一種智能自動(dòng)補(bǔ)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

陳海東 任強(qiáng) 侯黎恒 劉新波 李洪偉

【摘? 要】主要介紹自動(dòng)補(bǔ)電系統(tǒng)的架構(gòu)方案和設(shè)計(jì)原理，并且著重介紹蓄電池傳感器EBS、電能管理模塊EEM、整車(chē)控制單元VCU、車(chē)載智能通信模塊T-BOX之間的交互控制邏輯。該設(shè)計(jì)方案可有效解決車(chē)輛虧電問(wèn)題，對(duì)提升客戶(hù)駕駛體驗(yàn)具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)補(bǔ)電系統(tǒng);EBS;EEM;VCU;T-BOX

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）05-0031-02

A Design Scheme for Intelligent Automatic Power Supply System

CHEN Haidong，REN Qiang，HOU Liheng，LIU Xinbo，LI Hongwei

（Guangzhou Automobile Group Co.，Ltd. Automotive Engineering Research Institute，Guangzhou 511434，China）

【Abstract】This article mainly introduces the architecture and design principles of the automatic power replenishment system，with a focus on the interactive control logic between the battery sensor EBS，energy management module EEM，vehicle control unit VCU，and in vehicle intelligent communication module T-BOX. This design solution can effectively solve the problem of vehicle power loss，which is of great significance for improving the driving experience of customers.

【Key words】automatic power replenishment system;EBS;EEM;VCU;T-BOX

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的升級(jí)變革，汽車(chē)智聯(lián)化、電動(dòng)化、多功能化、復(fù)雜化已經(jīng)成為當(dāng)前汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)，出口海外的車(chē)型也越來(lái)越多，海運(yùn)時(shí)間的加長(zhǎng)，導(dǎo)致車(chē)輛停放時(shí)間的延長(zhǎng)。同時(shí)，因車(chē)上電子電器功能越來(lái)越多，其耗電也會(huì)增加。為了保證車(chē)輛不虧電以及停放時(shí)間，除了提升汽車(chē)蓄電池的性能以外，增加汽車(chē)自動(dòng)補(bǔ)電功能也是有效的應(yīng)對(duì)手段，可以更好、更快地滿(mǎn)足用戶(hù)的使用需求。

1? 自動(dòng)補(bǔ)電功能介紹

自動(dòng)補(bǔ)電功能指配置有蓄電池傳感器EBS和車(chē)載智能通信模塊T-BOX的車(chē)輛，當(dāng)12V蓄電池電量狀態(tài)SOC低于閾值或發(fā)生T-BOX低電壓告警時(shí)，若車(chē)輛滿(mǎn)足一定條件，則觸發(fā)自動(dòng)補(bǔ)電功能，通過(guò)高壓系統(tǒng)對(duì)12V蓄電池進(jìn)行充電，以延長(zhǎng)車(chē)輛停放天數(shù)，提高車(chē)輛的供電可靠性和蓄電池壽命。自動(dòng)補(bǔ)電系統(tǒng)會(huì)根據(jù)蓄電池電量情況設(shè)定不同的補(bǔ)電等級(jí)、補(bǔ)電時(shí)長(zhǎng)和觸發(fā)條件。其中，蓄電池電量狀態(tài)（State of Charge，SOC）用來(lái)反映電池的剩余容量，其在數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示。電池SOC不能直接用設(shè)備讀取，只能通過(guò)安裝在電池負(fù)極上的蓄電池傳感器測(cè)量電池端電壓、充放電電流及內(nèi)阻等參數(shù)來(lái)估算其大小。

2? 自動(dòng)補(bǔ)電交互控制邏輯

對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)而言，部分車(chē)型邏輯打開(kāi)車(chē)門(mén)或當(dāng)車(chē)輛處于ON擋供電狀態(tài)時(shí)，滿(mǎn)足高壓上電為低壓蓄電池充電，當(dāng)車(chē)輛下電鎖車(chē)后處于OFF擋時(shí)長(zhǎng)時(shí)間停放，或者車(chē)輛本身存在一些異常情況，導(dǎo)致個(gè)別ECU節(jié)點(diǎn)未進(jìn)入休眠狀態(tài)，由于暗電流的存在，持續(xù)地消耗蓄電池的電量，此種場(chǎng)景為蓄電池補(bǔ)電。本文介紹一種智能自動(dòng)補(bǔ)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是OFF擋對(duì)低壓蓄電池自動(dòng)補(bǔ)電的一種方案。

自動(dòng)補(bǔ)電交互控制邏輯如圖1所示。圖中電能管理模塊、網(wǎng)關(guān)控制器、整車(chē)控制單元、T-BOX是與自動(dòng)補(bǔ)電相關(guān)的CAN節(jié)點(diǎn)控制器，蓄電池傳感器在LIN線(xiàn)上的節(jié)點(diǎn)，與CAN總線(xiàn)進(jìn)行信號(hào)交互。其中，電能管理模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行低壓蓄電池是否充電的條件判斷，如果當(dāng)前處于虧電狀態(tài)，即SOC小于設(shè)定值，并且車(chē)輛狀態(tài)滿(mǎn)足前置條件，VCU會(huì)收到補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)，車(chē)輛上高壓開(kāi)始補(bǔ)電，達(dá)到補(bǔ)電停止的SOC值后停止補(bǔ)電。

