許 歡，劉大偉，翟明磊，安 旺，王 茹，李惠宇，黃 河，成衛(wèi)毅

（陜西汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出和蓄電池充電狀態(tài)指示系統(tǒng)，是指為發(fā)電機(jī)提供外部勵(lì)磁以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電并指示蓄電池充電狀態(tài)的系統(tǒng)。布置在駕駛室底部的底盤控制器作為專用的底盤功能控制模塊，具有完備的輸入、輸出以及診斷功能，借助其實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁輸出和蓄電池充電狀態(tài)指示功能［1］，既能減少整車線束用量，降低成本，還可簡(jiǎn)化整車架構(gòu)，滿足“域控制”的整車電器架構(gòu)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)［2］，提升整車功能的升級(jí)和管控便利性。本文以某重型卡車為例，介紹基于底盤控制器的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出及蓄電池充電指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出及充電狀態(tài)指示系統(tǒng)構(gòu)成

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出系統(tǒng)主要由底盤控制器CCM、電源切換模塊（點(diǎn)火鎖/一鍵啟動(dòng)PS系統(tǒng)）、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、儀表等部件構(gòu)成。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1）底盤控制器 底盤控制器CCM作為勵(lì)磁輸出及蓄電池充電狀態(tài)指示系統(tǒng)的核心控制部件，供電電源為蓄電池B+電，具備采集蓄電池電壓、接收（發(fā)送）CAN報(bào)文的功能，參與OSEK網(wǎng)絡(luò)管理，具有硬線輸入、輸出接口。

2）電源切換模塊 電源切換模塊按照車輛配置不同一般分為兩種：一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)和點(diǎn)火鎖系統(tǒng)。電源切換模塊主要用于實(shí)現(xiàn)整車電源擋位的切換和擋位信息的廣播，其中點(diǎn)火鎖配置需要與其他具有硬線采集和CAN信號(hào)發(fā)送功能的控制器（本文選用車身控制器）配合完成擋位信息的采集和廣播。

3）發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)用于帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，其轉(zhuǎn)速和工作狀態(tài)信號(hào)是判斷車輛是否處于起動(dòng)狀態(tài)的重要條件。

4）發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)作為接受外部勵(lì)磁并發(fā)電的重要部件，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的充電功能［3］。

5）蓄電池 蓄電池作為底盤控制器的供電模塊，主要為底盤控制器供電并讓其實(shí)時(shí)采集電壓值參數(shù)以供蓄電池充電狀態(tài)判斷。

6）儀表 儀表作為蓄電池充電狀態(tài)指示系統(tǒng)的顯示部件，主要用于接收并顯示當(dāng)前蓄電池充電狀態(tài)。

2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出功能設(shè)計(jì)

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出主要由底盤控制器根據(jù)當(dāng)前車輛電源擋位及發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)來(lái)判斷是否輸出勵(lì)磁給發(fā)電機(jī)。具體工作流程如圖2所示。

圖2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出流程圖

2.1 整車電源擋位判斷

由于車輛配置不同，整車電源擋位的CAN信號(hào)來(lái)源也不一樣，如表1所示。

1）當(dāng)車輛配置一鍵啟動(dòng)PS系統(tǒng)時(shí)，整車電源擋位信號(hào)來(lái)源于一鍵啟動(dòng)控制器。

表1 整車電源擋位參考報(bào)文

2）當(dāng)車輛配置點(diǎn)火鎖系統(tǒng)時(shí)，整車電源擋位來(lái)源于硬線采集點(diǎn)火鎖擋位的控制器，這里以車身控制器BCM為例。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)判斷

由于車輛配置的發(fā)動(dòng)機(jī)不同，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)的條件也不一樣，如表2所示。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參考報(bào)文

1）當(dāng)車輛配置康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，底盤控制器通過(guò)判斷康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)ECM發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)是否為“Running”來(lái)判定車輛是否啟動(dòng)。

2）當(dāng)配置為玉柴等無(wú)法發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，底盤控制器接收發(fā)動(dòng)機(jī)ECM發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，自行判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于正常啟動(dòng)狀態(tài)。此種判斷方法需進(jìn)行實(shí)車標(biāo)定，確認(rèn)合適的車速閾值。

