电源管理系统及故障诊断

现代汽车的电气装置及电控单元的增加，对电源系统提出了更严格的要求，越来越多的车辆上出现了专门的电源管理系统。如凌志430、宝马、奥迪A6L 、皇冠、通用林荫大道等多种车型均配备了监测蓄电池和控制发电机的电源管理系统，下面以通用林荫道轿车和凌志430轿车为例，说明电源管理系统的组成、工作原理及常见故障的排除。

1、电源管理系统的功能

电源管理系统一般是利用车上原有的电控网络装置，如发动机控制模块（ECM ）、车身控制模块（BCM ）、仪表控制模块等，通过车载局域网，形成一个闭环控制系统。电源管理系统的主要功能如下。

（1）全面监测蓄电池各项参数——充电与放电的电流、端电压、电容量、电解液温度等。（2）保证蓄电池至少具备能起动发动机的电容量，对用电负荷采取分级放电管理方式。

（3）实现最佳充电，提高整车的燃油经济性，如当蓄电池电压较低时调节发动机怠速转速，高效控制发电机的输出电压。

（4）在延长蓄电池寿命的前提下，根据蓄电池充电状态和电解液的温度，控制合理的充电电流，实现蓄电池的快速充电。

（5）在仪表盘上即时发出蓄电池诊断和监控等信息，以及时提醒驾驶人。

2、通用林荫大道轿车电源管理系统电路的分析

图1是简化了的通用林荫大道轿车电源管理系统的基本电路原理图，配套的蓄电池电容量为80AH ，冷起动时能提供720A 的强大电流，起动储备容量RC 为133min 。RC 的概念是在蓄电池充足状况下以25A 的电流放电，到端电压下降为10.5V 时能持续的时间。

2.1发电机特点及其输出电压的调节

通用林荫大道车配装硅整流发电机，其三相交流发电机采

用三角形绕组，与传统发电机的星形绕组形式相比，相电压

提升1.73倍，发电机的功率得以增大，输出电流可高达155A ，完全可满足电控装置及蓄电池的需要。采取专门的电源管理系统，最高发电机电压可增至15.9V ，极大地提高了电容量和蓄电池的充电效率。

发电机输出电压的调节，亦是通过磁场线圈的电流大小来控制的，电源管理系统根据蓄电池电容量、蓄电池端电压等多项参数，合理调节充电电流的大小。其遵循下列状况进行电压调节。

（1）BCM 测量蓄电池端电压、电解液温度、蓄电池现有容量及放电电流等信息，以确定蓄电池充电电流的大小。BCM 是多路传输局域网的一个装置，它检测出的数据与ECM 通过Class-2串行数据线进行通讯。

（2）发动机ECM 控制一个5V 的128Hz 固定脉冲，进行脉宽调制信号的调制，即实现0—100%磁场电流占空比调节，来实现对发电机磁场电流的调节，以实现对其输出电压的控制。

（3）正常情况下，维持对蓄电池的充电及向汽车整个电路系统供电，发电机的磁场电流占空比应在5%—95%变化。而占空比的0—5%用95—100%，只用于对发电机及网络系统的检测使用。发电机的输出电压与磁场电流占空比间的对应关系，如表1所示。

2.2电流传感器及其工作原理

发电机输出电压，V

检测 1

1 11.56 12.12

12.68

13.25

13.81

14.37

14.94

15.5

检测磁场电流占空比

0—5%

10% 20%

0% 40%

0% 6

0% 7

0% 8

0% 9

0% 95%以上

电流传感器安装在蓄电池负极或正极上。

电流传感器完全与蓄电池的粗搭铁电缆装置于一体，紧贴在蓄电池的负极上，它是一个霍尔式传感

图1 通用 “林荫大道”轿车电源管理系统的基

本电路

器，其产生的霍尔电压信号直接输入到BCM 中。有的电流传感器是安装在蓄电池的正极电缆上，虽然电流传感器安装在正极或负极上不同，但其工作原理是相同的，均是采取三线式的霍尔传感器，霍尔电压的高低与磁场、磁场电流成正比。当磁场电流不变时，产生的霍尔电压为磁场的单一函数，而磁场直接取决于蓄电池充放电电流的大小。

