一种智能自动补电系统设计方案

陈海东 任强 侯黎恒 刘新波 李洪伟

【摘  要】主要介绍自动补电系统的架构方案和设计原理，并且着重介绍蓄电池传感器EBS、电能管理模块EEM、整车控制单元VCU、车载智能通信模块T-BOX之间的交互控制逻辑。该设计方案可有效解决车辆亏电问题，对提升客户驾驶体验具有重要意义。

【关键词】自动补电系统;EBS;EEM;VCU;T-BOX

中图分类号：U469.72    文献标识码：A    文章编号：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

随着汽车产业化的升级变革，汽车智联化、电动化、多功能化、复杂化已经成为当前汽车发展的趋势，出口海外的车型也越来越多，海运时间的加长，导致车辆停放时间的延长。同时，因车上电子电器功能越来越多，其耗电也会增加。为了保证车辆不亏电以及停放时间，除了提升汽车蓄电池的性能以外，增加汽车自动补电功能也是有效的应对手段，可以更好、更快地满足用户的使用需求。

1  自动补电功能介绍

自动补电功能指配置有蓄电池传感器EBS和车载智能通信模块T-BOX的车辆，当12V蓄电池电量状态SOC低于阈值或发生T-BOX低电压告警时，若车辆满足一定条件，则触发自动补电功能，通过高压系统对12V蓄电池进行充电，以延长车辆停放天数，提高车辆的供电可靠性和蓄电池寿命。自动补电系统会根据蓄电池电量情况设定不同的补电等级、补电时长和触发条件。其中，蓄电池电量状态（State of Charge，SOC）用来反映电池的剩余容量，其在数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。电池SOC不能直接用设备读取，只能通过安装在电池负极上的蓄电池传感器测量电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。

2  自动补电交互控制逻辑

对于纯电动汽车而言，部分车型逻辑打开车门或当车辆处于ON挡供电状态时，满足高压上电为低压蓄电池充电，当车辆下电锁车后处于OFF挡时长时间停放，或者车辆本身存在一些异常情况，导致个别ECU节点未进入休眠状态，由于暗电流的存在，持续地消耗蓄电池的电量，此种场景为蓄电池补电。本文介绍一种智能自动补电系统设计方案，该设计系统主要是OFF挡对低压蓄电池自动补电的一种方案。

自动补电交互控制逻辑如图1所示。图中电能管理模块、网关控制器、整车控制单元、T-BOX是与自动补电相关的CAN节点控制器，蓄电池传感器在LIN线上的节点，与CAN总线进行信号交互。其中，电能管理模块负责进行低压蓄电池是否充电的条件判断，如果当前处于亏电状态，即SOC小于设定值，并且车辆状态满足前置条件，VCU会收到补电请求信号，车辆上高压开始补电，达到补电停止的SOC值后停止补电。

3  自动补电流程

1）当EEM判断达到补电条件后，将发送信号给VCU，请求高压系统进入自动补电。其前置条件为：车辆下电锁车后，当蓄电池电量SOC≤75%（具体数据可以进行配置，需结合实际车辆电池容量、车辆本身暗电流情况等），且车辆机舱盖和车门均处于关闭状态，EEM向VCU发送补电信号。

2）VCU收到补电请求信号后，对以下条件进行判断：动力电池电量≥20%;充电枪未插枪;其他高压部件无故障上报。如果满足，则进行补电。

当达到以下任一條件，则补电结束，即：蓄电池电量SOC≥90%;补电时长≥4h;EEM收到任一补电中断条件（满足的前置条件）;车辆挡位发生变化或车辆解锁。

4  远程提醒功能方案

当电压低时，补电失败，会通过短信/APP推送给用户，以便对用户进行提醒。其前置条件为车辆下电OFF挡，触发条件为收到补电失败的信号，执行动作为EEM发送信号给T-BOX，再发送给APP。

5  补电次数设定逻辑（24h）

网关循环记录最近7日内成功补电的日期时间、电池电量及次数，并限制最近24h内对蓄电池成功补电的次数不能超过NLimit次。对于有T-BOX配置的车型，优先按照获取T-BOX时间信号处理;而没有T-BOX配置车型，按照获取主机时间信号处理。判断24h内成功补电的次数方法如下。

当10s后网关可以获取T-BOX/主机时间信号时：网关在请求高压系统开启对蓄电池补电前，先从T-BOX/主机获取当前日期时间T0，与存储的之前成功补电的结束日期时间Tn（与NLimit对应）进行减运算，以便判断是否允许补电。

1）当NLimit配置为1时，若0≤T0-T1≤24，则不允许自动补电;若T0–T1>24 或T0-T1<0，则允许自动补电。

2）当NLimit配置为0或2或8～14时，若0≤T0-T2≤24，则不允许自动补电;若T0-T2>24或T0-T2<0，则允许自动补电。

3）当NLimit配置为3时，若0≤T0-T3≤24，则不允许自动补电;若T0-T3>24或T0-T3<0，则允许自动补电。

4）当NLimit配置为4时，若0≤T0-T4≤24，则不允许自动补电;若T0-T4>24或T0-T4<0，则允许自动补电。

5）当NLimit配置为5时，若0≤T0-T5≤24，则不允许自动补电;若T0-T5>24或T0-T5<0，则允许自动补电。

6  信号异常处理机制

该设计方案引入信号异常处理机制，当输入信号异常时，其处理机制可参考表1。

7  总结

通过对自动补电整个过程、链路、逻辑、补电次数等介绍，对于纯电动或者混动车辆OFF挡、运输时间长、停放时间长等场景导致的蓄电池亏电问题，可以予以有效解决，以便能更好提升客户的使用体验。此策略设定了补电的前提条件，充分考虑了客户使用的安全性，也设定了后台短信或APP提示功能，及时告知用户实际情况，并设定了补电次数，对大电池电量有保护作用，有效控制实际续航里程。因此，自动补电功能极大提升了客户体验，其设计的可行性也为以后车辆搭载此功能提供了前提。

参考文献：

[1] 王晓光，蒙天地，高家君，等. 一种低压蓄电池自动补电方案[J]. 汽车实用技术，2022，47（20）：9-13.

[2] 華实. 一种带自动补电、远程数据传输的太阳能检测设备的设计与研究[C]//2020国际绿色建筑与建筑节能大会论文集，北京：中国城市出版社，2020：450-452.

（编辑  凌  波）

收稿日期：2024-03-29