汽车发电机控制方法及装置与流程

本发明涉及汽车控制技术，尤其涉及一种汽车发电机控制方法及装置。

背景技术：

目前，汽车所需的电能一般是由车载的发电机来提供，发电机在发动机的驱动下进行发电和电能供给，为了提供备用电源，汽车中一般还设置有蓄电池，由发电机进行充电，以便在对发电机的电能消耗较大时提供备用的电源。

在进行本发明的研究过程中，发明人发现现有技术存在如下缺陷：传统发动机管理系统与发电机不能根据需要调节发电电压，造成发电量的浪费、整车油耗的增加，并造成整车亏电使蓄电池深度放电，从而降低蓄电池的寿命，无法实现整车按需发电及初级能量回收。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种汽车发电机控制方法及装置，能根据汽车当前的发动机/车辆工况以及电池工况有效控制智能发电机的发电电压，从而高效的实现发电机的初级能量回收。

本发明实施例提供了一种汽车发电机控制方法，包括：

输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率；

基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表计算得到最优电池电量；

将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差；

基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表计算得到目标发电电压；

将所述目标发电电压输出以控制发电机发电。

作为上述方案的改进，还包括步骤：

将预测最低电池电压通过预设的第三映射表所得到的电池老化程度曲线修正值与所述最优电池电量相加，得到修正后的最优电池电量；

所述将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差具体为：

将所述实际电池电量与修正后的最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

作为上述方案的改进，所述根据所述目标发电电压控制发电机发电具体包括：

通过预设的最大目标电压及最小目标电压对所述目标发电电压进行限制调校后，得到最终目标发电电压；

将所述最终目标发电电压输出以控制发电机发电。

作为上述方案的改进，所述实际电池电量和实际电池温度通过电池传感器采集得到，并通过LIN总线传送以输入。

作为上述方案的改进，所述控制方法还包括：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值作为所述目标发电电量差。

作为上述方案的改进，所述电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度和电池传感器电压计算状态精度。

作为上述方案的改进，电池传感器状态精度满足要求包括：所述电池传感器电量计算状态精度等于1或2，以及所述电池传感器电压计算状态精度等于1或2。

作为上述方案的改进，所述第一映射表和第二映射表为脉谱图。

本发明实施例对应提供了一种汽车发电机控制装置，包括：

输入模块，用于输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率；

最优电池电量计算模块，基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表计算得到最优电池电量；

目标发电电量差计算模块，将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差；

目标发电电压计算模块，基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表计算得到目标发电电压；

输出模块，用于将所述目标发电电压输出以控制发电机发电。

作为上述方案的改进，还包括：

最优电池电量修正模块，用于将预测最低电池电压通过预设的第三映射表所得到的电池老化程度曲线修正值与所述最优电池电量相加，得到修正后的最优电池电量；

所述目标发电电量差计算模块将所述实际电池电量与修正后的最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

作为上述方案的改进，所述输出模块具体包括：

限制调校模块，通过预设的最大目标电压及最小目标电压对所述目标发电电压进行限制调校后，得到最终目标发电电压；

最终目标发电电压输出模块，用于将所述最终目标发电电压输出以控制发电机发电。

作为上述方案的改进，还包括电池传感器模块，所述电池传感器模块采集所述实际电池电量和实际电池温度，并通过LIN总线传送到所述输入模块。

作为上述方案的改进，所述目标发电电量差计算模块进一步用于：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值作为所述目标发电电量差。

作为上述方案的改进，所述电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度和电池传感器电压计算状态精度。

作为上述方案的改进，电池传感器状态精度满足要求包括：所述电池传感器电量计算状态精度等于1或2；以及所述电池传感器电压计算状态精度等于1或2。

作为上述方案的改进，所述第一映射表和第二映射表为脉谱图。

与现有技术相比，本发明公开的一种汽车发电机控制方法及装置通过实时采集的实际电池温度及当前车速得到最优电池电量，将实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差，然后基于所述目标发电电量差及发动机工作效率计算得到目标发电电压并输出以控制发电机发电，因此能根据汽车当前的发动机/车辆工况以及电池工况有效控制智能发电机的发电电压，解决了现有技术不能根据需要调节发电机发电电压问题，从而优化了整车能源消耗分配管理，对节油降耗做出了贡献，从而高效的实现发电机的初级能量回收，提高了蓄电池的使用寿命；而且本发明能够更精确的控制智能发电机的发电电压，实现对智能发电机的精确控制。