3? 自動(dòng)補(bǔ)電流程

1）當(dāng)EEM判斷達(dá)到補(bǔ)電條件后，將發(fā)送信號(hào)給VCU，請(qǐng)求高壓系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)補(bǔ)電。其前置條件為：車(chē)輛下電鎖車(chē)后，當(dāng)蓄電池電量SOC≤75%（具體數(shù)據(jù)可以進(jìn)行配置，需結(jié)合實(shí)際車(chē)輛電池容量、車(chē)輛本身暗電流情況等），且車(chē)輛機(jī)艙蓋和車(chē)門(mén)均處于關(guān)閉狀態(tài)，EEM向VCU發(fā)送補(bǔ)電信號(hào)。

2）VCU收到補(bǔ)電請(qǐng)求信號(hào)后，對(duì)以下條件進(jìn)行判斷：動(dòng)力電池電量≥20%;充電槍未插槍;其他高壓部件無(wú)故障上報(bào)。如果滿(mǎn)足，則進(jìn)行補(bǔ)電。

當(dāng)達(dá)到以下任一條件，則補(bǔ)電結(jié)束，即：蓄電池電量SOC≥90%;補(bǔ)電時(shí)長(zhǎng)≥4h;EEM收到任一補(bǔ)電中斷條件（滿(mǎn)足的前置條件）;車(chē)輛擋位發(fā)生變化或車(chē)輛解鎖。

4? 遠(yuǎn)程提醒功能方案

當(dāng)電壓低時(shí)，補(bǔ)電失敗，會(huì)通過(guò)短信/APP推送給用戶(hù)，以便對(duì)用戶(hù)進(jìn)行提醒。其前置條件為車(chē)輛下電OFF擋，觸發(fā)條件為收到補(bǔ)電失敗的信號(hào)，執(zhí)行動(dòng)作為EEM發(fā)送信號(hào)給T-BOX，再發(fā)送給APP。

5? 補(bǔ)電次數(shù)設(shè)定邏輯（24h）

網(wǎng)關(guān)循環(huán)記錄最近7日內(nèi)成功補(bǔ)電的日期時(shí)間、電池電量及次數(shù)，并限制最近24h內(nèi)對(duì)蓄電池成功補(bǔ)電的次數(shù)不能超過(guò)NLimit次。對(duì)于有T-BOX配置的車(chē)型，優(yōu)先按照獲取T-BOX時(shí)間信號(hào)處理;而沒(méi)有T-BOX配置車(chē)型，按照獲取主機(jī)時(shí)間信號(hào)處理。判斷24h內(nèi)成功補(bǔ)電的次數(shù)方法如下。

當(dāng)10s后網(wǎng)關(guān)可以獲取T-BOX/主機(jī)時(shí)間信號(hào)時(shí)：網(wǎng)關(guān)在請(qǐng)求高壓系統(tǒng)開(kāi)啟對(duì)蓄電池補(bǔ)電前，先從T-BOX/主機(jī)獲取當(dāng)前日期時(shí)間T0，與存儲(chǔ)的之前成功補(bǔ)電的結(jié)束日期時(shí)間Tn（與NLimit對(duì)應(yīng)）進(jìn)行減運(yùn)算，以便判斷是否允許補(bǔ)電。

1）當(dāng)NLimit配置為1時(shí)，若0≤T0-T1≤24，則不允許自動(dòng)補(bǔ)電;若T0–T1>24 或T0-T1<0，則允許自動(dòng)補(bǔ)電。

2）當(dāng)NLimit配置為0或2或8～14時(shí)，若0≤T0-T2≤24，則不允許自動(dòng)補(bǔ)電;若T0-T2>24或T0-T2<0，則允許自動(dòng)補(bǔ)電。

3）當(dāng)NLimit配置為3時(shí)，若0≤T0-T3≤24，則不允許自動(dòng)補(bǔ)電;若T0-T3>24或T0-T3<0，則允許自動(dòng)補(bǔ)電。

4）當(dāng)NLimit配置為4時(shí)，若0≤T0-T4≤24，則不允許自動(dòng)補(bǔ)電;若T0-T4>24或T0-T4<0，則允許自動(dòng)補(bǔ)電。

5）當(dāng)NLimit配置為5時(shí)，若0≤T0-T5≤24，則不允許自動(dòng)補(bǔ)電;若T0-T5>24或T0-T5<0，則允許自動(dòng)補(bǔ)電。

6? 信號(hào)異常處理機(jī)制

該設(shè)計(jì)方案引入信號(hào)異常處理機(jī)制，當(dāng)輸入信號(hào)異常時(shí)，其處理機(jī)制可參考表1。

7? 總結(jié)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)補(bǔ)電整個(gè)過(guò)程、鏈路、邏輯、補(bǔ)電次數(shù)等介紹，對(duì)于純電動(dòng)或者混動(dòng)車(chē)輛OFF擋、運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)、停放時(shí)間長(zhǎng)等場(chǎng)景導(dǎo)致的蓄電池虧電問(wèn)題，可以予以有效解決，以便能更好提升客戶(hù)的使用體驗(yàn)。此策略設(shè)定了補(bǔ)電的前提條件，充分考慮了客戶(hù)使用的安全性，也設(shè)定了后臺(tái)短信或APP提示功能，及時(shí)告知用戶(hù)實(shí)際情況，并設(shè)定了補(bǔ)電次數(shù)，對(duì)大電池電量有保護(hù)作用，有效控制實(shí)際續(xù)航里程。因此，自動(dòng)補(bǔ)電功能極大提升了客戶(hù)體驗(yàn)，其設(shè)計(jì)的可行性也為以后車(chē)輛搭載此功能提供了前提。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯? 凌? 波）

收稿日期：2024-03-29