3凌志430轿车电源管理系统电路的分析

凌志430亦采取电源管理系统，图2为凌志430轿车电源管理系统的组成图，其特点如下。

（1）从图2中可见，电流传感器器与通用林荫大道轿车不同，是装置在蓄电池正极的，但亦是用霍尔传感器。

（2）发电机磁场电流占空比的频率为150Hz 而不是通用“林荫大道”轿车的128Hz ，占空比的调节范围更大，磁场下半场电流可从0A 开始，一直调节到8A 。

（3）蓄电池电解液温度传感器，用于检测蓄电池电解液的温度，以限制在过高温度下的充电电流，能有效地延长和保护蓄电池内部极板的使用寿命。

（4）电流传感器产生的电压与蓄电池充放电电流的关系如图3所示。图3中

横坐标电流有正、负值，分别表示蓄电池

的充电电流及放电电流。当不充电和不放电时，电流传感器产生的基准电压为2.5V 。

4电压总是不足的故障分析

一辆通用“林荫大道”轿车行驶近3万km ，发现

组合仪表中充电指示灯会点亮，且仪表盘的信息中心

指示系统电压在11.9V —12.5V 波动，出现早晨起动稍

有困难的现象，但其他故障指示灯没有点亮，动力状况仍十分良好，也调不出故障代码。起初认为是电压不足，是蓄电池不良引起的，更换蓄电池后故障依旧。维修技术人员担心蓄电池有漏电现象，但熄火后用数字万用表检测蓄电池的放电，只有24mA ，也在正常范围内。检修发电机，也没有解决问题。更换过BCM 和ECM 后，故障依旧存在。

调取该车运行时的数据流，检测到发电机磁场电流的占空比，显示占空比只在19%—35%波动，而占空比是直接控制发电机输出电压的，是什么原因造成占空比偏低呢？

用故障排除法的逻辑考虑，蓄电池电流传感器应是重点检测对象，检测其输出电压一直在2.6V —2.8V 波动，怀疑电流传感器性能发生变化而导致性能不良。更换电流传感器后再试验，充电电压随发动机转速能升至14V 以上，经过两个多月正常行驶，证明该故障己排除。

汽车维护与修理 2008.05 汪学森汪学慧

图2 凌志430轿车的电源管理系统图

图3 霍尔式电流传感器产生的电压U 与蓄电池充放

电电流I 的关系

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目：单片机的智能电源管理系统学习中心：重庆信息工程专修学院奥鹏学习中心年级专业：0404级电气工程及自动化学生姓名：黄大吉学号：0451480125 指导教师：韩亚军职称：讲师导师单位：重庆信息工程专修学院中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：2007 年12 月24 日

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员黄大吉1．设计(论文)题目：单片机的智能电源管理系统 2．学生完成设计(论文)期限：年月日至年月日3．设计(论文)课题要求：本论文详以理论联系实际，详细阐述了基于单片机的智能电源管理系统。以严密的逻辑思维对本设计进行了全面的论证，所引用的文献都进行过仔细筛选。最后严格按照学校规定格式排序。对于不熟悉的知识点，也在指导老师的指导下完成。 4．实验（上机、调研）部分要求内容：在完成论文的过程中，利用所学的电路设计软件Protel99，设计论文中需要用到的图形，用学习过的C 或者VB语言编写相应程序。最后用Office 2003排版论文版面和图象处理软件加工文中图表。 5．文献查阅要求：在学校图书馆查阅到的相关资料、文献都经过严格筛选，以确保其准确性、真实性。本论文的完成过程中还充分利用了当今资源丰富的互联网。在网上查找了很多符合题材的相关资料。本着尊重他人成果，以及避免侵权，本论文中对所有查阅引用到的资料都详细注明了出处。 6．发出日期：年月日 7．学员完成日期：年月日指导教师签名：学生签名：