附图说明

图1是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法的步骤S12中的计算逻辑示意图。

图3是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法中使用的第一映射表MAP1的示意图。

图4是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法的步骤S13中的计算逻辑示意图。

图5是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法中使用的第二映射表MAP2的示意图。

图6是本发明实施例1中一种汽车发电机控制方法基于EMS进行控制的控制框图。

图7是本发明实施例2中一种汽车发电机控制方法的流程示意图。

图8是本发明实施例2中一种汽车发电机控制方法的步骤S23中的计算逻辑示意图。

图9是本发明实施例2中一种汽车发电机控制方法中使用的第三映射表MAP3的示意图。

图10是本发明实施例3中一种汽车发电机控制方法的流程示意图。

图11是本发明实施例3中一种汽车发电机控制方法的步骤S34中的计算逻辑示意图。

图12是本发明实施例4中一种汽车发电机控制装置的结构框图。

图13是本发明实施例5中一种汽车发电机控制装置的结构框图。

图14是本发明实施例6中一种汽车发电机控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例提供的一种汽车发电机控制方法的流程示意图。其中，本实施例的汽车发电机控制方法可应用于汽车电气系统中，且在电气系统中，将蓄电池作为汽车中各电负载的主要供电设备，发电机主要用于为蓄电池充电。汽车中的电负载可以是空调等设备。在汽车启动过程中，蓄电池向汽车的各负载供电，同时利用本实施例的汽车发电机控制方法实时检测蓄电池的工况、发动机/车辆工况，并根据获取到的检测数据进行计算以控制发电机发电，从而对蓄电池进行充电。

具体的，该控制方法包括步骤S11～步骤S14：

S11、输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率。

其中，所述实际电池电量和实际电池温度通过电池传感器采集得到，并通过LIN总线传送以输入。而汽车当前车速和发动机工作效率可通过通用的方式获取得到。

S12、基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表计算得到最优电池电量，将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

请结合图2，显示了该步骤中的计算逻辑。在图2中，Vspeed为汽车当前车速，Tbattery为实际电池温度，SOCact为实际电池电量，SOCopt为最优电池电量，DSOCopt为目标发电电量差，MAP1为预设的第一映射表。

在本实施例中，第一映射表MAP1具体为通过查表确定最优电池电量SOCopt的脉谱图，如图3所示。在图3中，第一映射表MAP1以实际电池温度Tbattery为横坐标、以汽车当前车速Vspeed为纵坐标。根据电池的物理特性：随电池实际温度上升电池最优电量应呈下降趋势；随车速增加电池最优电量应呈下降趋势。SOCopt最优电池电量一般设置在75％～90％之间。

具体的，将实际电池温度Tbattery和当前车速Vspeed作为脉谱图MAP1的数据输入，从而得到对应输出的最优电池电量SOCopt。然后，将实际电池电量SOCact与最优电池电量SOCopt相减，得到的差值作为目标发电电量差DSOCopt。

另外，为了进一步提高精度，本实施例通过电池传感器EBS采集得到所述实际电池电量和实际电池温度前，电池传感器EBS需要完成自学习以满足电池传感器状态精度要求。其中，电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度SOCstate和电池传感器电压计算状态精度SOFVstate。而电池传感器状态精度满足要求是指：所述电池传感器电量计算状态精度SOCstate等于1或2(2为最高精度状态)以及电池传感器电压计算状态精度SOFVstate等于1或2(2为最高精度状态)。

在本实施例中，所述控制方法还进一步包括：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值DSOCset作为所述目标发电电量差DSOCopt，即：

DSOCopt＝DSOCset。

S13、基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表计算得到目标发电电压。

请结合图4，显示了该步骤中的计算逻辑。在图4中，Eengine为发动机工作效率，DSOCopt为目标发电电量差，Vset为目标发电电压，MAP2为预设的第二映射表。

在本实施例中，第二映射表MAP2具体为通过查表确定目标发电电压的脉谱图，如图5所示。在图5中，第二映射表MAP2以目标发电电量差DSOCopt为横坐标、以发动机工作效率Eengine为纵坐标；根据发电机的物理特性：随电池最优电量差(即目标发电电量差DSOCopt)增大电机发电电压应呈下降趋势；随发动机工作效率Eengine增加电机发电电压应呈上升趋势。发电机目标发电电压一般设置在12.5V～15V之间。

具体的，将目标发电电量差DSOCopt和发动机工作效率Eengine作为脉谱图MAP2的数据输入，从而得到对应输出的目标发电电压Vset。

S14、将所述目标发电电压输出以控制发电机发电。

具体的，将计算得到的所述目标发电电压Vset作为控制指令向发电机发出，控制发电机工作并对电池(蓄电池)进行充电。

优选的，本实施例的汽车发电机控制方法还可基于现有的发动机管理系统(Engine Management System，EMS)来实现控制。其中，利用EMS实现本实施例的汽车发电机控制方法的系统控制框图如图6所示。

