控制方法实施例中的控制方法的硬件系统，本实施例中控制系统包括控制器以及与控制器连接的车辆信息采集模块和路况信息采集模块，车辆信息采集模块用于采集车速、扭矩和油门开度信息，路况信息采集模块用于采集路况信息，所述控制器用于根据车辆信息采集模块采集的信息判断车辆所处状态，当车辆处于起步加速状态时，根据路况信息采集模块判断车辆前方路况信息，若前方路况出现堵车，则控制发电机输出当前蓄电池端的电压值，使蓄电池既不充电也不放电。

如图2所示，本实施例中的车辆发电机控制系统还包括蓄电池传感器、目标电压计算模块、发动机控制单元、电器控制单元，其中，蓄电池传感器用于实时监测蓄电池的充放电电流、蓄电池soc以及电压等信息；目标电压计算模块根据当前蓄电池soc状态计算智能发电机的目标发电电压并反馈给整车控制器；发动机控制单元接受整车控制器指令对发动机转速进行调剂；电器控制单元接受整车控制器指令对车辆上的电器工作状态进行调节，比如对雨刮、灯光、音响等电器进行调节。

本实施例中路况信息采集模块利用的是车联网技术，能够识别前方道路的坡度信息和路况信息等，基于该路况信息采集模块，本实施例提升了智能发电机能量回收和利用的效率，增加了节能效果。

本实施例中设置有专用于实时监测蓄电池的充放电电流、蓄电池soc以及电压的蓄电池传感器，作为其他实施方式，也可以通过电池管理系统来监测蓄电池的充放电电流、蓄电池电量soc以及电压。

本实施例中的控制器采用整车控制器，作为其他实施方式，也可以采用单独设置的控制器。

本实施例通过路况信息采集模块识别前方堵车信息，解决了目前控制过程中没有考虑路况导致的蓄电池频繁充、放电问题，增加了蓄电池使用寿命。