CN114300784A - 基于tbox实现远程预热的电池控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，包括智能手机、TSP平台、车辆控制模块、PTC加热器，所述智能手机内置GPS模块，其经过TSP平台用于将预热指令连同智能手机的GSP位置数据下发至车辆控制模块中，所述车辆控制模块与车载GPS模块连接，用于获取车辆的位置信息；所述车辆控制模块在接收到预热指令后判断是否进行电池包加热并根据车辆位置与智能手机位置数据来判断立刻执行预热指令还是延时执行预热指令。本发明可以通过手机实现自动远程的预热控制，简单可靠，提高用户体验；可以根据用户的距离来判断预热的执行时间，并且在加热完成后根据用户的距离状态来判断PTC加热器是否继续工作，从而更加合理可靠的服务用户的预热需求。
Description
技术领域
本发明涉及电动加热控制领域，特别涉及一种基于TBOX实现远程预热的电池控制系统及方法
背景技术
随着国内环境污染日益严重，不可再生资源日益匮乏的情况下，国家大力支持发展新能源汽车，减少对不可再生能源的依赖和环境的破坏。然而我国幅员辽阔，北方大部分地区冬季极寒条件的温度可低至-30℃以下，对动力电池的性能带来很大影响，不利于新能源汽车在国内北方市场的大面积推广。
在北方极寒天气情况下，动力电池温度过低，需要通过加热的方式才能正常释放功率，保证行车的正常。如果用户用车时才进行加热动力电池，会等待较长时间，给用户带来很差的用车体验。所以需要使用提前预热的方式，保证车辆的正常运行和提高用户的用车体验。
目前，市场上多采用对动力电池进行保温处理，如设计动力电池保温箱等。但是保温箱也只能延长保温时间，不能根本解决降温问题，在极寒条件下车辆长时间放置，同样无法保温，车辆使用时，动力电池的性能同样会受到影响。
另外，也有采用充电完成后，电桩持续供电为动力电池进行保温的技术方案。只需客户开通充电保温功能，动力电池充电完成后，电桩还会根据客户设置的保温时长持续保温，确保了客户下次用车时，动力电池的功率能够正常输出。但是此种方案需要进行持续供电，会导致能源的浪费，且车辆也在持续的工作中，无法正常休眠。
随着车联网与手机的发展，基于手机实现远程预热的方案在现有技术中也有公开，但是现有技术中的手机远程预热控制策略过于简单，车载端接收到用户的控制指令后立刻会执行预热，但是当预热完成后用户还没有到，那么当用户延迟到达后实际上预热的效果就没有达到，用户到达后还需要进一步重新加热电池，因此这种方案控制策略单一，无法很好的服务用户的电池预热需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于TBOX实现远程预热的电池控制系统及方法，对电池的预热控制更加可靠准确，用户体验更好。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，包括智能手机、TSP平台、车辆控制模块、PTC加热器，所述智能手机内置GPS模块，其经过TSP平台用于将预热指令连同智能手机的GSP位置数据下发至车辆控制模块中，所述车辆控制模块与车载GPS模块连接，用于获取车辆的位置信息；所述车辆控制模块在接收到预热指令后判断是否进行电池包加热并根据车辆位置与智能手机位置数据来判断立刻执行预热指令还是延时执行预热指令。
所述车辆控制模块与温度传感器连接，所述温度传感器实时获取动力电池的温度数据，所述车辆控制模块用于在接收到预热指令后实时反馈指令的执行状态以及动力电池的温度数据。
所述车辆控制模块包括TBOX、VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM、CGW；所述TBOX用于与TSP交互通信，所述VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM之间通过CGW通信交互；所述VCU用于驱动控制PTC控制器的工作。
基于TBOX实现远程预热的电池控制方法，包括如下步骤：用户通过手机app下发预热指令后，手机app调用手机gps功能获取手机定位信息，然后将预热指令和手机定位信息共同经TSP平台转发至车辆控制模块中；
车辆控制模块根据电池包的温度判断是否进行加热，在判断进行加热后，获取车辆的位置信息并根据接收到的手机定位信息与车辆位置信息来判断立刻执行预热指令或延时执行预热指令。
VCU根据手机定位信息和车辆位置信息计算出手机与车辆的相对距离；然后将相对距离转换成用户从手机定位位置到车辆位置所需的时间T；VCU采集电动包的实时温度并计算通过PTC加热器将电池包加热到目标温度所需的时间t；当T≤t时，立刻执行预热指令；否则延迟t-T后执行预热指令。
在执行预热指令后控制PTC加热器启动工作，在将电池包加热至目标温度后根据预热指令执行时间范围内用户位置是否靠近车辆来判断是否停止加热；若用户位置未接近车辆，则控制PTC加热器降低加热功率并延时工作时间t1后关闭PTC加热器，并反馈延时加热提醒信息至手机app中。
若用户位置接近车辆且与车辆之间的距离持续减小，则控制PTC加热器以小功率周期性启动加热直至用户位置与车辆位置距离不再减小或车辆被解锁后关闭PTC加热器。
TSP平台在转发预热指令和gps位置信息时，TSP判断与T-BOX的TCP连接是否保持，如TCP连接保持，直接将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX；若TCP连接断开，TSP将同时发送“UDP数据包”和“短信”的方式唤醒TBOX，再将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX。
