CN114295997A - 一种使用tbox监测汽车低压蓄电池健康状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其包括以下步骤：1)在低压蓄电池处于健康状态时，TBOX获取车内各低压部件的电压工作状态，建立电池健康状态模型，所述电池健康状态模型包含各个场景模式下的放电特性曲线

2)实时获取各个车身低压部件的工作状态信息，并确定当前汽车的场景模式；3)获取当前场景模式设定时间周期内的蓄电池的实时电压数据，并获取当状态下的蓄电池的放电特性曲线

4)将步骤3)中获取的放电特性曲线

与步骤1)中的健康状态下的放电特性曲线

进行比较，根据两者的差异性进行电池健康状态的判定。在进行电池检测时无需将拆卸电池，并且可以将监测数据实时上传至云端进行深度分析处理。

Description

一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法

技术领域

本发明具体涉及一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法。

背景技术

车载低压蓄电池是汽车上非常重要的电源部件。它是一种可重复充放电的低压直流电源，车辆使用车载低压蓄电池给车内各个低压部件供电。燃油汽车的车载低压蓄电池利用电机对其进行充电；而新能源汽车中，当车辆高压系统启动后，车辆通过DC/DC电压转换器对其进行充电。反复的充放电操作会逐渐让车载低压蓄电池老化，导致其极板发生硫化，极板表面的活性物质会脱落，从而影响电池的供电能力，因此判定车载低压蓄电池实际的健康状态十分重要。传统检测方法是将电池拆卸后，使用蓄电池电导测试仪将一个微小的交流电信号加到电池两极，再测量所产生的交流电流数值。这种检测方法只能在车辆进行检修时使用，无法在车辆使用过程中对电池健康状态进行实时动态监测。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其包括以下步骤：

1)在低压蓄电池处于健康状态时，TBOX获取车内各低压部件的电压工作状态，建立电池健康状态模型，所述电池健康状态模型包含各个场景模式下的放电特性曲线

2)实时获取各个车身低压部件的工作状态信息，并确定当前汽车的场景模式；

3)获取当前场景模式设定时间周期内的蓄电池的实时电压数据，并获取当状态下的蓄电池的放电特性曲线

4)将步骤3)中获取的放电特性曲线

与步骤1)中的健康状态下的放电特性曲线

进行比较，根据两者的差异性进行电池健康状态的判定。

步骤1)中的健康状态为新车或蓄电池更新后短时间内。

步骤1)中，在预设时间为T_s内，多次采集蓄电池电压数据，并做平均得到放电特性曲线为

步骤1)中，以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V₀…V_n，最后得到从电压V₀开始，持续t₀×n时间，到电压V_n结束的放电特性曲线

步骤3)中，以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V′₀…V′_n，最后得到从电压V′₀开始，持续t₀×n时间，到电压V′_n结束的放电特性曲线

把

和

进行对比，对比的电压起始点同样为V′₀，持续时间t₀×n，

结束点为V_n，而

结束点为V′_n，两者之间的差异程度ε_n就表示电池的健康状态。

场景模式包括不上高压启动场景模式、熄火1分钟场景模式、熄火超过10分钟场景模式及遥控钥匙按键场景模式。

应用于新能源汽车时,车身低压部件包括整车控制器，驱动电机控制器，直流电压转换器，电池管理系统，仪表控制单元，车身控制器，汽车远程控制与管理系统终端。

所述TBOX通过电源电压采样模块，采集车载低压蓄电池的实时电压。

所述TBOX通过CAN总线获取车身低压部件的工作状态信息。

本发明的有益效果：使用TBOX通过自身电源接口采集车载低压蓄电池电压数据，配合通过车身CAN总线实时获取的车身低压部件的工作状态信息，实时评估车载低压蓄电池的健康状态，并通过网络将数据上传云端。在进行电池检测时无需将拆卸电池，并且可以将监测数据实时上传至云端进行深度分析处理。

附图说明

图1为本发明的系统框架示意图。

图2为本发明的外部电源电压采样模块电路原理图。

图3为本发明的低压蓄电池放电特性曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

汽车在车辆熄火或高压系统未启动时，使用车载低压蓄电池给车内各个低压部件供电，包含整车控制器(VCU)，驱动电机控制器(MCU)，直流电压转换器(DC/DC)，电池管理系统(BMS)，仪表控制单元(ICU)，车身控制器(BCM)，汽车远程控制与管理系统终端(TBOX)。

如图1所示，车载低压蓄电池动态监测系统包含车载低压蓄电池、TBOX、车身其他低压部件、和云端服务器。TBOX通过外部电源电压采样模块，采集车载低压蓄电池的实时电压，同时通过CAN总线获取车身其他低压部件状态，再通过数据处理模块实时判定得到电池健康状态，最后通过数据通信模块将电池健康状态数据上传云端服务器。

车辆在使用车载低压蓄电池给各个低压部件供电状态时，根据功能场景的变化，会有多种低压部件工作状态的组合，如表1所示：

功能场景(S<sub>n</sub>)

VCU

MCU

DC/DC

BMS

ICU

BCM

TBOX

不上高压启动(S<sub>1</sub>)

工作

休眠

休眠

工作

工作

工作

工作

熄火1分钟(S<sub>2</sub>)

