一種新能源電動汽車智能補電的方法

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）08-0032-03

【Abstract】The new energy electricvehicle market has reported isses with theundercharging of12Vlow-voltage bateries.Due to the numerouscontrolunits in electricvehicles，high staticcurrentconsumptionduring vehicle standby， andpoorusage habitsamongsomecustomers，thebateryispronetodepletion，ultimatelypreventing thevehiclefrom achieving high-voltage power-up.This paper proposes a method that uses the Body Control Module（BCM）and Vehicle ControlUnit（VCU）astheprimarycontrollers toenableautomatic bateryrecharge duringhigh-voltagesystemactivation. The systemautomatically monitors the12V battry status during vehicle parking.When thepreset recharge threshold is met，the VCU activates the power battery and DC-DC converter to recharge the 12V battery.

【Key words】 electric vehicles；undercharging；intelligent recharge；low-voltage battery

0 引言

近年來隨著電動汽車智能化、網聯化的迅速發展，大量高新技術被不斷引人到新能源汽車中，新型電子控制單元廣泛應用于新功能開發，這些控制器在休眠時大多需要常電來維持數據記憶。較傳統車而言，新能源汽車停車存放時靜態電流大，容易出現低壓蓄電池虧電問題。加上部分用戶存在用車習慣不良，未上高壓，長時間開啟前照燈、室內燈或使用座艙娛樂功能，或者門未關嚴、門控燈長時間亮的情況，亦容易導致蓄電池虧電。蓄電池虧電，就會導致車輛無法啟動，用戶抱怨嚴重。蓄電池虧電的現象愈發普遍，針對這一情況，本文提出一種電動汽車智能補電方法，用以解決非蓄電池品質問題導致的異常虧電問題，保證車輛的正常使用。

1智能補電系統介紹

智能補電系統主要由以下部件組成：整車控制器VCU、車身控制器BCM、動力電池、直流轉換器DC/DC、12V鉛酸蓄電池、蓄電池傳感器IBS。

該系統的核心功能是在車輛停放期間自動監測蓄電池狀態，并在必要時自動啟動補電流程為蓄電池

充電，確保蓄電池有足夠的電壓用于車輛下一次啟動，避免對用戶的正常用車造成困擾。

2智能補電工作流程

智能補電功能是指在整車下電靜置停放期間，IBS實時監測蓄電池的電壓、電流、溫度等，通過內部算法，實現蓄電池內部狀態（SOC、SOH）的估算和監控。BCM定時喚醒，檢測傳感器狀態，并與其交互通信獲取蓄電池信息。當設定進入補電的條件（主要為蓄電池電量）低于特定閾值時，BCM喚醒VCU。VCU喚醒后根據BCM指令要求開啟補電流程，自檢滿足上高壓條件后，VCU使能動力電池、DC/DC，由DC/DC將高壓電轉化為12V低壓電為蓄電池充電。補電過程中，BCM檢查蓄電池電量并過程計時，當蓄電池電量或補電總時長達到設定條件時，BCM下發停止補電的指令給VCU，VCU控制整車下高壓，補電結束，車輛恢復至正常OFF狀態。智能補電工作示意如圖1所示。

圖1智能補電工作示意圖

3補電策略

3.1 進入條件

設定進人智能補電的主要參數為蓄電池電量SOC和蓄電池電解液工作溫度，二者應設為“且\"的關系。

通常鉛酸蓄電池電解液的工作溫度為 -30～65^°C 設定時可按供應商推薦的充電溫度范圍。合理的溫度設定，能夠讓電解液的物理和化學性質保持最佳狀態，確保蓄電池正常充電。

如果蓄電池電量SOC設定過高，當整車靜態電流偏大或選型的蓄電池容量較小時，會頻繁觸發車輛進人智能補電流程，影響用戶體驗或縮短蓄電池循環使用壽命。蓄電池的循環使用壽命與蓄電池放電深度存在關聯，如圖2所示。如果S0C設定過低，則蓄電池放電深度相對過深，對蓄電池使用壽命存在影響。綜合考慮，將進入智能補電的SOC閥值，設定的電量SOC控制在 60%～70% 。

