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CN112448628B - 一种发电机控制方法及其系统 - Google Patents

一种发电机控制方法及其系统 Download PDF

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CN112448628B CN201910829892.9A CN201910829892A CN112448628B CN 112448628 B CN112448628 B CN 112448628B CN 201910829892 A CN201910829892 A CN 201910829892A CN 112448628 B CN112448628 B CN 112448628B
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Abstract

本发明涉及一种发电机控制方法及其系统，所述方法包括通过信息检测元件获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息，然后通过发动机控制器和发电机调节器共同实现根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行，实现整车稳压；其中，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则解除发电机励磁电流限制。本发明通过调整发电机控制逻辑以及调节器中主要参数的设置从而实现稳定整车电压，避免增加DC/DC变换器。

Description

一种发电机控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及汽车发电机控制技术领域，具体涉及一种发电机控制方法及其系统。
背景技术
随着汽车电子技术的飞速发展，传统电子电器及智能网联技术日新月异，电器系统和控制模块的大量增加，造成整车电器系统消耗功率随之上升，整车电器系统对电能的需求越来越大，整车供电系统维持整车电压稳定对于提升用户使用车辆的舒适性有着重要影响。尤其是高端配置的车辆，用电配置非常丰富，但并非所有的用电器都具备稳压元器件，电器功能的稳定性以及舒适性均对整车电压提出了高要求。若整车电压被瞬间拉低，可能会导致部分电器件复位重启，影响驾驶的舒适性，影响用户的主观评价感受；若整车电压波动范围较大不能维持稳定，部分用电器的稳定性将受到影响；若整车电压瞬间拉高，超出了部分用电器的正常工作电压，可能导致整车耗电量急剧增加，严重时会损坏元器件。在乘用车电器配置丰富越来越丰富的今天，维持整车电压稳定是保证整车用电器稳定性、提升用户驾驶感受的必要手段。
目前，多数车型并未考虑从策略上优化整车电压的控制逻辑，而是增加DC/DC变换器实现稳定用电器电压的方法。将乘用车中对于整车电压变化其自身功能或稳定性受到影响的电器件输入电压接在DC/DC变化器的输出端，从而实现稳定电器件两端的端电压。但是采用DC/DC变化器稳定用电器的端电压，随着用电器负载的增加，DC/DC选型势必需要提升功率、重量以及成本，且对于DC/DC变换器的布置空间以及安装支架的要求都会提升，导致乘用车上会出现无法布置的情况。
发明内容
本发明旨在提出一种发电机控制方法及其系统，通过调整发电机控制逻辑以及调节器中主要参数的设置从而实现稳定整车电压，避免增加DC/DC变换器。
第一方面，本发明实施例提出一种汽车发电机控制方法，包括：
获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息；
根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；其中，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则解除发电机励磁电流限制。
其中，汽车发电机的负载响应延迟时间设置为3秒。
其中，所述方法还包括：
获取发电机温度信息；
根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压。
其中，所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；
所述根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压具体包括：
当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T；
当发电机温度大于第二温度阈值时，将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T；
其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
其中，所述方法还包括：
获取整车电压信息；
根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
其中，所述根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行还包括：
若汽车蓄电池处于放电状态，则根据公式
Figure BDA0002190315350000031
计算发电机电压调节值，并将发电机电压设置为所述发电机电压调节值；k2为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻。
第二方面，本发明实施例提出一种发电机控制系统，包括：
信息检测元件，用于获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息；
控制单元，用于根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；
其中，所述控制单元包括发动机控制器和发电机调节器，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则所述发动机控制器生成第一控制指令，所述发电机调节器根据所述第一控制指令解除发电机励磁电流限制。
其中，所述信息检测元件还用于获取发电机温度信息；所述发电机调节器还用于根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压；所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述发电机调节器将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T；当发电机温度大于第二温度阈值时，所述发电机调节器将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T；其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