摘要本文介绍了基于cygnalC8051F020单片机为主控单元的智能电源管理系统，详细阐述了该系统的工作原理、控制策略及其硬件、软件实现。本系统具有配置灵活、可扩展性强等特点，适用于便携式设备和无人值守设备的电源管理。随着对移动性要求的提高，以及使用便利性的要求，多数电子产品采用可充电电池作为主要供电方式。通常来说，设计者一般会使用专用电池管理芯片来控制充电电压、电流及整个充电流程。但使用专用芯片，会带来设计成本增加，PCB板面积增大的问题，同时所设计的电路只能针对于选定的电池，如更换不同型号的电池则需要重新设计电路。针对于此，本文提出了一种利用单片机剩余资源的电池管理电路，具有电路简单、成本低、功耗小、可靠性强、灵活性高的特点。关键词：电源管理；CYGNAL单片机；电量监测

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/e917977920.html, 智能手机电源管理模块的设计作者：芦昱昊来源：《电子技术与软件工程》2017年第04期摘要随着国民生活质量的不断提高，电子产品更新换代的速度也越来越快。通讯产品中的电源动力系统一直是开发者关注的重点，也是用户选择智能手机的关键选项，因此对智能手机电源管理模块的设计分析是十分必要的。【关键词】智能手机电源模块设计管理手机行业的发展变化可谓是日新月异，近年来肉眼可见的黑白屏到彩色屏、仅有通话功能到目前的各种实用应用，都是智能手机功能进步的体现。然而这些复杂功能的实现都是需要稳定的电源系统作为支持的，因此开展电源模块的电压以及效率设计管理是为智能手机的良好发展前景奠定基础。 1 智能手机电源管理模块的设计原则智能手机的设计过程是设计师明确消费者对设备要求下进行的，因此需要从体积、重量、续航时间上等多方面进行详细考虑。智能手机体积的缩小处理是针对系统集中功能和元件封装技术的体现，因此需要考虑到减小PCB板后产生的各种影响。在体积和重量都有限制的情况下，提高电池的容量和密度是最佳的创新选择，同时注重电源系统在工作状态下的转化频率，也是处理续航时间的主要方案。由此可知，电源管理模块的转化率和能耗是手机改革重点，手机厂家需要从电能转化的效率和电源的使用效率两方面提高设备的科技含量，制造出具备高性价比和满足消费者需求的优势产品。 2 智能手机电源管理模块的设计分析 2.1 PMU 市面上很多电子产品需要根据实际功能调节出不同电压的电源，也就意味着电池在供电的同时还需要根据芯片迅速转换电压，转换期间的功率损耗也应当保持在规定范围之内，同时该电源模块还需要维持电源的充电安全。这样的新型电源模块电路被称作是电源管理单元，英文缩写为PMU，是为提高电源转化效率和降低能耗的电源管理方案。PMU的构架分为集中式和分布式，但是二者共同存在的几率很小，设计者需要在系统划分之初决定好使用哪种方案。集中式是仅执行PMU附近的单一处理器进行电压调节和电源切换工作，而分布式系统则是作用于每一个电源子系统上。二者的选择重点是从智能手机应用的数量和响应速度的要求，同时还要考虑到电源模块管理过程中的间隔距离。通过比较来看，PMU分布式的方案较集中式的灵活一些，只需要在系统之间加入一根电源轨，作为所有外围的电源连接线，那么每一个外围电

智能电源管理人机界面软件(简称：SPM-HMI) [V1.0] 用户手册龙岩联合创展电气有限公司

1. 概述 (1) 1.1. 编写目的 (1) 1.2. 软件使用环境 (1) 1.3. 编程语言与程序量 (1) 1.4. 软件特点 (1) 1.4.1. 程序设计特点 (1) 1.4.2. 系统设计特点 (2) 2. 使用说明 (2) 2.1. 按键操作和显示功能说明......................................................... 错误！未定义书签。 2.2 界面说明............................................................................. 错误！未定义书签。 2.2.1 系统上电自检..................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 运行操作 (3) 2.2.3 模式选择 (4) 2.2.4 主菜单设置 (4)

