48V微混汽车的电器负载供电系统及供电方法与流程

48v微混汽车的电器负载供电系统及供电方法
技术领域
1.本公开涉及混合动力汽车控制领域，特别涉及一种48v微混汽车的电器负载供电系统及供电方法。


背景技术：

2.随着汽车行业的现代化加速，车载电气设备日渐增多，对汽车蓄电池电压要求也越来越高，传统的12v电压已经无法很好地支撑目前多车载电气设备的汽车。因此，48v电源系统逐渐开始发展起来。48v微混系统就是其中的一种电能系统。相较于普通车型，48v微混系统可降低10％至20％的油耗。
3.48v微混汽车的电器负载供电系统主要包括混合动力整车控制器(hybrid control unit，hcu)、直流
‑
直流(direct current
‑
direct current，dcdc)电压转换器、48v bsg(belt
‑
driven starter generato，皮带传动启动/发电一体机)电机、48v电池、12v蓄电池和12v负载。其中，hcu与dcdc电压转换器之间通过can总线连接，dcdc电压转换器连接在48v电池和12v蓄电池之间，用于将48v电池输出的48v电压转换为12v电压，输出给12v蓄电池。48v电池与48v bsg电机连接，12v蓄电池与12v负载连接。
4.为使车辆的动力性更好，在整车加速过程中，48v电池会为48v bsg电机提供助力，即提供部分电能给48v bsg电机。但是，由于48v电池又是车内12v蓄电池和12v负载的主要供电来源，若将部分电能提供给48v bsg电机进行助力，则提供给12v用电负载的电能减少，可能会使整车供电系统电压不稳定，比如出现大灯变暗，空调出风忽高忽低、助力转向变差等问题。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种48v微混汽车的电器负载供电系统及供电方法，可以为12v蓄电池和12v负载提供稳定的电能，保证整车用电供需平衡。所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种48v微混汽车的电器负载供电系统，所述电器负载供电系统包括混合动力控制器hcu、直流
‑
直流电压转换器、48v皮带传动启动/发电一体机bsg电机、48v电池、12v蓄电池和12v负载；
7.所述hcu与所述直流
‑
直流电压转换器连接，所述直流
‑
直流电压转换器连接在所述48v电池和所述12v蓄电池之间；所述48v电池与所述bsg电机电连接，所述12v蓄电池与所述12v负载电连接；
8.所述hcu，用于当确定车辆处于加速状态时，控制所述直流
‑
直流电压转换器的12v端的输出功率为所述直流
‑
直流电压转换器的额定功率。
9.可选地，所述hcu用于向所述直流
‑
直流电压转换器发送限值信号，所述限值信号用于限定所述直流
‑
直流电压转换器的12v端的输出功率为所述额定功率；
10.所述直流
‑
直流电压转换器，用于根据所述限值信号控制12v端的输出功率。
11.可选地，所述直流
‑
直流电压转换器还用于：
12.根据接收到的所述限值信号确定最大输出电流，所述最大输出电流的电流值为所述直流
‑
直流电压转换器的额定功率与输出电压的比值；
13.控制所述12v端的输出电流为所述最大输出电流，以使得所述12v端的输出功率为额定功率。
14.可选地，所述12v负载包括12v启动机；
15.所述hcu，还用于当判断需要由所述12v启动机进行整车驱动时，向所述直流
‑
直流电压转换器发送控制指令，所述控制指令用于指示所述直流
‑
直流电压转换器进入待机状态；
16.所述直流
‑
直流电压转换器，还用于在接收到所述hcu发送的控制指令后，进入待机状态，以及向所述hcu发送反馈指令，所述反馈指令用于指示所述直流
‑
直流电压转换器已经进入待机状态；
17.所述hcu，还用于在设定时间内接收到所述直流
‑
直流电压转换器发送的反馈指令后，向所述12v启动机发送启动指令，所述启动指令用于指示所述12v启动机启动。
