一種智能自動補電系統設計方案

陳海東 任強 侯黎恒 劉新波 李洪偉

【摘? 要】主要介紹自動補電系統的架構方案和設計原理，并且著重介紹蓄電池傳感器EBS、電能管理模塊EEM、整車控制單元VCU、車載智能通信模塊T-BOX之間的交互控制邏輯。該設計方案可有效解決車輛虧電問題，對提升客戶駕駛體驗具有重要意義。

【關鍵詞】自動補電系統;EBS;EEM;VCU;T-BOX

中圖分類號：U469.72? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：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

隨著汽車產業化的升級變革，汽車智聯化、電動化、多功能化、復雜化已經成為當前汽車發展的趨勢，出口海外的車型也越來越多，海運時間的加長，導致車輛停放時間的延長。同時，因車上電子電器功能越來越多，其耗電也會增加。為了保證車輛不虧電以及停放時間，除了提升汽車蓄電池的性能以外，增加汽車自動補電功能也是有效的應對手段，可以更好、更快地滿足用戶的使用需求。

1? 自動補電功能介紹

自動補電功能指配置有蓄電池傳感器EBS和車載智能通信模塊T-BOX的車輛，當12V蓄電池電量狀態SOC低于閾值或發生T-BOX低電壓告警時，若車輛滿足一定條件，則觸發自動補電功能，通過高壓系統對12V蓄電池進行充電，以延長車輛停放天數，提高車輛的供電可靠性和蓄電池壽命。自動補電系統會根據蓄電池電量情況設定不同的補電等級、補電時長和觸發條件。其中，蓄電池電量狀態（State of Charge，SOC）用來反映電池的剩余容量，其在數值上定義為剩余容量占電池容量的比值，常用百分數表示。電池SOC不能直接用設備讀取，只能通過安裝在電池負極上的蓄電池傳感器測量電池端電壓、充放電電流及內阻等參數來估算其大小。

2? 自動補電交互控制邏輯

對于純電動汽車而言，部分車型邏輯打開車門或當車輛處于ON擋供電狀態時，滿足高壓上電為低壓蓄電池充電，當車輛下電鎖車后處于OFF擋時長時間停放，或者車輛本身存在一些異常情況，導致個別ECU節點未進入休眠狀態，由于暗電流的存在，持續地消耗蓄電池的電量，此種場景為蓄電池補電。本文介紹一種智能自動補電系統設計方案，該設計系統主要是OFF擋對低壓蓄電池自動補電的一種方案。

自動補電交互控制邏輯如圖1所示。圖中電能管理模塊、網關控制器、整車控制單元、T-BOX是與自動補電相關的CAN節點控制器，蓄電池傳感器在LIN線上的節點，與CAN總線進行信號交互。其中，電能管理模塊負責進行低壓蓄電池是否充電的條件判斷，如果當前處于虧電狀態，即SOC小于設定值，并且車輛狀態滿足前置條件，VCU會收到補電請求信號，車輛上高壓開始補電，達到補電停止的SOC值后停止補電。

3? 自動補電流程

1）當EEM判斷達到補電條件后，將發送信號給VCU，請求高壓系統進入自動補電。其前置條件為：車輛下電鎖車后，當蓄電池電量SOC≤75%（具體數據可以進行配置，需結合實際車輛電池容量、車輛本身暗電流情況等），且車輛機艙蓋和車門均處于關閉狀態，EEM向VCU發送補電信號。

2）VCU收到補電請求信號后，對以下條件進行判斷：動力電池電量≥20%;充電槍未插槍;其他高壓部件無故障上報。如果滿足，則進行補電。

當達到以下任一條件，則補電結束，即：蓄電池電量SOC≥90%;補電時長≥4h;EEM收到任一補電中斷條件（滿足的前置條件）;車輛擋位發生變化或車輛解鎖。

4? 遠程提醒功能方案

當電壓低時，補電失敗，會通過短信/APP推送給用戶，以便對用戶進行提醒。其前置條件為車輛下電OFF擋，觸發條件為收到補電失敗的信號，執行動作為EEM發送信號給T-BOX，再發送給APP。

5? 補電次數設定邏輯（24h）

網關循環記錄最近7日內成功補電的日期時間、電池電量及次數，并限制最近24h內對蓄電池成功補電的次數不能超過NLimit次。對于有T-BOX配置的車型，優先按照獲取T-BOX時間信號處理;而沒有T-BOX配置車型，按照獲取主機時間信號處理。判斷24h內成功補電的次數方法如下。

當10s后網關可以獲取T-BOX/主機時間信號時：網關在請求高壓系統開啟對蓄電池補電前，先從T-BOX/主機獲取當前日期時間T0，與存儲的之前成功補電的結束日期時間Tn（與NLimit對應）進行減運算，以便判斷是否允許補電。

1）當NLimit配置為1時，若0≤T0-T1≤24，則不允許自動補電;若T0–T1>24 或T0-T1<0，則允許自動補電。

2）當NLimit配置為0或2或8～14時，若0≤T0-T2≤24，則不允許自動補電;若T0-T2>24或T0-T2<0，則允許自動補電。

3）當NLimit配置為3時，若0≤T0-T3≤24，則不允許自動補電;若T0-T3>24或T0-T3<0，則允許自動補電。

4）當NLimit配置為4時，若0≤T0-T4≤24，則不允許自動補電;若T0-T4>24或T0-T4<0，則允許自動補電。

5）當NLimit配置為5時，若0≤T0-T5≤24，則不允許自動補電;若T0-T5>24或T0-T5<0，則允許自動補電。

6? 信號異常處理機制

該設計方案引入信號異常處理機制，當輸入信號異常時，其處理機制可參考表1。

7? 總結

通過對自動補電整個過程、鏈路、邏輯、補電次數等介紹，對于純電動或者混動車輛OFF擋、運輸時間長、停放時間長等場景導致的蓄電池虧電問題，可以予以有效解決，以便能更好提升客戶的使用體驗。此策略設定了補電的前提條件，充分考慮了客戶使用的安全性，也設定了后臺短信或APP提示功能，及時告知用戶實際情況，并設定了補電次數，對大電池電量有保護作用，有效控制實際續航里程。因此，自動補電功能極大提升了客戶體驗，其設計的可行性也為以后車輛搭載此功能提供了前提。

參考文獻：

[1] 王曉光，蒙天地，高家君，等. 一種低壓蓄電池自動補電方案[J]. 汽車實用技術，2022，47（20）：9-13.

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（編輯? 凌? 波）

收稿日期：2024-03-29