另外，IBS零件狀態（通信響應、零件故障）、車輛狀態（靜止且未上電）等一些必要的自檢條件，也可考慮作為設定進人智能補電的條件。

圖2某電池常溫下不同放電深度的壽命循環次數曲線

3.2 退出條件

設定退出智能補電的主要參數為蓄電池電量SOC和總補電時長，二者為“或\"的關系。

如果蓄電池電量SOC設定過低且長期充電不足，則容易出現蓄電池極板硫酸鹽化2。硫化嚴重時無法通過充電進行修復，即不可逆，影響蓄電池可用容量。如果S0C設定過高，DC/DC恒定14V電壓的充電效率會隨著蓄電池SOC增加而減小，若不及時退出補電讓整車進入休眠的低功耗模式，會造成動力電池電量的浪費，影響續航里程3。考慮設定的SOC值需保證蓄電池被充入足夠的電量，能夠支持車輛長時間停放，設定電量SOC為 90% 。

當用戶自發拆裝蓄電池或蓄電池負極接線柱時，IBS估算的SOC、SOH有校準偏差，或蓄電池出現可逆的輕微硫化時，此兩種情形可能導致蓄電池無法維持相對正常的充電時長。因此，需要將補電總時長也作為補電退出條件之一。通常直接設定補電總時長為2h，或依據蓄電池單品充電特性進行設定。

3.3其他或異常處置

在整車處于智能補電的充電時刻時，VCU對當前整車和各參與節點的狀態進行實時故障監控和診斷。當出現影響整車補電的故障或操作時，BCM下發禁止補電指令，VCU控制整車下高壓，并通過組合儀表顯示補電故障信息，整車工作節點進入下電休眠狀態。補電中故障可參考以下條件進行設置： ① 車輛狀態（非靜止）； ② 補電指令狀態（指令超時）； ③IBS 狀態（通信超時、零件故障等）； ④ DC/DC狀態（過壓、欠壓、過溫、過流、硬件故障等）； ⑤ 動力電池狀態（電量過低、三級故障、通信超時等）。

此外，在非智能補電時間，當用戶用鑰匙上電使用車輛或者車輛處于插槍充電時，DC/DC會自動為蓄電池充電。當車輛正在進行智能補電的充電時刻，如果用戶執行上電（ON或READY）用車或插槍充電等操作，整車應及時退出智能補電流程，使車輛能夠優先按照用戶的意圖進行上電和充電。

4開發驗證

實車試驗分為功能驗證試驗和實車靜置試驗。功能驗證試驗，主要用于快速確認零件搭載實車功能是否符合控制策略要求。實車靜置試驗，主要用于模擬用戶用車場景及確認智能補電功能是否滿足設計要求。

4.1 功能驗證

智能補電系統各關聯部件搭載在整車上進行功能驗證。為快速驗證功能，將車輛置于暖房中（根據策略設定需要置于常溫及低溫下，用于驗證不同環溫下蓄電池充電特性和進入補電條件的溫度策略），用蓄電池綜合測試儀以 I₂₀ 放電電流對12V蓄電池放電，用CANDTU設備對測試期間的數據進行記錄和保存。通過ZLGCANDTU云監控平臺或CANOE軟件分析蓄電池的LIN數據和其他控制單元（BCM和VCU）的CAN數據，如圖3所示。通過對數據的實時監控或回放，驗證控制策略時序和設定條件的準確性，同時記錄電池充電特性、補電總時長等信息。

針對章節3.3中提到的對異常情況的響應，如需要，亦可在此次功能驗證中確認清楚。

圖3CANDTU云監控平臺實時補電過程曲線

4.2 實車靜置驗證

為模擬用戶實際用車情況，采用兩組同型號的新能源電動汽車作為靜置樣本。第1組樣本不配備智能補電功能，第2組樣本配備智能補電功能，其余配置需維持一致，樣車靜置地點保持一致。分別將樣本置于常溫 25% 或低溫 -20% 下，同時進行靜置驗證并記錄保存報文數據，用于后臺分析。靜置驗證時，每隔10天或根據需要定期對數據進行確認，同時檢查實車低壓蓄電池端電壓，確認車輛是否有足夠電量啟動，累計記錄3個月。

通過靜置，對比有無配備智能補電功能的2組樣本，確認配備智能補電功能的樣車能夠按既定設計目標實現蓄電池智能補電。

5結束語

本文提出的基于新能源電動汽車的智能補電方法，通過定時監測蓄電池狀態，喚醒整車上高壓為蓄電池補電，具有自動監測、自動補電的功能。該方法能夠有效解決新能源電動汽車因靜態電流過大或用戶異常行為導致低壓蓄電池虧電問題，提高車輛靜置時長和用戶使用體驗，提升車輛的智能化程度。

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（編輯楊凱麟）