專利名稱：汽車電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的進一步加劇，全球汽車保有量的不斷增加，汽車能源消耗日益受到重視。在日常運作中，汽車整車重量的大小和運作油耗有相當大的關(guān)系，同等條件下，整車重量越小的車輛的運行油耗也就越低，因而，現(xiàn)代汽車設(shè)計過程中一直朝著優(yōu)化汽車零部件以降低整車重量這一方向發(fā)展。
然而，在對整車重量要求越來越苛刻的同時，汽車上裝備的電器與電子設(shè)備卻日趨復(fù)雜，尤其是近10年來，汽車電子技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，電器電流容量也在快速增大，給電源系統(tǒng)尤其是蓄電池帶來了沉重負擔。
蓄電池是汽車供電系統(tǒng)中重要組成部分，其作用是為汽車提供啟動能量并作為備用電源。即，如果汽車上附加的電器負載的功率出現(xiàn)大幅增長的話，則發(fā)電機無法滿足功率需求，因此將由蓄電池來進行大電流補給，與發(fā)電機共同向用電設(shè)備提供電能。但是，一段時間后，蓄電池所存儲的電能將下降到正常水平以下，蓄電池進入虧電狀態(tài)。這樣，如果蓄電池容量越小，則出現(xiàn)虧電狀態(tài)所消耗的時間就越短。
在日常的使用過程中，類似的蓄電池大電流放電情形出現(xiàn)的頻率是相當高的。因此，在傳統(tǒng)電源系統(tǒng)中，為了保證蓄電池的使用壽命，蓄電池的設(shè)計容量和電器設(shè)備的需求容量是成正比關(guān)系的。
蓄電池重要的電氣指標為蓄電池自身的額定電流容量，額定電流容量小則蓄電池容量小，則導(dǎo)致上述的蓄電池很快進入虧電狀態(tài)的情況。也就是說，汽車所裝備的電器要求的總電流容量越大，蓄電池的額定電流容量就要越大。但是，額定電流容量是影響蓄電池體積的一個因素，要想達到較大的額定電流容量，蓄電池的體積也將加大。這樣，對傳統(tǒng)電源系統(tǒng)而言，電子設(shè)備對電源容量日趨提升的要求所導(dǎo)致的大容量蓄電池，與降低整車重量以達到較小油耗，就成為一對無法調(diào)和的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于上述現(xiàn)有的傳統(tǒng)汽車電源系統(tǒng)當電器負載需要大容量電流所導(dǎo)致的蓄電池的體積加大、整車重量增加的缺點，提供一種能夠減小蓄電池的供電負擔從而減小蓄電池體積和整車重量的汽車供電輔助系統(tǒng)。
眾所周知，發(fā)電機的驅(qū)動輪與發(fā)動機的曲軸皮帶輪是通過傳動皮帶來驅(qū)動的，對一特定車型而言，傳動比是固定的。圖1為傳統(tǒng)汽車電源系統(tǒng)的供電示意圖。由圖1可見，假設(shè)此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為n1，發(fā)電機轉(zhuǎn)速n2也是固定的，也就是說發(fā)電機2在轉(zhuǎn)速n2下的最大輸出電流ID是固定的。此時，發(fā)電機2最大輸出電流ID剛好滿足負載RL的需求，即ID＝IRL，則以這種情況下蓄電池1的供電電流IA為0。如圖2所示，為圖1的汽車電源系統(tǒng)當負載RL增大ΔRL時的供電示意圖。此時，根據(jù)電流守恒可以得出I′A+I′D＝IRL+ΔIΔRL，由于發(fā)電機2輸出的電流為當前發(fā)電機轉(zhuǎn)速n2所能提供的最大電流，所以I′D＝ID＝IRL，所以蓄電池1的供電電流I′A＝ΔIΔRL，即負載所增加的部分的電能由蓄電池1提供。所以，傳統(tǒng)的發(fā)電機2在達到其供電額度之后，即達到最大輸出電流ID之后，在當前的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1下無法改善發(fā)電機供電能力，需要蓄電池1供電。
本發(fā)明的發(fā)明人因此想到如果能夠通過控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速進而控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，從而間接調(diào)整發(fā)電機的供電能力，這樣可以減小蓄電池的供電負擔，因此本發(fā)明的發(fā)明人提出了下面介紹的這種汽車電源系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的汽車電源系統(tǒng)，包括蓄電池、發(fā)電機、發(fā)動機和發(fā)動機控制單元，所述發(fā)電機與發(fā)動機通過傳動皮帶連接，所述發(fā)動機控制單元包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制輸出模塊；所述控制輸出模塊向發(fā)動機輸出控制信號；其中，該系統(tǒng)還包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置用于檢測蓄電池和發(fā)電機輸出的電流干路的電流；所述發(fā)動機控制單元的信號接收模塊接收來自電流檢測裝置的信號以獲得干路電流值，所述數(shù)據(jù)處理模塊判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否與所述干路電流值匹配以及確定所匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，所述控制輸出模塊向發(fā)動機輸出使發(fā)動機達到所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制信號。