1. 概述 1.1. 编写目的软件《智能电源人机界面软件》（简称SPM-HMI）作为智能电源的配套软件，主要用于该电源设备与工程师的信息交互平台，解决了该设备运行状态显示、故障监测、参数设定及查询等关键问题，可以辅助工程师完成对电源设备的运行监控、故障监控、参数调整和系统自检等多个任务，其中涉及技术领域较多，如嵌入式控制技术、图形点阵液晶显示技术、磁控感应技术等，为了帮助用户更好的使用该软件，特编写此用户手册。 1.2. 软件使用环境本软件在使用时对硬件、软件和设备有如下要求： 1)PC台式机或者笔记本电脑，奔腾150 MHz或者更高主频，64MB或者更大内存， 8M或者更多硬盘剩余空间，彩色图形显示卡，键盘鼠标。 2)Windows98/NT/2000/XP中文操作系统。 3)具有五个轻触按钮、一个128*64的图形点阵式液晶屏，且核心控制芯片为PIC18F 系列芯片的智能电源管理系统。 1.3. 编程语言及源程序量本软件采用99版ANSI C编程语言编写，开发环境是运行在Windows98/NT/2000/XP 操作系统下的MPLAB IDE v8.0以上版本，使用PICC仿真。程序的兼容性为代码级兼容，在PIC18F系列内只需要修改端口驱动，更换液晶屏控制器种类或使用其它8位核心芯片则需要修改硬件驱动。本软件源代码行数为3223行。 1.4. 软件特点 1.4.1. 程序设计特点在程序设计上，为用户提供了一个简洁易用的调试使用环境。 4)可扩展性：采用结构化设计，如果人机界面需要扩展显示信息，或者增加功能，只需在软件的结构化程序上增加相应的内容。 5)可移植性：在不同的平台上进行程序移植时，无需修改应用程序内容，只需修改驱动程序即可。 6)可靠性：软件对于用户来说是相对封闭的，用户的所有操作都不需要对代码进行修改（获得作者许可的对软件的二次开发除外）。

车载智能化电源管理系统的研究摘要：伴随汽车工业现代化水平的提高，车载设备的数量与信息化水平都在不断提高，这就是车载设备消耗功率有了很大的提高，这就给车载电源的供电能力提出了更高的要求。因此，为了保证车辆的安全稳定运行，就需要提高车载电源的供电稳定性，这要求设计人员一方面能够继续提高车载电源的电源容量水平，另一方面也需要通过设计安全可靠的智能化电源管理系统来协调车载电源复杂的供电工作。接下来，本文将从车载智能化电源管理系统的设计原理以及系统组成等方面入手，旨在为我国汽车工业的发展提供一点建议。关键词：智能化电源管理系统信息交互应用一、智能化电源管理系统概述伴随汽车工业的发展，汽车的设计理念经历了不断更新与完善，当前对于汽车的各功能设计来说，行业上已经达成共识，要以安全性为第一要点，行驶性为第二要点的同时，需要注重设计中的人性化。因此，作为汽车系统重要组成部分的智能化电源管理系统而言，需要达到以下功能目标。（1）电源系统的保护功能，实现对于整车电源的有效保护，当出现短路、过电流故障时，能够及时切断车载电源回路，从而保护系统。（2）实现对于车载电池荷电状况的SOC检查，完成电量状况的实时监控，及时通知用户进行充放电，从而保证电源稳定性。（3）完成对于汽车静态状态下电流控制，保证汽车能够在长时间停放后保证启动的最低电量要求，从而延长汽车必要情况下的停放实践。（4）与汽车其他组成部分实现信息交互，从而帮助用户更好的了解汽车整体状况。（5）实现对于车载电源故障问题的智能化诊，为汽车故障维修提供信息。二、智能化电源管理模块的功能要求为保证车载智能化电源管理系统能够正常发挥功能，需要按照实际的功能需要划分电源管理系统的电源管理模块，具体来说主要有以下六个划分模块。（1）电池健康度估算模块（SOC），主要是根据车载电源系统中电池的运行电压、电流、电池温度以及运行时间等基本参数来进行合理计算SOC的值；（2）通过监控元件实现车载电池运行状况的实时监控，监控内容主要有电池的充放电过程、电池运行的温度、电池运行的安全状态等；（3）实现对于电池常见故障的智能诊断，并在必要情况下及时切断电流，实现有效的安全保护与失效控制；（4）智能化电源管理系统的自检与诊断功能，对于系统自身状况的检验，记录各种故障信息，为检修提供方便；（5）通过自动化控制功能，实现电源系统内电池的充放电均衡功能；（6）实现与汽车内其他控制系统的信息交互。三、智能化电源管理系统的应用 3.1过电流、短路的保护功能车载智能化电源管理系统的过电流保护原理如下。电源管理系统针对电源系统内各个需要进行电流检测的关键位置进行正常工作电流的估算与实际测量，从而收集得到电流值I初，为根据过载电流主要是指长时间通电回路，过载电流设定过电流倍数 K，那么在实际情况的电源系统工作中，电源管理系统对电源通道的电流状况进行采集得到了实际电流I实，当I实大于I初时，那么智能化电源管理系统就会判断电源出现过载电流，从而控制电源系统内部的继电器断开电流。而针对电源内部的短路保护功能，在设计上则比较简单，与传统电源管理系统相似，同样都是通过保险丝的应用就可以完成短路保护，当电源系统回路中出现短路故障时，保险丝会第一时间熔断，从而起到保护系统的作用。但是相比之