18.可选地，所述设定时间为100ms。
19.可选地，所述hcu还用于：
20.监测所述48v电池的电量；
21.若所述48v电池的电量低于电量阈值时，判断由所述12v启动机进行整车驱动。
22.可选地，所述电量阈值为所述48v电池总电量的20％～30％。
23.第二方面，提供了一种48v微混汽车的电器负载供电方法，其特征在于，所述电器负载供电方法适用于如第一方面所述的电器负载供电系统，所述电器负载供电方法包括：
24.当确定车辆处于加速状态时，控制所述直流
‑
直流电压转换器的12v端的输出功率为所述直流
‑
直流电压转换器的额定功率。
25.可选地，所述控制所述直流
‑
直流电压转换器的12v端的输出功率为所述直流
‑
直流电压转换器的额定功率，包括：
26.向所述直流
‑
直流电压转换器发送限值信号，所述限值信号用于限定所述直流
‑
直流电压转换器的12v端的输出功率为所述额定功率。
27.可选地，所述12v负载包括12v启动机，所述电器负载供电方法还包括：
28.当判断需要由所述12v启动机进行整车驱动时，向所述直流
‑
直流电压转换器发送控制指令，所述控制指令用于指示所述直流
‑
直流电压转换器进入待机状态；
29.在设定时间内接收到所述直流
‑
直流电压转换器发送的反馈指令后，向所述12v启动机发送启动指令，所述启动指令用于指示所述12v启动机启动，所述反馈指令用于指示所述直流
‑
直流电压转换器已经进入待机状态。
30.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
31.通过在hcu确定车辆处于加速状态时，控制dcdc电压转换器的12v端的输出功率为dcdc电压转换器的额定功率，额定功率为设备持续工作、保证规定的各项指标情况下，能达到的最大功率。这样，48v电池提供的电能可以最大程度的输出至12v蓄电池和12v负载，以优先满足12v负载的用电需求，为12v负载及12v蓄电池提供稳定的能源。然后，48v电池多余的电能可以用于为bsg电机供电，提供助力，帮助实现整车加速，并保证整车用电供需平衡。
附图说明
32.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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。
33.图1是本公开实施例提供的一种48v微混汽车的电器负载供电系统的结构框图；
34.图2是本公开实施例提供的一种上电时序图；
35.图3是本公开实施例提供的一种下电时序图；
36.图4是本公开实施例提供的一种48v微混汽车的电器负载供电方法；
37.图5是本公开实施例提供的另一种48v微混汽车的电器负载供电方法。
具体实施方式
38.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
39.图1是本公开实施例提供的一种48v微混汽车的电器负载供电系统的结构框图，如图1所示，电器负载供电系统100包括hcu10、dcdc电压转换器20、48v bsg电机30、48v电池40、12v蓄电池50和12v负载60。
40.hcu 10与dcdc电压转换器20连接。dcdc电压转换器20连接在48v电池40和12v蓄电池50之间，dcdc电压转换器20用于将48v电池40输出的48v电压转换为12v电压，输出给12v蓄电池50。48v电池40与bsg电机30电连接，12v蓄电池50与12v负载60电连接。
41.hcu10，用于当确定车辆处于加速状态时，控制dcdc电压转换器20的12v端的输出功率为dcdc电压转换器20的额定功率。
42.本公开实施例通过在hcu确定车辆处于加速状态时，控制dcdc电压转换器的12v端的输出功率为dcdc电压转换器的额定功率，额定功率为设备持续工作、保证规定的各项指标情况下，能达到的最大功率。这样，48v电池提供的电能可以最大程度的输出至12v蓄电池和12v负载，以优先满足12v负载的用电需求，为12v负载及12v蓄电池提供稳定的能源。然后，48v电池多余的电能可以用于为48v bsg电机供电，提供助力，帮助实现整车加速，并保证整车用电供需平衡。