本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)通過電流檢測裝置即時檢測電流干路的電流值，當負載增多、功率加大時，即電流干路的電流值增大時，根據(jù)當前的干路電流調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速使發(fā)動機轉(zhuǎn)速與干路電流值匹配，進而發(fā)動機通過傳動皮帶調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，迅速改善發(fā)電機的發(fā)電能力，以提供當前所需電能，從而減輕蓄電池的供電負擔，使蓄電池的出現(xiàn)虧電的時間大大延長。這樣，蓄電池的額定電流容量降低，體積減小，整車重量也因此降低。


圖1為傳統(tǒng)的汽車電源系統(tǒng)的供電示意圖；圖2是圖1所示的汽車電源系統(tǒng)當負載增大ΔRL時的供電示意圖；圖3是本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)的一個實施方式的供電示意圖；圖4是圖3所示的實施方式的當負載增大ΔRL時的供電示意圖；圖5是本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)的部分組件連接圖；圖6是發(fā)電機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)做進一步的說明。
圖3、4和5所示為本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)的一個實施方式，該系統(tǒng)包括蓄電池1、發(fā)電機2、發(fā)動機3和發(fā)動機控制單元4，所述發(fā)電機2與發(fā)動機3通過傳動皮帶連接，所述發(fā)動機控制單元4包括信號接收模塊41、數(shù)據(jù)處理模塊42和控制輸出模塊43，所述控制輸出模塊43向發(fā)動機3輸出控制信號；其中，該系統(tǒng)還包括電流檢測裝置5，所述電流檢測裝置5用于檢測蓄電池1和發(fā)電機2輸出的電流干路的電流并與發(fā)動機控制單元4的信號接收模塊41電連接；所述信號接收模塊41接收來自電流檢測裝置5的信號以獲得干路電流值，所述數(shù)據(jù)處理模塊42判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1是否與所述干路電流值匹配以及確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1，所述控制輸出模塊43向發(fā)動機3輸出使發(fā)動機3達到所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1的控制信號。
其中，所述電流檢測裝置5可以為任何檢測電流的裝置，可以以輸出電流或輸出電壓的形式反映干路電流的大小。所述電流檢測裝置5優(yōu)選為電流傳感器，放置在電流干路附近，這樣可以通過磁場感應(yīng)電氣隔離地檢測干路電流，該干路電流也就是負載所需要的電流。電流傳感器可以為開環(huán)電流傳感器或閉環(huán)電流傳感器，優(yōu)選為圖3、4中所示的閉環(huán)直流電流傳感器，可以達到更好的反饋效果，測得的電流值更為精確。
所述發(fā)動機控制單元4的信號接收模塊41包括A/D轉(zhuǎn)換電路，用于將電流檢測裝置5輸入的模擬電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號電流值以供數(shù)據(jù)處理模塊42進行分析處理，所述A/D轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成為本領(lǐng)域人員所公知。
所述發(fā)動機控制單元4的數(shù)據(jù)處理模塊42判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否與該干路電流值匹配以及確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)處理流程包括以下步驟根據(jù)當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1確定對應(yīng)于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1的最大輸出電流ID(MAX)；比較所述干路電流值是否大于該最大輸出電流ID(MAX)；當所述干路電流值大于該最大輸出電流ID(MAX)時，根據(jù)所述干路電流值確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1并輸出到控制輸出單元43。
此外，也可以采用原理相同但步驟不同的數(shù)據(jù)處理流程，如根據(jù)該干路電流值確定對應(yīng)于該干路電流值的匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1；比較所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1是否大于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1；當匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1大于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1時，向控制輸出單元43輸出所需發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1。