MTK CPU的芯片资料概述，MT6516还是算比较强的2011-02-18 15:36联发科技是全球IC 设计领导厂商，专注于无线通讯及数位媒体等技术领域。本公司提供的晶片整合系统解决方案，包含无线通讯、高解析度电视、光储存、DVD及蓝光等相关产品，市场上均居领导地位。联发科技成立于1997 年，已在台湾证券交易所公开上市，股票代号为2454。公司总部设于台湾，并设有销售及研发团队于中国大陆、新加坡、印度、美国、日本、韩国、丹麦及英国。} 产品介绍：手机基频晶片组Baseband MT Series MT6223,MT6225,MT6226,MT6226M,MT6227,MT6228,MT6229,MT6230,MT6235,MT6238, MT6239（往下看就知道这款是什么了）,MT6253,MT6268,MT6516 资料② MTK过往各型号的探究与对比（资料源于网络） MTK平台是一个广泛意义上的概念，是基础Nucleus OS的嵌入式操作系统。同样的MTK 平台的手机，却会有不同的功能，速度也会不一样，所支持的软件也会不一样，这一切都是因为芯片组的原因。可以用WM系统来对比，WM相当于MTK，经常刷ROM的都应该知道WMROM的内核版本，比如23001，23004，23009之类的，因此MTK里的芯片组6227，6229，6235就类似于WM里的内核版本（只是举例，其实是有区别的）。由于手机所采用的MTK芯片的不同，产生手机功能上的差异。那么怎么才能知道自己手机的版本号呢？只要直接在你的手机键盘上输入*#66*#这几个字符（各机型有所不同），如果是MTK平台的手机，就会进入手机的工程界面。这时候我们在“VERSION”也就是“版本信息”这个栏目，往下翻动，点击“BB CHIP”这一项，就会显示出主板的芯片型号。从大的方面来说，MTK的芯片组有三种：第一种是电源芯片。目前MTK有两种电源芯片，分别是MT6305和MT6318。第二种是射频芯片。目前所有MTK机型的射频芯片，都是使用MT6129和MT6139芯片来实现信号接收和发射。第三种是CPU芯片，也叫做主控芯片。而我们通常所说的MTK的芯片，指的就是CPU芯片。 MT6205、MT6217、MT6218、MT6219、MT6225、MT6226、MT6227、MT6228均为基带芯片，所以芯片均采用ARM7的核。 MTK的前期CPU，如6205、6217、6218、6219等FLASH资料没有加密，后期的CPU如6223、6225、6226BA、6228、6230等都是加密的FLASH资料。在这里，资料加密的意思就是同型号的手机互相不兼容。这些芯片组也是由一开始的粗简，一步步走向成熟甚至出色： MT6205为MTK最早的芯片方案，只支持GSM的基本功能，不支持GPRS、W AP、MP3等功能。这个时候的MTK仅仅只是手机而已，没有任何第三方的扩展。 MT6218慢慢发展，在MT6205基础上增加GPRS、WAP、MP3等一些基本的娱乐功能。MT6217为MT6218的低成本方案，与MT6128针脚也完全相容，只是软件不同而已，另外MT6217支持16bit数据。

