3 能量回收工作过程
3.1发电机控制策略
发电机对蓄电池的充电由车身控制模块根据蓄电池监测传感器BMS提供的有关蓄电池状态的信息进行控制。若要制动能量回收功能可行,蓄电池监测传感器BMS监测蓄电池状态,并精密计算。给蓄电池充电的请求从车身控制模块传送至发动机ECM来控制发电机。发动机ECM根据负荷状况计算动力传输需要提供的功率。
在需求的功率很低时,无论车身控制模块请求发电机的电压如何,发动机ECM将控制发电机的制动能回收。此时汽车的动能给蓄电池充电,即发动机制动期间,发动机ECM发出保持充电的指令至发电机控制模块。
如果发动机负荷较大,没有制动能量回收,发动机ECM控制发电机少发电或不发电,将发动机上的负荷降到最低,此时使用蓄电池储存的电能。
3.2发动机ECM对发电机的控制
发动机ECM根据发动机负荷和蓄电池充电状态,对发电机进行如下控制:常规充电;检修蓄电池;蓄电池识别;制动能量回收,制动能回收有缓慢充电和快速充电两种工作方式。
3.2.1常规充电
为了确保蓄电池具有最佳充电状态,用蓄电池的温度来控制发电机的输出电压。从蓄电池监测传感器BMS获得温度。根据车身控制模块对电压的需求,发电机控制模块(充电调节器)根据图5调节输出电压。
在使用传统的常规充电时,蓄电池始终充电至100%的充电状态。具有制动能再生功能的充电系统,以传统方式给蓄电池充电至蓄电池达到大约85%的充电状态。
3.2.2检修蓄电池
发动机ECM每年最少执行3次检修蓄电池,目的是为了防止蓄电池永久硫酸化,此时蓄电池在数小时内完全100%充满电,可以在多个行车过程中循环充电。
3.2.3蓄电池重设
每次更换蓄电池,或者蓄电池状态计算错误时,要执行蓄电池重设,以便蓄电池监测传感器BMS可以正确计算蓄电池工作状态,这是执行制动能量回收的基础。
3.2.4制动能量回收
根据车辆耗电量的不同,以不同的方式控制发电机。能量回收状态图如图6所示。
1)能量回收状态说明
状态一,常规蓄电池充电。蓄电池的充电状态低于85%时(充电不佳的蓄电池),充电系统努力使蓄电池充电至大约85%充电量,此时不允许制动能量再生回收,充电电压增加(水准取决于蓄电池温度),以便蓄电池充电。在达到正确的充电状态时,允许制动能量再生回收工作。
状态二,蓄电池不充电。发动机的负荷很大,蓄电池不充电。发电机的控制确保只向车辆的耗电装置供应必要的电流。
状态三,发动机制动(制动能量回收)。发电机给蓄电池充电,最高至15.0V(使用能量充电)。
状态四,蓄电池产生能量。发动机的负荷很大,蓄电池不充电。使用之前蓄电池储存的能量快速电流输出下降至12.4V的电压,然后再充电。
状态五,蓄电池产生能量。发动机的负荷很大,蓄电池不充电。使用之前蓄电池储存的能量,缓慢电流输出下降至13.0V的电压,然后再充电。
2)制动能量缓慢再生回收
用于启动了大的用电负荷,电压的变化对这些负荷有明显的影响,故启动制动能量再生回收时,电压要求缓慢变化,以确保变化不明显。适用于诸如前照灯、雾灯、鼓风机和挡风玻璃刮水器等耗电装置。但是发电机的电压不允许低于13.0V,低则快速充电。这是为了防止需要蓄电池供电时蓄存的可使用电量过低。
3)制动能量快速再生回收
当没有开启对电压或功率敏感的设备,在制动能量再生期间,电压快速或立即变化。
4)其它不允许执行制动能量回收功能的情况
蓄电池监测传感器BMS可以通过车身控制模块诊断,如果侦测得它有故障,则不允许执行制动能量回收功能。