所述根據(jù)當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1確定對應(yīng)于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1的最大輸出電流ID(MAX)、根據(jù)干路電流值確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系得到或根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系結(jié)合傳動比計算得到。所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系和發(fā)電機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系，可以通過它們之間的關(guān)系式、關(guān)系查找表或關(guān)系曲線得到，所述關(guān)系式、查找表和關(guān)系曲線為本領(lǐng)域人員所公知，對于確定的發(fā)動機和發(fā)電機，所述關(guān)系式、查找表和關(guān)系曲線是確定的，例如圖6給出的發(fā)電機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系曲線。對于確定的發(fā)動機和發(fā)電機，所述傳動比也是確定的。
此外，所述當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1或當前發(fā)電機轉(zhuǎn)速n2可以通過所述發(fā)動機控制單元4獲取，也可以通過附加發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器或發(fā)電機轉(zhuǎn)速傳感器獲取。
所述發(fā)動機控制單元4的數(shù)據(jù)處理模塊42包括存儲器，所述存儲器包括存儲所述數(shù)據(jù)處理流程的程序的區(qū)域、存儲執(zhí)行該程序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的區(qū)域。所述存儲器的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域人員所公知。
所述發(fā)動機控制單元4的控制輸出模塊43包括D/A轉(zhuǎn)換電路和輸出電路，所述D/A轉(zhuǎn)換電路用于將所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1轉(zhuǎn)換為模擬的控制信號，所述輸出電路用于將該控制信號輸出到發(fā)動機3，所述D/A轉(zhuǎn)換電路和輸出電路的構(gòu)成為本領(lǐng)域人員所公知。
所述發(fā)動機控制單元4可以為單片機，所述單片機包括處理器，控制所述發(fā)動機控制單元4各個模塊的整體操作。
所述蓄電池1、發(fā)電機2、發(fā)動機3采用本領(lǐng)域人員所公知的任何一種均能達到發(fā)明目的，在此不對其做過多限制。
下面結(jié)合圖3和圖4對本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)的工作情況進行說明。
如圖3所示，為本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)的供電示意圖。由圖3可見，假設(shè)此時發(fā)動機轉(zhuǎn)速為n1，發(fā)電機轉(zhuǎn)速為n2，發(fā)電機2在轉(zhuǎn)速n2下的最大輸出電流為ID。此時，發(fā)電機2最大輸出電流ID剛好滿足負載RL的需求，即ID＝IRL，則以這種情況下蓄電池1的供電電流IA為0。
如圖4所示，為圖3的汽車電源系統(tǒng)當負載RL增大ΔRL時的供電示意圖。當負載增大ΔRL時，此時，電流檢測裝置5檢測到的干路電流值為IRL+ΔIΔRL，發(fā)動機控制單元4需要判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1是否與該干路電流值匹配。由于圖3中發(fā)電機2輸出的是最大輸出電流ID，所以發(fā)電機2的當前供電能力不能滿足負載的用電需要，即當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速n1不能滿足當前的干路電流值的需要。所以，發(fā)動機控制單元4的數(shù)據(jù)處理模塊42根據(jù)當前的干路電流值確定出匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速n′1，并由控制輸出單元43輸出到發(fā)動機3，使得發(fā)動機3的轉(zhuǎn)速提高到n′1。而后，由于發(fā)動機3與發(fā)電機2之間通過傳動皮帶連接，所以發(fā)電機2的轉(zhuǎn)速也迅速相應(yīng)提高到n′2，從而滿足負載的用電需要，即I′D＝IRL+ΔIΔRL。因此，根據(jù)電流守恒所以蓄電池1的供電電流I′A為零。
綜上所述，本發(fā)明所提供的發(fā)電機2在達到其供電額度之后，即達到最大輸出電流ID之后，由于提供了電流檢測裝置5實時檢測電流變化，從而通過改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速間接提高了發(fā)電機轉(zhuǎn)速，減輕了蓄電池1的供電負擔。
權(quán)利要求