其中，所述信息检测元件还用于获取整车电压信息；所述发电机调节器还用于根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
其中，若汽车蓄电池处于放电状态时，所述发动机控制器用于根据公式
Figure BDA0002190315350000041
计算发电机电压调节值Uset，其中，K为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻；所述发电机调节器用于将发电机电压设置为并将发电机电压设置为所述发电机电压调节值。
本发明实施例提出一种发电机控制方法及其系统，相对于现有技术而言，本发明实施例的改进不涉及到硬件成本增加以及重量上升，根据不同的工况由发动机控制器和发电机调节器共同控制发电机电压，从而稳定整车电压，可以使得车辆电器性能更可靠，极大的降低了用电器复位或异常的概率，使得整车用电系统更加稳定。对于电压敏感性用电负载来说，整车电压稳定可以使得用电器的功能波动减小，最直观的体现在用户体验感受上，可以明显改善整车电压波动带来的用电器功率波动(例如卤素灯的明暗变化)，从而提升用户体验。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一的一种汽车发电机控制方法流程示意图。
图2为实施例二的一种汽车发电机控制系统结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例一
本发明实施例一提出一种汽车发电机控制方法，其可以应用于例如是实施例二所述的汽车发电机控制系统，所述汽车控制系统包括信息检测元件和控制单元，所述控制单元包括发动机控制器和发电机调节器。
图1为实施例一的一种汽车发电机控制方法流程示意图，参阅图1，所述方法包括如下步骤：
步骤S101、获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息。
具体而言，步骤中可以通过信息检测元件获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息，更具体地，信息检测元件可以包括第一信息检测元件和第二信息检测元件，通过第一信息检测元件通过汽车蓄电池的充放电信息，通过第二信息检测元件通过发电机的占空比信息；所述充放电信息为汽车处于充电状态或放电状态。
步骤S102、根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；其中，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则解除发电机励磁电流限制。
具体而言，步骤中发动机控制器根据所述充放电信息和占空比信息判断整车用电负载是否已经达到该转速下发电机的功率输出极限，其中，若发电机占空比接近100％，且汽车蓄电池处于放电状态，此时整车用电负载高，汽车蓄电池需要作为辅助电源向整车用电器供电。随发动机转速上升，通过发动机控制器和发电机调节器解除发电机励磁电流限制，发动机控制器向发电机调节器发送励磁电流限制的信号，发电机调节器接收到该信号后进行相应操作解除发电机励磁电流限制，从而达到整车电压稳定的目的。
本实施例中，所述预设比例阈值为90％。
若发电机占空比未达到90％以上，且汽车蓄电池处于充电状态，此时汽车蓄电池电量高，整车用电负载小，随汽车发动机转速上升，汽车发电机并不需要按照励磁电流步长变化进行相应。
若发电机占空比达到90％以上，且汽车蓄电池处于充电状态，此时汽车蓄电池电量低，但整车用电负载小，随汽车发动机转速上升，汽车发电机并不需要按照励磁电流步长变化进行相应。
其中，所述步骤S102还包括：
若汽车蓄电池处于放电状态，则根据公式
Figure BDA0002190315350000061
计算发电机电压调节值，并将发电机电压设置为所述发电机电压调节值；k2为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻。
具体而言，步骤中发动机控制器根据汽车蓄电池放电状态下的发电机电压和电池电压，通过计算得出发电机端的设定电压Uset，即发电机电压调节值，当汽车蓄电池处于充电状态，则不进行发电机电压调节值的计算。步骤中发动机控制器通过计算得出转速变化后的调控电压范围，该控制逻辑不涉及到硬件成本增加以及重量上升，而且可以实现较好的稳压效果，使得整车用电器的功能及稳定性得到保证。
其中，汽车发电机的负载响应延迟时间(LRC)设置为3秒。
具体而言，负载响应延迟时间指的是如果整车开启一个大的用电负载，发电机扭矩消耗会增加，这会导致发电机转速波动，尤其是在发电机怠速状态下。通过LRC参数可以限定占空比的增大速度，如果爬升时间长，发电机的扭矩增加也会相应减缓，也可以起到保护发动机的作用。LRC参数对于稳定整车电压起到重要作用，如果当前发电机占空比为30％，打开用电器后使得占空比增加到80％，那么调节50％占空比的有效时间(LRC)则为1.5s，若LRC设置时间过长，发电机占空比稳定在0-100％过程中，提高发电机转速后降低发电机转速的过程中，LRC功能会导致发电机瞬间不发电，导致电压会有瞬间掉落后恢复正常。因此本实施例中通过发动机控制器中控制发电机调节器将发电机的LRC参数设置为3s，使得在各发动机转速下，LRC时间均控制为3s，使得整个发电过程中发电机的电压稳定。
其中，所述方法还包括如下步骤：
步骤S201、获取发电机温度信息；
步骤S202、根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压，从而实现发电机电压高温补偿功能。
具体地，所述预设温度阈值包括多个温度阈值，例如将第i个温度阈值设为xi，温度阈值xi小于温度阈值xi+1。
当发电机温度大于温度阈值xi且小于温度阈值xi+1时，通过发电机调节器将汽车发电机电压调节为yi，其中yi＝f(xi)-k1×T。
当发电机温度大于第二温度阈值时，通过发电机调节器将汽车发电机电压调节为yi+1，其中yi+1＝f(xi+1)-k1×T。
其中，f(xi)为与温度阈值xi对应的预设电压值，f(xi+1)为与温度阈值xi+1对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
举例而言，所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；则所述步骤S202包括：
当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，通过发电机调节器将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T。
当发电机温度大于第二温度阈值时，通过发电机调节器将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T。
其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
其中，所述方法还包括如下步骤：
步骤S301、获取整车电压信息。
具体而言，信息检测元件包括第三信息检测元件，通过第三信息检测元件获取整车电压信息。
