[发明专利]双蓄电池汽车供电系统中的充放电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及一种在利用多块蓄电池作为储能设备的汽车供电系统中对用于启动的蓄电池的充放电过程进行控制的方法。

背景技术

传统的汽车依赖于诸如石油之类的化石燃料作为能量来源，随着汽车的广泛使用，作为不可再生能源的石油正变得日益稀缺，如果这样的局面延续下去，最终将导致汽车变成一堆堆废铁。面对如此严峻的前景，工业界正在加紧开发新能源汽车(例如纯电动汽车和混合动力汽车)以摆脱上述困境。但是受制于制造成本和使用经济性等各方面的因素，新能源汽车的大规模推广商用还有很漫长的路要走，期间还将遇到许多技术上的难题。基于上述局面，通过提高现有汽车中的电能利用效率来减少能源的消耗成为一种现实的选择。

汽车供电系统主要由储能装置(例如蓄电池或超级电容器)、能量转换装置(例如将机械能转换为电能的发电机)、起动机和控制单元组成。在汽车供电系统中，控制单元是整个系统的核心，它负责根据用电负荷、蓄电池状态和发电机状态等工况确定和实施合适的电能管理策略。起动机利用蓄电池的能量将汽车发动机启动，使发动机在所需的工作状态下运转。发动机运转时将带动发电机发电，并按汽车电气系统的电压要求向汽车的用电负载供电和向蓄电池充电。例如，在控制单元的控制下，如果汽车电气系统的用电电流大于发电机的供电电流，则蓄电池就会放电，以弥补不足的电流，反之，如果汽车电气系统的用电电流小于发电机的供电电流，则电流差的一部分作为蓄电池的充电电流而流入蓄电池。

汽车的用电负载在电气特性上往往具有较大的差异，例如起动机工作时需要提供大安倍的瞬间电流，而照明、音响等设备需要提供较长时间的小电流。为了同时满足上述两类负载的用电需求，业界一般采用一个大容量和大极板面积的蓄电池。但是这种方法的缺点是导致蓄电池寿命的缩短，这是因为可能出现下列情况：在经过一段时间的使用之后，蓄电池作为启动用的储能器是可用的，但是却无法长时间供电，或者虽然可以长时间供电，但是却无法提供大电流，面对这些情况，更换蓄电池将是不可避免的。

公开号为CN201317281Y的中国专利申请公开了一种汽车电气系统，该系统包括启动机、蓄电池、发电机、电气系统控制器以及汽车内的各种用电器件，蓄电池包括启动型蓄电池和供电型蓄电池，前者与启动机并联组成启动回路，后者与用电器件并联组成供电回路，而电气系统控制器连接在启动回路和供电回路之间。上述中国专利申请公开的汽车电气系统采用双蓄电池配置使得蓄电池工作寿命的延长成为可能，但是要真正延长工作寿命期并且同时提高电能的利用效率，还有赖于完善的电能管理策略。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在双蓄电池汽车供电系统中执行的充放电控制方法，其可以高效、灵活的方式将启动型蓄电池的荷电水平控制在所需的水平。

本发明的上述目的通过下列技术方案实现：

一种在双蓄电池汽车供电系统中执行的充放电控制方法，所述双蓄电池汽车供电系统包括发电机、与所述发电机并联耦合以形成供电回路的第一蓄电池、与起动机并联耦合以形成启动回路的第二蓄电池以及可控地耦合在所述供电回路与所述启动回路之间并提供直流-直流变换的控制单元，其中，所述控制单元利用所述发电机或所述第一蓄电池将所述第二蓄电池的荷电状态控制在所需的水平。

优选地，在上述充放电控制方法中，所述控制单元按照下列步骤，利用所述发电机或所述第一蓄电池将所述第二蓄电池的荷电状态控制在所需的水平：

确定所述第二蓄电池的荷电状态；

如果所述第二蓄电池的荷电状态低于第一阈值，则使所述第一蓄电池向所述第二蓄电池充电直到所述第二蓄电池的荷电状态达到第二阈值，其中，当荷电状态位于所述第二阈值时，所述第二蓄电池具有所希望的充放电效率；以及

如果所述第二蓄电池的荷电状态大于或等于所述第二阈值，则使所述发电机向所述第二蓄电池充电直到所述第二蓄电池的荷电状态达到第三阈值，以使所述第二蓄电池的活性物质被激活的比例达到所希望的水平。

优选地，在上述充放电控制方法中，在所述控制单元使所述第一蓄电池向所述第二蓄电池充电直到所述第二蓄电池的荷电状态达到第二阈值的过程中，充电电压是随荷电状态增大而逐渐减小或跃变式减小的。

优选地，在上述充放电控制方法中，还包含下列步骤：

确定所述第一蓄电池的荷电状态；以及

如果所述第二蓄电池的荷电状态大于或等于所述第三阈值并且所述第一蓄电池的荷电状态小于第四阈值，则使所述第二蓄电池向所述第一蓄电池充电直到所述第二蓄电池的荷电状态达到所述第二阈值。