静态电流消耗在7天内大于250 mA,这意味着传感器没有机会测量蓄电池的待机电压,因此,不能计算蓄电池的充电状态。在这些情况下,传感器计算的蓄电池状态不可靠,因此,不允许执行制动能量回收功能。
更换蓄电池、蓄电池监测传感器后没有重设蓄电池信息,不允许执行制动能量回收功能。
车辆蓄电池完全放电,不允许执行制动能量回收功能。
4 蓄电池跨接充电的注意事项
连接外部辅助蓄电池或充电器充电时,切勿连接蓄电池的负极,只能使用车辆的车身或发动机体作为搭铁点。正确连接时,在穿过传感器的电流(进入蓄电池)超过250 mA后,蓄电池监测传感器从休眠模式唤醒,记录蓄电池充电量之后,可以计算蓄电池正确的充电状态和容量。在穿过传感器的电流低于250 mA时,传感器继续处于休眠模式。
充电时,如果联接蓄电池的负极,蓄电池监测传感器不记录蓄电池充电电流。在点火开启时,蓄电池监测传感器只记录自从上次行车以来,穿过蓄电池电极的电压。蓄电池监测传感器会觉得蓄电池目前充电状态不可信,并将有关信息传送至发动机ECM。在这些情况下,不允许执行制动能量回收功能。
充电后,蓄电池监测传感器如要重新计算蓄电池正确的充电状态,车辆必须处于休眠模式4h。有时,可能要求处于休眠模式6h。休眠条件是:已经取下点火钥匙,车门和前后舱盖关闭,汽车已经锁定。如果充电状态仍然很低,将不允许执行制动能量再生回收功能,蓄电池需要充电。可以用诊断仪在车身控制模块中读取蓄电池的状态。
5 诊断及检测
诊断方法如下:根据电路图,进行相关的线路电阻、电流、电压检测;用诊断仪读取故障码和数据,进行故障追踪;用诊断仪读取数据流,根据数据的变化情况分析系统工作情况,车身控制模块中关于制动能量回收的参数说明如下。
1)发电机控制,此参数显示发电机控制的当前状态,有几种情况:①常规充电;C制动能量再生,缓慢;③制动能量再生,快速;④制动能量再生,缓慢,且没有放电;⑤蓄电池修整;⑥蓄电池识别。
2)发电机充电电压:发电机应当产生的电压
为10.6~16.0V。
3)从重设蓄电池监测传感器以来,蓄电池操作时间:此参数显示蓄电池监测传感器计算蓄电池在车辆内的工作时间,测量范围为0~4 095 d。
4)蓄电池充电状态:0~100%。
5)当前驾驶循环计算的充电平衡,蓄电池充电平衡:-100~ 100Ah。
6)蓄电池温度:-40~80℃。
7)蓄电池电压:0~16V。
8)蓄电池工作电流:-512~512A。
6.结论
在我公司的蓄电池测试及充电系统检修中,有制动能量回收功能的车辆出现重复维修,经常出现发电机、蓄电池、传感器误判故障的情况,造成客户报怨很大。比如:①在蓄电池温度较高时,发电机会降低充电压,此时不是发电机故障,而是正常现象;②在检测蓄电池时,发现蓄电池的充电状态一直是85%左右,这不是蓄电池和发电机的故障,而是正常现象;③在更换传感器或蓄电池后,要对蓄电池传感器用诊断仪进行重设,否则新蓄电池更换后,因为它不能监测进出蓄电池多少电量,系统充电不正常,缩短蓄电池使用寿命,导致提前更换蓄电池;④当发电机以某一较低的固定电压值发电时,可能是蓄电池传感器相关故障,充电系统紧急运行状态,而非发电机故障,此时要用诊断仪读取故障信息或者对电路进行检查;⑤用诊断仪读取行车数据,发现当发动机负荷很大时,蓄电池电压较低,此时发电机不发电也是正常的,而非间隙性故障或系统故障。
经过制动能量回收功能内部讲座之后,技师诊断水平明显提高,知道如何检测、诊断和维修,不再茫茫然不知从何下手。启动及充电系统一次修出的合格率占99%以上,交付客户后返修率为零,降低了客户抱怨,也让客户正确理解了这一新功能。