本实施例公开的汽车发电机控制方法通过实时采集的实际电池温度及当前车速得到最优电池电量，将实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差，然后基于所述目标发电电量差及发动机工作效率计算得到目标发电电压并输出以控制发电机发电，因此能根据汽车当前的发动机/车辆工况以及电池工况有效控制智能发电机的发电电压，优化了整车能源消耗分配管理，对节油降耗做出了贡献，从而高效的实现发电机的初级能量回收，并且提高了蓄电池的使用寿命。

参考图7，是本发明实施例2中一种汽车发电机控制方法的流程示意图。该控制方法包括步骤S21～25：

S21、输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率；

S22、基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表计算得到最优电池电量；

S23、将预测最低电池电压通过预设的第三映射表所得到的电池老化程度曲线修正值与所述最优电池电量相加，得到修正后的最优电池电量，并将所述实际电池电量与修正后的最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差；

S24、基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表计算得到目标发电电压；

S25、将所述最终目标发电电压输出以控制发电机发电。

请结合图8，显示了该步骤中的计算逻辑。在图8中，Vspeed为汽车当前车速，Tbattery为实际电池温度，SOCact为实际电池电量，SOCopt为最优电池电量，DSOCopt为目标发电电量差，MAP1为预设的第一映射表，MAP3为预设的第三映射表,SOFV为电池传感器EBS预测最低电池电压。

本实施例在实施例1的基础上，为了提高精度，对输出的最优电池电量SOCopt进行电池老化程度曲线修正，具体的，将输出的最优电池电量SOCopt与将预测的最低电池电压SOFV通过预设的第三映射表MAP3所得到的电池老化程度曲线修正值相加，从而得到修正后的最优电池电量SOCopt后再与实际电池电量SOCact相减，得到的差值作为目标发电电量差DSOCopt。

其中，第三映射表MAP3具体为通过查表确定电池老化程度曲线修正的曲线修正图，如图9所示。本实施例通过电池传感器EBS采集得到所述实际电池电量和实际电池温度。在图9中，第三映射表MAP3以电池传感器EBS预测最低电池电压SOFV为横坐标，纵坐标为对应电池老化程度曲线修正值。

本实施例通过增加了对最优电池电量SOCopt进行电池老化程度曲线修正的步骤，并将修正后的最优电池电量SOCopt作为后续步骤的输入量进行计算，从而使得最后输出的结果更为精度。

另外，对于本实施例的其他步骤的实现过程请参考实施例1，在此不再赘述。

参考图10，本发明实施例3中一种汽车发电机控制方法的流程示意图。该控制方法包括步骤S31～35：

S31、输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率；

S32、基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表计算得到最优电池电量，将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差；

S33、基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表计算得到目标发电电压；

S34、通过预设的最大目标电压及最小目标电压对所述目标发电电压进行限制调校后，得到最终目标发电电压；

S35、将所述最终目标发电电压输出以控制发电机发电。

与实施例1不同的是，本实施例的控制方法还增加了对目标发电电压进行限制调校的步骤，从而得到最终目标发电电压，并基于最终目标发电电压控制发电机发电。

请结合图11，显示了该步骤中的计算逻辑。在图11中，Vset为目标发电电压，Vmax为预设的最大目标电压，Vmin为预设的最小目标电压，Vout为最终目标发电电压，MAP4为预设的限制调校公式。

具体的，将目标发电电压Vset，预设的最大目标电压Vmax以及预设的最小目标电压Vmin输入预设的限制调校公式MAP4中，从而得到调校后的最终目标发电电压Vout。

可见，本实施例的汽车发电机控制方法在实施例1的基础上对目标发电电压Vset进行限制调校后得到调校后的最终目标发电电压Vout才用于输出控制发电机发电，从而进一步提高控制精度。

另外，对于本实施例的其他步骤的实现过程请参考实施例1，在此不再赘述。

参考图12，是本发明实施例4中一种汽车发电机控制装置的结构框图。该控制装置包括输入模块41、最优电池电量计算模块42、目标发电电量差计算模块43、目标发电电压计算模块44以及输出模块45，其中：

输入模块41，用于输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率。

具体的，本实施例还包括电池传感器模块，该电池传感器模块实时采集所述实际电池电量和实际电池温度，并通过LIN总线传送到所述输入模块41。

最优电池电量计算模块42基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表(具体为通过查表确定电池最优电量的脉谱图)计算得到最优电池电量；

