解析汽车高级能量管理系统
摘要：本文针对我国汽车市场中，一些新车型上装配的“汽车高级能量管理系统”，阐述了汽车高级能量管理系统的概念，详细介绍了这一系统的组成、各部件作用，以及控制策略。
关键词：高级能量管理；控制策略
Abstract: this article in view of China’s car market, some new models for the assembly’s “car senior energy management system”, this paper expounds the car senior energy management system concept, detailed introduces the system composition, each component function, as well as control strategy.
Keywords: senior energy management; Control strategy
  近年来，我国汽车市场中，一些新上市的高档车型上，装配了最新的“汽车高级能量管理系统”。这一新系统对于广大汽车消费者甚至是汽车行业人员来说是一个崭新的概念。到底什么是“汽车高级能量管理系统”呢？
了解这一系统之前，我们来回顾一下普通车辆的能量管理方式。当汽车发动机不启动时，车上的所有用电设备，由蓄电池来供电。发动机启动后，交流发电机所发出的电流经过整流后，一方面给蓄电池充电，另一方面给全车用电设备供电。这样的能量管理方式比较简单，但是有很多弊端。比如发动机转速较低，导致发电机发电电压过低，无法给蓄电池及时充电。车辆用电设备过多，耗电量过大，而发电机发电电压不足，导致蓄电池因过度放电而损坏等[1]。正是出于对这些弊端的考虑，近几年，一些高档车型上开发并装备了“汽车高级能量管理系统”。
汽车高级能量管理系统，是指相关控制单元根据蓄电池的实际状态、车辆用电设备的使用状况等信息，经过模型计算，得出相应控制值，再通过调节发电机发电电压，控制用电设备的使用等方式，对车辆的能量进行科学、合理的调配与管理的一整套电子控制系统。
一、系统组成及各部件作用
1、    蓄电池
安装有高级能量管理系统车辆的蓄电池，其容量取决于使用的发动机和车辆装备。 所需容量的选择标准有：
- 发动机的冷起动表现
- 车辆的休眠电流消耗
- 停车时用电器 (停车预热装置、电话等) 的能量需求
2、    发电机
发电机在发动机运转时产生一个可变充电电压，给蓄电池充电。 此可变充电电压由能量管理系统根据温度和电流由 发动机控制单元通过提高发动机转速来施加影响。
3、    IBS： 智能型蓄电池传感器[2]
智能型蓄电池传感器 (IBS) 是一个带专用微处理器的机械电子部件，用于监控蓄电池状态。 IBS 不断测量蓄电池的下列值：
- 电压
- 充电和放电电流
-
蓄电池温度
为了进行数据传输，IBS 一般通过总线 与发动机控制单元相 连接，并将所测的的数据传递给发动机控制单元。
4、    发动机控制单元
发动机控制单元按如下方式参与供电： 当发电机电压下降时，发动机控制单元 按需提高发动机转速。 相应的软件被称为 ”能量管理”。
二、系统控制策略
1、    断开或减小用电设备的功率
单个用电器断开或减小功率消耗可降低临界情况下的耗电。 这样，蓄电池便不会放电。能量管理系统将通过向与各用电设备相关的控制单元发出请求 (信息)，来控制各个用电器如何进行关闭，或如何降低输入功率。
关闭各种用电器，或降低输入功率的动作只能在以下 2 种条件下被激活：
-蓄电池充电状态处于临界区域 （接近起动能力极限）
-发电机的高负载率或发电机由于温度过高而造成负载率降低。
2、电控辅助加热器的调节
在装备柴油发动机而不带停车预热装置的车辆上，另外通过一个按 PTC 原理工作的电控辅助加热器加热暖风热交换器。 此电控辅助加热器属于大功率用电设备 (最高 1300 W)，因此需要由能量管理系统调节该用电器功率。
3、    怠速转速提升
为避免蓄电池出现负充电平衡，能量管理系统可要求提高发动机的怠速转速。 怠速转速将根据发动机型号，最多提高 200 rpm。 怠速转速提升将在以下条件下被激活：
- 计算出的蓄电池充电状态质量足够好，且蓄电池充电状态在规定的极限以下。
- 发电机高负载率延续特定的时间段。
4、 最优化充电和车载电网电压
A、不带智能化发电机调节 (IGR) 的车辆
能量管理系统根据下列标准调节发电机电压：
- 蓄电池温度： 冷蓄电池可接收较少电流，因此在充电时，电压要比暖蓄电池时更高。蓄电池温度由 IBS 确定，并通过 发动机预热总线发送至 发动机控制单元。
- 防止长时间过高电压和不良充电状况下持续放电的蓄电池保护装置。
- 由车载电网组件发出的要求及功能 (例如外部照明或动态稳定控制)： 所必需的最小和最大电压。 不允许低于或超出这些极限值，否则将可能出现功能限制或功能失灵。
该调节功能用于确保蓄电池有足够的电量。 目标是电量 100 %。
B、带智能化发电机调节 (IGR) 的车辆
与普通蓄电池充电调节相反，配备智能化发电机调节时可避免蓄电池 100 % 充电。 蓄电池电量将达到可能实现的最大电量的 75 ‐ 85 % 的范围。这样，蓄电池将保持 “可接收” 状态，以实现车辆在滑行阶段的能量回收。
能量管理系统将协调对于车载电网电压的不同要求：
- 蓄电池： 标准电压取决于蓄电池温度。 为保护持续过高电压和不良充电状态下的放电所需的最小和最大电压。智能化发电机调节受到周期性抑制，以允许达到100% 蓄电池充电，以持续达到蓄电池的全部容量 (再生)。
- 车载电网组件及功能 (例如外部照明或动态稳定控制)： 所必需的最小和最大电压。 不允许低于或超出这些极限值，否则将可能出现功能限制或功能失灵。
- IGR 运行状态： 滑行阶段的能量回收，发电机部分减负荷 (不允许蓄电池放电) 或发电机减负荷 (能量从蓄电池回馈到车载电网)。
三、结论
汽车高级能量管理系统，是一种新的汽车能量控制策略。这套系统可以更加科学、合理的管理和利用车辆上的能量（电能）。大大延长了蓄电池和发电机的使用寿命，也在一定程度上降低了发动机的油耗。基于这些优势，相信在不久的将来，所有车辆上都会装备这种高级能量管理系统。
参考文献
[1]吴建华．汽车发动机原理．北京：机械工业出版社，2005．208
[2]Horst Gering．现代汽车的能量管理系统．汽车与配件，2008第44期：24-25
孙涛（1978—），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，实验师。主要从事汽车专业教学，宝马双元制教学。