.. .. 产品手册 LKU-136-50 智能电源管理器

目录 1. 主要功能 (3) 1.1 辅助电源功能 (3) 1.2 电源检测功能 (3) 1.3 电源控制功能 (3) 1.4 功能框图 (3) 2. 技术指标 (4) 3.安装说明 (4) 3.1 设备正反面示意图 (4) 3.2 接线端子说明： (5) 3.3 接线示意图 (5) 4.方案功能描述 (5)

1. 主要功能 1.1 辅助电源功能提供 DC12V/2A 辅助电源输出。可用于报警控制器或报警主机断电后的正常工作。在断电之后，能够提供+12V 电源持续续航的能力。 1.2 电源检测功能检测 AC220V 电源断电/来电，或开关状态发生变化时，输出开关信号可实现断电报警功能。 1.3 电源控制功能检测 AC220V 电源断电/来电，或开关状态发生变化时，向本地服务器推送告警。

2.技术指标输入信号电源可接入检测信号2类工作电源输入AC220V*0.3A 信号 1 类型AC220V 辅助电源输出DC12V*2A 信号 2 类型开关量上电/断电报警监测输出端口外形尺寸继电器输出4*3 主机机箱440 x 362 x 44.5 工作环境条件工作温度-20℃到 50℃工作湿度不大于 90%，非凝露3.安装说明 3.1 设备正反面示意图设备正面设备背面

3.2 接线端子说明： ◆UPS 电源输入：AC220V 输入，为本机提供正常工作电源； ◆市电检测输入：市电 AC220V 输入，用于断电/来电检测报警； ◆IN1，IN1_RTN：开关信号输入1，用于开关信号状态转换； ◆IN2，IN2_RTN：开关信号输入2，用于开关信号状态转换； ◆+12V，GND：12V稳压电源输出，3路输出分别可以在 UPS输出断电后延时输出2小时，8小时，48小时； ◆NO、COM、NC开关量输出接口。 3.3 接线示意图 4.方案功能描述 ◆备用电源系统 12V直流稳压电源输出：通道1视频持续供电时间不低于2小时；通道2报警设备不低于8小时；通道3门禁设备不低于48小时；

智能磷酸铁锂电池电源系统北京智源联合科技有限公司

磷酸铁锂电池内部结构：锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。 ?正极：由含锂的过渡金属氧化物组成，常用的材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。 ?负极：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相碳微粒。?电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiFL6）加上有机溶剂配成。 ?隔膜：一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯（PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。北京智源联合科技有限公司

磷酸铁锂电池工作原理：当外部电源给电池充电,此时正极上的电子e通过外部电路跑到负极上,锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反的，以LiFePO4为例，其化学反应方程式为：北京智源联合科技有限公司

磷酸铁锂电池特点： ?安全环保无污染，工作温度范围宽广（-20 ℃ ——＋75 ℃ ）；即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸。 ?单节电压高，标称电压是3.2 V（稳定的放电平台）、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。 ?比容量大，内阻低，高效率输出：标准放电为2--5C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C。 ?极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；实验室制备的磷酸铁锂单体电池在进行1C的循环测试时，循环寿命高达2000次。 ?使用问题： ?对充放电控制的要求严格，过充过放都将影响使用寿命。 ?在串联成组使用锂电池时，需要解决均衡问题。 ?任何电芯的过充或过热将导致整个电池组的严重问题，比如加速老化、寿命衰退、损坏失效。北京智源联合科技有限公司