车载低压电源管理系统研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com蕊y堑壅DevelopingReseacch车载低压电源管理系统的研究顾晓莉(上海交通大学机械与动力学院)摘要：为了节约整车燃油消耗量，延长电池和车载用电器，研究了车载低压电源管理系统。分析了车载低电压电源管理系统的结构组成，从硬件和软件两个方面进行研究。根据车载低压电源的使用工况，设计了基于分流器的负载端电流采样电路和发电机控制电路。提出了采用扩展Kalman滤波算法回归计算初始点的sOC算法；基于s0C窗口，提出了车载低压电源管理系统的四种工作模式。实验结果表明，本文提出的sOC算法具有很好的鲁棒性，计算误差可控制在4％以内，提出的车载电压

2、电源管理模式可以根据外界负载的需求优化发电机的输出电压，控制蓄电池的充放电电流，节约整车油耗，道路实验表明，加装车载低压电源管理系统后，整车油耗可节约2．6％。是通过合理的调节车载发电机的输出功率，达到延长电引言池寿和车载用电器寿命，节约整车燃油消耗量。为了达出于燃油经济性、动力性和舒适性的原因，车载电到这一控制目标，车载低压电源管理系统必须实时监控力电子设备广泛使用，汽车上电器的总功率不断增加，蓄电池和车用负载状态，并以此为基础合理指令车载发高端轿车的平均电功率从20世纪70年代不到500W电机的输出功率。车载低压电源管理系统主要监控的信上升到2005年的3000W，且还在不断

3、增加，因此汽车号量包含：发电机的发电电流，发电机当前负载率，电用电安全越来越受重视，车载电源的管理问题也越来越池电压，电池温度和负载电流；控制信号量主要是发电重要，并且传统的发电机开环控制方式已经不能满足需机占空比。求。车载电源管理系统是今后汽车电气系统不可缺少的生组成部分。本文研究了车载低压电源管理系统，以延长电池和车载用电器寿命，节约整车燃油消耗量为目标，分别从硬件和软件两个方面研究了低压电源管理系统的技术难点与重点，形成了车载低压电源管理系统的基本架构。1、系统结构组成图1所示为车载低压电源管理系统的结构组成。由图1车载低压电源管理系统结构框图图可知，该系统主要由以下部分组

4、成：车用发电机，蓄2、系统硬件架构分析电池，车用负载和低压电源管理系统组成。车用发电机是在发动机运转后，提供整车电能以及给蓄电池充电；2．1硬件系统框图蓄电池模块为整车启动提供电能，并且在发动机未启动车载低压电源管理系统硬件结构示意图如图2所时为整车负载供电。车载低压电源管理系统的功能目标示。本系统基于NEC78F0881八位单片机，该8位单莽韵赢而丽学兔兔www.xuetutu.com鉴窒DevelopingResearch片机资源丰富可以满足本系统的需要。由图2可知，硬益调节倍数通过电阻R2来完成。AD22057的出色功能件系统主要由以下模块组成：D模块，实时处理模块，还表现

5、在可以在高共模电压下工作，当系统电源VCCO模块和CAN通讯模块。A／D模块处理以下信号：为5V时，可承受的共模电压为24V，由于本系统的电蓄电池电压信号，分流器采集的电流信号，霍尔电流信池额定电压为12V，发电机的输出电压最高至16V，所号和温度信号。本系统中负载端的电流信号采用分流器以可以满足需要。该电路的增益可以由式(1)计算。采样，发电机充电电流信号采用霍尔电流传感器，主要由式(1)可知该电路的增益是大于2O倍，当分流器上是因为发动机的启动电流较大，在冷启动时可以达到检测到IOOA的电流，R2=200时，那么输出至A／D300A以上，如果采用霍尔电流传感器量程范围较大，的

6、电压应该是1．5v。单片机可以根据检测到的电压值那么在小电流范围内精度较低，同时可以利用发动机启反算当前电流值。动大电流过程捕捉电池电压响应，计算电池内阻，在这GAIN：(1)R2—100k~一点上分流器更能满足要求。实时处理模块是对频率量的处理信号，因为发电机的控制和反馈是PWM信号。在车载用电器中某些用电器的寿命电压有关，典型的就是汽车大灯，为了延长汽车大灯的寿命，当汽车大灯打开时必须将发电机电压调节在一定的电压范围内，所以在本系统中设置了I／O模块接收大灯的开关量信号。CAN通讯模块用来接收整车信息和发送自身状态信息。图3分流器处理电路2．2．2发电机控制电路僵==]O发电

7、机的输出电压有控制信号的占空比决定，由于一发电机自带的驱动控制电路，所以本系统只需将控制信_号输入给发电机接口，让发电机自己完成驱动功率的输出。图4是本系统设计的发电机控制电路。Q1是N管，Q2是P管，对发电机的控制信号采用的是highside的图2车载低压电源管理系统硬件结构输出方式，通过控制Q2的通断间接控制Q1．Q2的控制2．2信号处理电路分析信号来源于单片机，单片机根据当前的调压需求输出控由于电压采集，温度采集和霍尔电流传感器处理电制引脚信号，控制Q2通断，从而控制Q1．