基于新能源車型的低壓蓄電池遠(yuǎn)程充電設(shè)計方案

劉新波 劉植元 何建標(biāo)

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

0 引言

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車上所使用的電子設(shè)備越來越多，汽車的電耗也越來越大。必須保證汽車的低壓12 V蓄電池有足夠的能量用于汽車第一次的上電及啟動。

本文提出了一種針對新能源車型的遠(yuǎn)程高配給低壓蓄電池充電的設(shè)計方案，確保了低壓蓄電池始終處于一種健康的狀態(tài)，同時也防止了低壓蓄電池過度的放電，從而影響到了蓄電池的壽命。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

遠(yuǎn)程充電系統(tǒng)是指在整車電源已處于OFF狀態(tài)，同時車輛處于鎖車的狀態(tài)，此時如果低壓12 V蓄電池的SOC被檢測到低于某一閾值（該值需要針對不同的車型實車來標(biāo)定確認(rèn)），則會觸發(fā)遠(yuǎn)程充電的功能。

該系統(tǒng)涉及與整車多個控制模塊的交互，由于該系統(tǒng)需要在無人在車輛上的情況下給整車上高壓電，因此必須保證系統(tǒng)的安全性。該系統(tǒng)需要實時電池狀態(tài)信號、電池SOC、車輛的四門和兩蓋狀態(tài)、充電時間、高壓放電量以及本身故障狀態(tài)等，只有多個控制模塊共同協(xié)調(diào)合作，才能成為一個穩(wěn)定高效的實時系統(tǒng)。

詳細(xì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。低壓蓄電池遠(yuǎn)程充電系統(tǒng)主要包含車身控制模塊（BCM，Body Control Module）、 整車控制器 （VCU，Vehicle Control Unit）、網(wǎng)關(guān)模塊（GWM，Gateway Module）、蓄電池、電池傳感器（EBS，Electronic Battery Sensor）、智能遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)（T-BOX，Telematics BOX）以及手機(jī)App等。

圖1 低壓蓄電池遠(yuǎn)程充電系統(tǒng)框圖

2 詳細(xì)設(shè)計

該系統(tǒng)涉及多個節(jié)點的交互，且涉及不同的CAN網(wǎng)絡(luò)，因此在這里引入了網(wǎng)關(guān)對不同網(wǎng)絡(luò)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

電源監(jiān)控系統(tǒng)使用BOSCH提供的EBS，EBS作為一個LIN的從站，主站可通過LIN總線實時獲取當(dāng)前電池SOC、電流、電壓、電池溫度以及SOF，其通過總線來傳輸，硬線接口少，節(jié)約了成本。其內(nèi)置LIN診斷功能，使用LIN2.1通信，通信波特率為19 200 bps，可直接安裝在電池的負(fù)極[1]。

在這里BCM相當(dāng)于一個LIN的主站，從站為EBS，同時其作為一個CAN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點，波特率為500 kbps，通過CAN總線與網(wǎng)關(guān)、TBOX以及VCU等進(jìn)行通信，詳見圖2。

圖2 低壓蓄電池遠(yuǎn)程充電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

充電主要分為如下四個步驟：

（1）車輛休眠一定時間后（如 30min）后，EBS開始檢測到蓄電池，如SOC低于某一閾值（如30%，該值需要根據(jù)整車的狀態(tài)以及蓄電池的不同進(jìn)行實時標(biāo)定確認(rèn)），EBS喚醒網(wǎng)絡(luò)，發(fā)出低電量提醒信號給到主節(jié)點BCM。

（2）BCM收到EBS發(fā)過來的信號，喚醒當(dāng)前的CAN網(wǎng)絡(luò)，把信息發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)喚醒另外一條CAN網(wǎng)絡(luò)，把相關(guān)的信息發(fā)送給TBOX和VCU。

（3）T-BOX收到網(wǎng)關(guān)的信息后，把相關(guān)的信息發(fā)送至數(shù)據(jù)后臺，向用戶發(fā)送短消息及App推送。

（4）用戶通過App啟用功能后，T-BOX接收指令。

（5）T-BOX通知VCU高壓系統(tǒng)向12 V蓄電池充電，VCU判斷條件滿足后，執(zhí)行動作。

為了保證系統(tǒng)的安全，若充電過程中遇到一些異常情況，或滿足一定的條件后會自動退出，下面列舉了部分退出充電的策略。

（1）檢測到12 V低壓蓄電池已經(jīng)充電至一定的SOC，如95%及以上。

（2）充電時間累積達(dá)到一定的時間，如5個小時。

（3）高壓系統(tǒng)異常，如BMS或VCU檢測到內(nèi)部的故障等。

（4）檢測用戶有使用車的情況，如車的門鎖解開、用戶將車輛上ready等。

（5）動力電池放電達(dá)到一定的值，如2 kW·h。

（6）其他異常情況，如網(wǎng)絡(luò)通信故障等。

3 結(jié)論

采用帶了低壓蓄電池遠(yuǎn)程充電功能的車型，保障了用戶每次都能正常啟動和使用車輛，防止了12 V低壓蓄電池虧電情況，大大提升了蓄電池的使用壽命和用戶體驗。

同時該系統(tǒng)采用總線通訊，可隨時讀取各個功能模塊的軟、硬件版本信息，方便記錄與維修。在實際使用過程當(dāng)中，用戶通過手機(jī)App就可以直接操作實現(xiàn)對低壓蓄電池的充電和查看蓄電池電量的操作，提升整車的科技感和體驗感。