43.需要说明的是，相关技术中，实现整车加速所需的电能通常在几十kw，而12v负载需求的电能通常1kw～2kw。也就是说，即使不限制dcdc电压转换器20的12v端输出的电流值(即加速助力时，分出48v电池40的部分电量用来满足12v负载用电)，48v电池40为bsg电机30助力提供的电能通常也就减少1kw～2kw。因此，即使本技术中优先满足12v负载的用电需求，减少48v电池对bsg电机30的供电，也不会对整车加速过程产生影响。
44.在本公开实施例中，hcu10可以根据车辆的车速、油门的开度等参数来确定车辆是否处于加速状态。本公开实施例在此不再赘述。
45.示例性地，hcu10与dcdc电压转换器20之间通过can总线连接，进行通讯。
46.可选地，hcu10用于向dcdc电压转换器20发送限值信号，限值信号用于限定dcdc电压转换器20的12v端的输出功率为额定功率。
47.dcdc电压转换器20，用于根据限值信号控制12v端的输出功率。通过huc控制器向
dcdc电压转换器发送限制信号，以使得dcdc电压转换器20的12v端的输出功率为额定功率。
48.可选地，dcdc电压转换器20还用于：
49.根据接收到的限值信号确定最大输出电流i
max
，最大输出电流i
max
的电流值为dcdc电压转换器20的额定功率与输出电压的比值；
50.控制12v端的输出电流为最大输出电流i
max
，以使得12v端的输出功率为额定功率。
51.其中，dcdc电压转换器20的额定功率为出厂时选定的。而dcdc电压转换器20的输出电压是由hcu10定义并控制的，例如可以为12v，13.8v或14v等定值。
52.例如，当dcdc电压转换器20的额定功率为1.8kw，且电压为13.8v时，即可确定最大输出电流i
max
的电流值约为130a。
53.在一些示例中，dcdc电压转换器20可以通过控制其内部开关管的通断时间比来调整12v端的输出电流为最大输出电流i
max
。
54.可选地，12v负载60包括12v启动机。
55.hcu10还用于当判断需要由12v启动机进行整车驱动时，向dcdc电压转换器20发送控制指令，控制指令用于指示dcdc电压转换器20进入待机状态；dcdc电压转换器20还用于在接收到混合动力整车控制器10发送的控制指令后，进入待机状态，以及向混合动力整车控制器10发送反馈指令，反馈指令用于指示dcdc电压转换器20已经进入待机状态；hcu10还用于在设定时间内接收到dcdc电压转换器20发送的反馈指令后，向12v启动机发送启动指令，启动指令用于指示12v启动机启动。
56.由于48v微混汽车具有启停功能，在启停熄火过程中整车负载用电由48v电池40提供，同时通过dcdc电压转换器20将48v电能转化为12v电能。当dcdc电压转换器20的48v侧或12v侧超出本身承载电流时，dcdc电压转换器20会进行过流保护，停止高低压转换及电流输出。
57.例如，1.8kw的dcdc电压转换器20，其12v端的最大承载电流是250a，48v端的最大承载电流是100a，超过上述最大承载电流就会报过流故障。而当dcdc电压转换器20的工作状态为buck(高压转低压)状态时，若正好是由12v启动机进行整车驱动，dcdc电压转换器20的12v端的电流会达到300a以上，超出其12v端的最大承载电流，出现过流保护。
58.因此，为避免上述情况发生，本技术中的hcu10在判断需要由12v启动机进行整车驱动时，即向dcdc电压转换器20发出控制指令，对dcdc电压转换器20的状态进行控制。待dcdc电压转换器20进入待机状态后再控制12v启动机启动。这样就避免在启动过程中，dcdc电压转换器20处于buck(高压转低压)状态，从而避免了dcdc电压转换器20出现过流保护，导致整车供电系统出现故障的现象发生，进而保证了启停过程中的供电稳定性。