步骤S302、根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
具体而言，所述预设电压阈值优选但不限于是9.75V，步骤中当整车电压小于9.75V时，通过发电机调节器解除发电机励磁电流限制，强制提升占空比至100％，将整车电压拉升至正常水平，实现了发电机低电压保护功能。
实施例二
本发明实施例二提出一种发电机控制系统，图2为实施例二的一种发电机控制系统结构示意图，参阅图2，所述系统包括：
信息检测元件1，用于获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息；
控制单元2，用于根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；
其中，所述控制单元2包括发动机控制器21和发电机调节器22，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则所述发动机控制器21生成第一控制指令，所述发电机调节器22根据所述第一控制指令解除发电机励磁电流限制。
其中，所述信息检测元件1还用于获取发电机温度信息；所述发电机调节器22还用于根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压；所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述发电机调节器22将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T；当发电机温度大于第二温度阈值时，所述发电机调节器22将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T；其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
其中，所述信息检测元件还用于获取整车电压信息；所述发电机调节器22还用于根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
其中，若汽车蓄电池处于放电状态时，所述发动机控制器21用于根据公式
Figure BDA0002190315350000091
计算发电机电压调节值Uset，其中，K为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻；所述发电机调节器22用于将发电机电压设置为并将发电机电压设置为所述发电机电压调节值。
需说明的是，本发明实施例二所述系统与实施例一所述方法对应，因此，实施例二中未详述的部分可以参阅实施例一部分得到，此处不再赘述。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种汽车发电机控制方法，其特征在于，包括：
获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息；
根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；其中，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则解除发电机励磁电流限制；若汽车蓄电池处于放电状态，则根据
Figure FDA0003631802410000011
计算发电机电压调节值，并将发电机电压设置为所述发电机电压调节值；其中，k2为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻。
2.如权利要求1所述的汽车发电机控制方法，其特征在于，汽车发电机的负载响应延迟时间设置为3秒。
3.如权利要求1所述的汽车发电机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取发电机温度信息；
根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压。
4.如权利要求3所述的汽车发电机控制方法，其特征在于，所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；
所述根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压具体包括：
当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T；
当发电机温度大于第二温度阈值时，将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T；
其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
5.如权利要求1所述的汽车发电机控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取整车电压信息；
根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
6.一种汽车发电机控制系统，其特征在于，包括：
信息检测元件，用于获取汽车蓄电池的充放电信息以及发电机的占空比信息；
控制单元，用于根据所述充放电信息和占空比信息控制汽车发电机运行；
其中，所述控制单元包括发动机控制器和发电机调节器，若汽车蓄电池处于放电状态且发电机占空比大于预设比例阈值，则所述发动机控制器生成第一控制指令，所述发电机调节器根据所述第一控制指令解除发电机励磁电流限制；若汽车蓄电池处于放电状态时，所述发动机控制器用于根据
Figure FDA0003631802410000021
计算发电机电压调节值Uset，其中，K2 为电压补偿系数，Ualt为蓄电池放电状态下的发电机电压，Ubat为蓄电池放电状态下的电池电压，R为汽车供电回路电阻；所述发电机调节器用于将发电机电压设置为所述发电机电压调节值。
7.如权利要求6所述的汽车发电机控制系统，其特征在于，所述信息检测元件还用于获取发电机温度信息；所述发电机调节器还用于根据发电机温度和预设温度阈值的比较结果调节汽车发电机电压；所述预设温度阈值至少包括第一温度阈值和第二温度阈值，且第一温度阈值小于第二温度阈值；
其中，当发电机温度大于第一温度阈值且小于第二温度阈值时，所述发电机调节器将汽车发电机电压调节为y1，其中y1＝f(x1)-k1×T；当发电机温度大于第二温度阈值时，所述发电机调节器将汽车发电机电压调节为y2，其中y2＝f(x2)-k1×T；其中，f(x1)为与第一温度阈值x1对应的预设电压值，f(x2)为与第二温度阈值x2对应的预设电压值，k1为发电机温度补偿系数，T为汽车发电机温度。
8.如权利要求6所述的汽车发电机控制系统，其特征在于，所述信息检测元件还用于获取整车电压信息；所述发电机调节器还用于根据所述整车电压信息和预设电压阈值控制发电机运行，其中，若整车电压小于预设电压阈值，则解除发电机励磁电流限制。
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