2.3 勵(lì)磁輸出

2.3.1 勵(lì)磁輸出策略

1）當(dāng)整車電源擋位處于“ON”擋，且發(fā)動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，底盤控制器輸出勵(lì)磁給發(fā)電機(jī)，并發(fā)送勵(lì)磁輸出CAN信號(hào)（表3）為“有效”。

2）勵(lì)磁輸出保持10s后關(guān)閉，并發(fā)送勵(lì)磁輸出CAN信號(hào)（表3）為“無(wú)效”。

表3 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁輸出CAN報(bào)文

2.3.2 勵(lì)磁輸出策略特點(diǎn)

1）底盤控制器勵(lì)磁輸出的持續(xù)時(shí)間可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。此處設(shè)定“10s”，使得勵(lì)磁輸出具有充足的持續(xù)時(shí)間來(lái)保證發(fā)電機(jī)能成功建立自勵(lì)。

2）勵(lì)磁輸出延時(shí)關(guān)閉的特性降低了線束破損導(dǎo)致的短路起火風(fēng)險(xiǎn)。

3）由于發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下收到他勵(lì)后建立自勵(lì)的過(guò)程極短（500ms內(nèi)），底盤控制器選擇在確認(rèn)發(fā)電機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)輸出勵(lì)磁，經(jīng)實(shí)車驗(yàn)證，發(fā)電機(jī)建立自勵(lì)與車輛起動(dòng)成功的時(shí)刻基本相同，不存在明顯延時(shí)。此項(xiàng)設(shè)定避免了發(fā)電機(jī)未能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，底盤控制器依舊輸出勵(lì)磁的情況，既降低了發(fā)電機(jī)的損壞風(fēng)險(xiǎn)，還增加了底盤控制器勵(lì)磁輸出功能的使用壽命。

2.4 蓄電池充電狀態(tài)指示

蓄電池充電狀態(tài)主要通過(guò)底盤控制器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)和蓄電池電壓信息進(jìn)行判斷來(lái)確定，儀表會(huì)接收蓄電池充電狀態(tài)信號(hào)并進(jìn)行狀態(tài)顯示。具體工作流程如圖3所示。

圖3 蓄電池充電狀態(tài)指示流程圖

2.4.1 蓄電池充電狀態(tài)指示策略

1）底盤控制器實(shí)時(shí)采集整車電壓，按前文所述，底盤控制器判斷發(fā)動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)且整車電壓≥26.5V并保持2s時(shí)，發(fā)送蓄電池充電狀態(tài)CAN信號(hào)（表4）為“充電中”。

2）如果底盤控制器CCM喚醒后，發(fā)動(dòng)機(jī)處于未運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)或者發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)且CCM本地采集蓄電池電壓＜25.5V并計(jì)時(shí)2s時(shí)，發(fā)送蓄電池充電狀態(tài)CAN信號(hào)（表4）為“未充電”。

表4 蓄電池充電狀態(tài)CAN報(bào)文

3）儀表接收到底盤控制器發(fā)送的蓄電池充電狀態(tài)信號(hào)后，進(jìn)行狀態(tài)圖標(biāo)顯示，告知駕駛員當(dāng)前蓄電池充電狀態(tài)。

4）底盤控制器還將實(shí)時(shí)發(fā)送當(dāng)前蓄電池電壓值CAN信號(hào)（表5）至總線，以供檢修人員進(jìn)行功能或故障檢查。

表5 蓄電池電壓CAN報(bào)文

2.4.2 蓄電池充電狀態(tài)指示策略特點(diǎn)

1）將發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)作為判斷條件之一避免了整車下電后蓄電池存在電壓虛高現(xiàn)象，導(dǎo)致底盤控制器誤判為車輛“充電中”。

2）設(shè)置2s的持續(xù)延時(shí)避免了發(fā)電機(jī)工作時(shí)，整車電壓波動(dòng)觸及25.5V的限值導(dǎo)致底盤控制器誤判為車輛“未充電”。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著車輛智能化、安全化發(fā)展的不斷推進(jìn)，更加簡(jiǎn)潔、有條理的電器架構(gòu)已逐漸成為行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。此系統(tǒng)不僅適用于當(dāng)前車輛電器架構(gòu)，還可移植于任意具有輸入、輸出模塊及CAN通信能力的控制單元，具有廣泛的應(yīng)用前景，也可為將來(lái)的電器功能劃分及實(shí)現(xiàn)方式提供一定的借鑒和參考。