59.且在本公开实施例中，hcu10与dcdc电压转换器20之间通过can总线进行交互，而can总线传输有延时。因此，本技术限定了hcu10在设定时间内接收到dcdc电压转换器20发送的反馈指令后，再向12v启动机发送启动指令，以保证反馈指令具有足够的传输时间，避免未收到反馈指令，车辆即启动，而出现过流故障的现象发生。
60.可选地，设定时间为80～120ms。
61.若延时时间太长，会导致响应速度较慢，无法较快进行车辆启动。若延时时间太短，则无法为反馈指令提供足够的传输时间。
62.示例性地，设定时间为100ms。
63.可选地，hcu10还用于：监测48v电池40的电量；若48v电池40的电量低于电量阈值时，判断需要由12v启动机进行整车驱动。
64.若48v电池40的电量过低，则无法提供足够的电能，驱动48v的bsg电机进行整车驱动。此时，车辆通常会采用12v启动机进行整车驱动。因此，通过对48v电池40的电量进行监控，即可确定是否是由12v启动机进行整车驱动。
65.示例性地，电量阈值为48v电池总电量的20％～30％。
66.可选地，dcdc电压转换器20还用于：当钥匙开关kl15由off档变为on档时，进入初始化状态；当接收到hcu10发送的控制指令时，进入控制指令对应的工作状态。
67.示例性地，hcu10发送的控制指令至少包括待机指令、降压指令和升压指令。当接收到hcu10发送的待机指令时，进入待机状态；当接收到hcu10发送的预充电指令时，进入预充电状态；当接收到hcu10发送的降压指令时，进入高压转低压状态；当接收到hcu10发送的升压指令时，进入低压转高压状态。
68.上述dcdc电压转换器20按照一定的响应时序完成整车系统的上电过程。使整车48v车辆系统从12v上升到48v，保证了上电过程的有序稳定，防止了因dcdc电压转换器20未及时响应，而产生报错的情况发生。
69.且在本公开实施例中，hcu10先按照上述响应时序控制dcdc电压转换器20，完成整车系统的上电过程，然后hcu10再控制48v电池40进行供电。这样可以防止48v系统上电过程中dcdc电压转换器20和48v电池40上电时间不协调，导致dcdc电压转换器20产生报错的情况发生。
70.图2是本公开实施例提供的一种上电时序图，如图2所示，图中纵坐标中的kl15_hw表示钥匙开关硬件上15电时序，kl15_sw表示钥匙开关软件上15电时序，desmod(hcu)表示hcu10的命令时序，efcmod(dcdc)表示dcdc电压转换器20的响应时序。
71.图中横坐标表示时间，其中，t
ondelay
表示kl15信号延时时间。当kl15硬件信号达到阈值(例如大于等于6v)之后，经过一段延时t
ondelay
，dcdc进入”init”初始化状态。在t1时间段，dcdc电压转换器20进行初始化，在t2时间段，dcdc电压转换器20处于standby待机状态。在t2时间段之后，dcdc电压转换器20根据控制器10发送的命令进入不同的工作状态。例如：pre
‑
charge预充电状态、buck高压转低压状态、boost低压转高压状态等
72.需要说明的是，在本公开实施例中，dcdc电压转换器20还包括失效(failure)状态。当dcdc电压转换器20出现故障，或者失去通讯时，dcdc电压转换器20即进入failure状态。
73.可选地，hcu10发送的控制指令还包括关机指令。
74.可选地，dcdc电压转换器20还用于：当接收到hcu发送的关机指令时，dcdc电压转换器20进入关机状态；当钥匙开关kl15由on档变为off档时，dcdc电压转换器20维持在关机状态直到超时，然后进入睡眠模式。
75.图3是本公开实施例提供的一种下电时序图，其中，图3中坐标含义与图2相同，在此不再赘述。
76.图3中横坐标表示时间，其中，t
shutdown
表示shutdown关机状态停留时间(最短1s，可标定)。如果在t
shutdown
时间内kl15下电，则dcdc电压转换器20会维持在关机状态直到超时，然后进入sleep睡眠状态。