目标发电电量差计算模块43，将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

优选的，所述目标发电电量差计算模块43进一步用于：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值作为所述目标发电电量差。

其中，所述电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度和电池传感器电压计算状态精度。电池传感器状态精度满足要求包括：所述电池传感器电量计算状态精度等于1或2；以及所述电池传感器电压计算状态精度等于1或2。

目标发电电压计算模块44，基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表(具体为通过查表确定目标发电电压的脉谱图)计算得到目标发电电压；

输出模块45，用于将所述目标发电电压输出以控制发电机发电。

本实施例的汽车发电机控制装置的实现过程及原理请对应参考实施例1，在此不再赘述。

参考图13，是本发明实施例5中一种汽车发电机控制装置的结构框图。该控制装置包括输入模块51、最优电池电量计算模块52、最优电池电量修正模块53、目标发电电量差计算模块54、目标发电电压计算模块55以及输出模块56，其中：

输入模块51，用于输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率。

具体的，本实施例还包括电池传感器模块，该电池传感器模块实时采集所述实际电池电量和实际电池温度，并通过LIN总线传送到所述输入模块51。

最优电池电量计算模块52，基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表(具体为通过查表确定电池最优电量的脉谱图)计算得到最优电池电量；

最优电池电量修正模块53，用于将预测最低电池电压通过预设的第三映射表所得到的电池老化程度曲线修正值与所述最优电池电量相加，得到修正后的最优电池电量；

目标发电电量差计算模块54，将所述实际电池电量与修正后的最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

优选的，所述目标发电电量差计算模块54进一步用于：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值作为所述目标发电电量差。

其中，所述电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度和电池传感器电压计算状态精度。电池传感器状态精度满足要求包括：所述电池传感器电量计算状态精度等于1或2；以及所述电池传感器电压计算状态精度等于1或2。

目标发电电压计算模块55，基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表(具体为通过查表确定目标发电电压的脉谱图)计算得到目标发电电压；

输出模块56，用于将所述目标发电电压输出以控制发电机发电。

本实施例的汽车发电机控制装置的实现过程及原理请对应参考实施例2，在此不再赘述。

参考图14，是本发明实施例6中一种汽车发电机控制装置的结构框图。该控制装置包括输入模块61、最优电池电量计算模块62、目标发电电量差计算模块63、目标发电电压计算模块64、限制调校模块65以及最终目标发电电压输出模块66，其中：

输入模块61，用于输入实时采集的汽车当前车速、实际电池电量、实际电池温度以及发动机工作效率。

具体的，本实施例还包括电池传感器模块，该电池传感器模块实时采集所述实际电池电量和实际电池温度，并通过LIN总线传送到所述输入模块61。

最优电池电量计算模块62基于所述实际电池温度及当前车速并通过预设的第一映射表(具体为通过查表确定电池最优电量的脉谱图)计算得到最优电池电量；

目标发电电量差计算模块63，将所述实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差。

优选的，所述目标发电电量差计算模块63进一步用于：

若电池传感器状态精度不满足要求或存在LIN总线通讯故障、电池传感器故障时，将预先设置的目标发电电量差替代值作为所述目标发电电量差。

其中，所述电池传感器状态精度包括电池传感器电量计算状态精度和电池传感器电压计算状态精度。电池传感器状态精度满足要求包括：所述电池传感器电量计算状态精度等于1或2；以及所述电池传感器电压计算状态精度等于1或2。

目标发电电压计算模块64，基于所述目标发电电量差及发动机工作效率并通过预设的第二映射表(具体为通过查表确定目标发电电压的脉谱图)计算得到目标发电电压；

限制调校模块65，通过预设的最大目标电压及最小目标电压对所述目标发电电压进行限制调校后，得到最终目标发电电压；以及

最终目标发电电压输出模块66，用于将所述最终目标发电电压输出以控制发电机发电。

本实施例的汽车发电机控制装置的实现过程及原理请对应参考实施例3，在此不再赘述。

综上所述，本发明公开的一种汽车发电机控制方法及装置通过实时采集的实际电池温度及当前车速得到最优电池电量，将实际电池电量与最优电池电量之间的差值作为目标发电电量差，然后基于所述目标发电电量差及发动机工作效率计算得到目标发电电压并输出以控制发电机发电，因此能根据汽车当前的发动机/车辆工况以及电池工况有效控制智能发电机的发电电压，解决了现有技术不能根据需要调节发电机发电电压问题，从而优化了整车能源消耗分配管理，对节油降耗做出了贡献，从而高效的实现发电机的初级能量回收，并且提高了蓄电池的使用寿命；而且本发明能够更精确的控制智能发电机的发电电压，实现对智能发电机的精确控制。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。