1.一種汽車電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄電池(1)、發(fā)電機(2)、發(fā)動機(3)和發(fā)動機控制單元(4)，所述發(fā)電機(2)與發(fā)動機(3)通過傳動皮帶連接，所述發(fā)動機控制單元(4)包括信號接收模塊(41)、數(shù)據(jù)處理模塊(42)和控制輸出模塊(43)，所述控制輸出模塊(43)與發(fā)動機(3)電連接并向發(fā)動機(3)輸出控制信號；其中，該系統(tǒng)還包括電流檢測裝置(5)，所述電流檢測裝置(5)用于檢測蓄電池(1)和發(fā)電機(2)輸出的電流干路的電流并與發(fā)動機控制單元(4)的信號接收模塊(41)電連接；所述信號接收模塊(41)接收來自電流檢測裝置(5)的信號以獲得干路電流值，所述數(shù)據(jù)處理模塊(42)判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否與所述干路電流值匹配以及確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，所述控制輸出模塊(43)向發(fā)動機(3)輸出使發(fā)動機(3)達到所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述電流檢測裝置(5)為電流傳感器，放置在電流干路附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述電流傳感器為閉環(huán)直流電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊(42)判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否與所述干路電流值匹配以及確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)處理流程包括根據(jù)當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定對應(yīng)于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速的最大輸出電流；比較所述干路電流值是否大于該最大輸出電流；當所述干路電流值大于該最大輸出電流時，根據(jù)所述干路電流值確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速并輸出到控制輸出單元(43)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊(42)判斷當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否與所述干路電流值匹配以及確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)處理流程包括根據(jù)該干路電流值確定對應(yīng)于該干路電流值的匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速；比較所述匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速是否大于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速；當匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，向控制輸出單元(43)輸出所需發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的系統(tǒng)，其中，所述根據(jù)當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定對應(yīng)于當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速的最大輸出電流、根據(jù)干路電流值確定匹配的發(fā)動機轉(zhuǎn)速為根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系得到或根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)速與最大輸出電流之間的關(guān)系結(jié)合傳動比計算得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速或當前發(fā)電機轉(zhuǎn)速通過所述發(fā)動機控制單元(4)獲取，或通過附加發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器或發(fā)電機轉(zhuǎn)速傳感器獲取。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊(42)包括存儲器，所述存儲器包括存儲所述數(shù)據(jù)處理流程的程序的區(qū)域、存儲執(zhí)行該程序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動機控制單元(4)為單片機，所述單片機包括處理器，控制所述發(fā)動機控制單元(4)各個模塊的整體操作。
全文摘要
提供一種汽車電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括蓄電池、發(fā)電機、發(fā)動機和發(fā)動機控制單元，所述發(fā)電機與發(fā)動機通過傳動皮帶連接，所述發(fā)動機控制單元包括信號接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制輸出模塊，所述控制輸出模塊向發(fā)動機輸出控制信號；其中，該系統(tǒng)還包括電流檢測裝置，所述電流檢測裝置用于檢測蓄電池和發(fā)電機輸出的電流干路的電流。本發(fā)明所提供的汽車電源系統(tǒng)通過電流檢測裝置即時檢測電流干路的電流值，當負載增多、功率加大時，根據(jù)當前的干路電流調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速，進而發(fā)動機通過傳動皮帶調(diào)整發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，迅速改善發(fā)電機的發(fā)電能力，以提供當前所需電能，從而減輕蓄電池的供電負擔。
文檔編號F02D29/06GK1987071SQ200510134680
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者敖騰, 陳林, 王健 申請人:比亞迪股份有限公司