77.上述dcdc电压转换器20按照一定的响应时序完成整车系统从48v断开的下电过程，保证了下电过程的有序稳定，防止了因dcdc电压转换器20未及时响应，而产生报错的情况发生。
78.在本公开实施例中，hcu10先发送相关指令，控制48v电池停止供电，然后hcu10先按照上述响应时序控制dcdc电压转换器20，完成整车系统的下电过程。
79.在本公开实施例中，统一由hcu10通过can网络发出各个指令(例如待机指令、关机指令等)至dcdc电压转换器20执行相应操作。通过hcu10与dcdc电压转换器20的交互，制定上层系统对dcdc电压转换器20的控制策略，同时匹配12v蓄电池、bsg电机，实现了48v车型的整车电器负载的稳定运行及用电供需平衡
80.本公开实施例还提供了一种48v微混汽车的电器负载供电方法，该电器负载供电方法适用于如上述实施例所述的电器负载供电系统。
81.图4是本公开实施例提供的一种48v微混汽车的电器负载供电方法，如图4所示，该电器负载供电方法包括：
82.步骤401、当确定车辆处于加速状态时，控制dcdc电压转换器的12v端的输出功率为dcdc电压转换器的额定功率。
83.示例性地，步骤401可以包括：
84.向dcdc电压转换器20发送限值信号，限值信号用于限定dcdc电压转换器20的12v端的输出功率为额定功率。
85.其中，dcdc电压转换器20可以根据接收到的限值信号确定最大输出电流i
max
，最大输出电流i
max
的电流值为dcdc电压转换器20的额定功率与输出电压的比值。然后，dcdc电压转换器20可以控制12v端的输出电流为最大输出电流i
max
，以使得12v端的输出功率为额定功率。
86.在本公开实施例中，hcu10可以根据车辆的车速、油门的开度等参数来确定车辆是否处于加速状态。本公开实施例在此不再赘述。
87.本公开实施例通过在hcu确定车辆处于加速状态时，控制dcdc电压转换器的12v端的输出功率为dcdc电压转换器的额定功率，额定功率为设备持续工作、保证规定的各项指标情况下，能达到的最大功率。这样，48v电池提供的电能可以最大程度的输出至12v蓄电池和12v负载，以优先满足12v负载的用电需求，为12v负载及12v蓄电池提供稳定的能源。然后，48v电池多余的电能可以用于为bsg电机供电，提供助力，帮助实现整车加速，并保证整车用电供需平衡。
88.本公开实施例还提供了另一种48v微混汽车的电器负载供电方法，该电器负载供电方法适用的电器负载供电系统，其12v负载包括12v启动机。
89.图5是本公开实施例提供的另一种48v微混汽车的电器负载供电方法，如图5所示，该电器负载供电方法还可以包括：
90.步骤501、当判断需要由12v启动机进行整车驱动时，向dcdc电压转换器发送控制指令。
91.其中，控制指令用于指示dcdc电压转换器进入待机状态。
92.在本公开实施例中，可以通过以下方式判断是否需要由12v启动机进行整车驱动：
93.监测48v电池的电量；
94.若48v电池的电量低于电量阈值时，判断由12v启动机进行整车驱动。
95.示例性地，电量阈值为48v电池总电量的20％～30％。
96.步骤502、在设定时间内接收到dcdc电压转换器发送的反馈指令后，向12v启动机发送启动指令。
97.其中，启动指令用于指示12v启动机启动，反馈指令用于指示dcdc电压转换器已经进入待机状态。
98.示例性地，设定时间为100ms。
99.本公开实施例通过hcu判断是否由12v启动机进行整车驱动。然后向dcdc电压转换器发出控制指令，对dcdc电压转换器的状态进行控制。待dcdc电压转换器进入待机状态后再控制12v启动机启动。这样就避免了在dcdc电压转换器处于buck(高压转低压)模式时，12v启动机启动，导致dcdc电压转换器出现过流保护的现象发生，保证了启停过程中的供电稳定性。
100.以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。