工作

休眠

休眠

工作

休眠

工作

工作

熄火超10分钟(S<sub>3</sub>)

休眠

休眠

休眠

休眠

休眠

休眠

工作

遥控钥匙按键(S<sub>4</sub>)

休眠

休眠

休眠

休眠

休眠

工作

工作

表1车辆低压部件运行状态组合情况示例

对于确定的功能场景S_n，车载低压蓄电池外部负载相对稳定，输出功率基本恒定。随着放电时间的延续，车载低压蓄电池电压数值持续变化，可以形成确定性的电池放电特性曲线Cn。当低压蓄电池处于健康状态(新电池)时，所形成的放电特性曲线为

当低压蓄电池处于待检测状态时，形成的放电特性曲线为

通过比较

和

的差异，可判定电池健康状态。

因此本发明提供了一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其包括以下步骤：

1)在低压蓄电池处于健康状态时，TBOX获取车内各低压部件的电压工作状态，建立电池健康状态模型，所述电池健康状态模型包含各个场景模式下的放电特性曲线

当低压蓄电池处于健康状态时，通常为新车或蓄电池更新后短时间内，此时，TBOX执行自学习过程，建立电池健康状态模型，即在预设时间为T_s内，多次采集蓄电池数据，并做平均得到放电特性曲线为

并以此作为电池健康状态判断的标准。

2)实时获取各个车身低压部件的工作状态信息，并确定当前汽车的场景模式；当开始进行低压蓄电池健康状态实时检测时，TBOX通过CAN总线获取车身低压部件的工作状态，确认当前功能场景S′_n

3)获取当前场景模式设定时间周期内的蓄电池的实时电压数据，并获取当状态下的蓄电池的放电特性曲线

以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V′₀…V′_n，最后得到从电压V′₀开始，持续t₀×n时间，到电压V′_n结束的放电特性曲线

4)将步骤3)中获取的放电特性曲线

与步骤1)中的健康状态下的放电特性曲线

进行比较，根据两者的差异性进行电池健康状态的判定,把

和

进行对比，对比的电压起始点同样为V′₀，持续时间t₀×n，

结束点为V_n，而

结束点为V′_n，两者之间的差异程度ε_n就表示电池的健康状态。

为获取电池放电特性曲线Cn，TBOX需集成外部电源电压采样模块。如图2所示，该模块包括：第一电阻、第二电阻、电压采样芯片(ZFI3201)、主处理器。第一电阻一端通过设备电源接口连接设备外部电源；第一电阻另一端连接第二电阻，同时连接电压采样芯片的数模转换控制器输入管脚；第二电阻另一端连接电源地；电压采样芯片通过串口连接主处理器串口接口。

设第一电阻阻值为R₁,第二电阻阻值为R₂，数模转换器参考电压为V_ref，采样精度为24位。当电压采样芯片内部数模转换控制器对输入管脚上的电压信号的转换结果为ADC₀，则数模转换控制器输入管脚上的电压为

此时车载低压蓄电池电压V₀＝V′₀×(R₁+R₂)/R₂。TBOX再以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V₀…V_n,最后得到从电压V₀开始，持续t₀×n时间，到电压V_n结束的放电特性曲线

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1)在低压蓄电池处于健康状态时，TBOX获取车内各低压部件的电压工作状态，建立电池健康状态模型，所述电池健康状态模型包含各个场景模式下的放电特性曲线

2)实时获取各个车身低压部件的工作状态信息，并确定当前汽车的场景模式；

3)获取当前场景模式设定时间周期内的蓄电池的实时电压数据，并获取当状态下的蓄电池的放电特性曲线

4)将步骤3)中获取的放电特性曲线

与步骤1)中的健康状态下的放电特性曲线

进行比较，根据两者的差异性进行电池健康状态的判定。

2.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：步骤1)中的健康状态为新车或蓄电池更新后短时间内。

3.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：步骤1)中，在预设时间为T_s内，多次采集蓄电池电压数据，并做平均得到放电特性曲线为

4.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：步骤1)中，以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V₀…V_n，最后得到从电压V₀开始，持续t₀×n时间，到电压V_n结束的放电特性曲线

5.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：步骤3)中，以周期t₀定时从电压采样芯片获取车载低压蓄电池的实时电压数据集V′₀…V′_n，最后得到从电压V′₀开始，持续t₀×n时间，到电压V′_n结束的放电特性曲线

6.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：把

和

进行对比，对比的电压起始点同样为V′₀，持续时间t₀×n，

结束点为V_n，而

结束点为V′_n，两者之间的差异程度ε_n就表示电池的健康状态。

7.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：场景模式包括不上高压启动场景模式、熄火1分钟场景模式、熄火超过10分钟场景模式及遥控钥匙按键场景模式。

8.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：应用于新能源汽车时,车身低压部件包括整车控制器，驱动电机控制器，直流电压转换器，电池管理系统，仪表控制单元，车身控制器，汽车远程控制与管理系统终端。

9.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：所述TBOX通过电源电压采样模块，采集车载低压蓄电池的实时电压。

10.根据权利要求1所述的一种使用TBOX监测汽车低压蓄电池健康状态的方法，其特征在于：所述TBOX通过CAN总线获取车身低压部件的工作状态信息。

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