车辆控制模块接收到预热指令后，由TBOX解析后台下发的远程预热指令后，发送同步应答给TSP；
TBOX收到指令后，唤醒整车网络并唤醒HVCM，HVCM被唤醒后再发出硬线唤醒信号唤醒VCU、DCDC和BMS；
BMS开始检测检测电池包温度，判断动力电池是否需要加热，并将加热指令发送给VCU；
VCU接收到加热指令后根据手机gps位置信息和车辆位置信息来判断立刻执行加热指令或延时执行加热指令。
本发明的优点在于：可以通过手机实现自动远程的预热控制，简单可靠，提高用户体验；可以根据用户的距离来判断预热的执行时间，并且在加热完成后根据用户的距离状态来判断PTC加热器是否继续工作，从而更加合理可靠的服务用户的预热需求，避免因过早或过晚的预热，造成的预热与用户的需求不匹配的缺陷；预热更加准确、简单且合理可靠。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明预热控制系统中涉及到的硬件原理图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提供一种客户不受地点、时间限制实现远程预热动力电池的方案，解决低温导致动力电池性能下降，导致客户用车不便的问题。节约能源消耗，提升客户用车体验。为实现远程预热功能，需要使用以下控制器协作完成。其中控制器的术语描述如下：
TBOX:无线通讯模块；
TSP：远程信息通讯平台；
APP：手机APP；
BCM：车身控制器；
CGW：网关；
VCU：整车控制器；
BMS：电池管理系统；
HVCM：高压控制器；
DCDC：DCDC变换器；
PTC：直流加热器；
OBC：车载充电机；
MCU：电机控制器；
如图1所示，基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，包括智能手机、TSP平台、车辆控制模块、PTC加热器，所述智能手机内置GPS模块，其经过TSP平台用于将预热指令连同智能手机的GSP位置数据下发至车辆控制模块中，所述车辆控制模块与车载GPS模块连接，用于获取车辆的位置信息；所述车辆控制模块在接收到预热指令后判断是否进行电池包加热并根据车辆位置与智能手机位置数据来判断立刻执行预热指令还是延时执行预热指令。
车辆控制模块包括TBOX、VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM、CGW；所述TBOX用于与TSP交互通信，所述VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM之间通过CGW通信交互；所述VCU用于驱动控制PTC控制器的工作。
车辆控制模块与温度传感器连接，温度传感器实时获取动力电池的温度数据，车辆控制模块在根据电池包的温度数据来判断是否需要加热，若判断需要加热则车辆控制模块用于在接收到预热指令后实时反馈指令的执行状态以及动力电池的温度数据，并根据手机gps位置和车辆位置来判断立刻执行指令还是延时指令预热指令。
用户下发的预热指令往往是在去车辆的路上，有时路途较远，有时较近；若较远，当用户走到后电池包已经加热完并关闭一端是加你加热了，此时温度又下降了，这种会导致还得重复加热浪费时间和能源且用户体验不好。而本申请基于位置来计算两者之间的距离，若距离远也就是达到时间比加热时间长，那么预热指令可以先延迟一段时间执行，从而保证两者之间的匹配。具体控制方法如下：
基于TBOX实现远程预热的电池控制方法，包括如下步骤：用户通过手机app下发预热指令后，手机app调用手机gps功能获取手机定位信息，然后将预热指令和手机定位信息共同经TSP平台转发至车辆控制模块中；
车辆控制模块根据电池包的温度判断是否进行加热，在判断进行加热后，获取车辆的位置信息并根据接收到的手机定位信息与车辆位置信息来判断立刻执行预热指令或延时执行预热指令。其中可以根据采集的电池包温度与加热阈值的比较来判断电池包是否需要加热，当电池包温度小于零下10°时，就需要进行加热，此时在判断是立刻加热还是延时加热。
立刻加热还是延时加热的判断逻辑为：VCU根据手机定位信息和车辆位置信息计算出手机与车辆的相对距离；然后将相对距离转换成用户从手机定位位置到车辆位置所需的时间T；VCU采集电动包的实时温度并计算通过PTC加热器将电池包加热到目标温度所需的时间t；当T≤t时，立刻执行预热指令；否则延迟t-T后执行预热指令。这种做的目的是由于用户走到车辆需要的时间为T，而电池包加热到目标温度时间为t，若t<T，也就是说当用户没有走到车辆前，电池包就已经加热到目标温度了，则t到T这段时间内就会不匹配用户，若直接关闭PTC加热器就会产生t-T时间的电池包冷却，则电池包加热的效果就打了折扣，若持续加热至用户到达，则会增加因此为了更好的匹配这一缺陷，延时t-T这样就可以做到用户到来时刚好加热至目标温度。
在本申请中的t、T的计算中，T是基于距离和人行走的速度，距离根据手机和车辆的位置进行计算，人行走的速度可以去一般平均值或取用户自己的平均值，或由用户自己设定自己的行走平均值。然后由距离除以速度得到时间；t是指由当前温度采用PTC加热器加热使得电池包升温至目标温度的时间，这里加热所需的时间通过预先实验标定，通过大量实验数据将不同温度下加热到目标温度所需的时间进行采集汇总后形成当前温度与当前温度加热到目标温度所需的时间的对照表，通过查表获取得到。
进一步的，由于预热会消耗电池电量，因此需要预热尽可能是用户需要用到车辆的情况，因此在执行预热指令后控制PTC加热器启动工作，在将电池包加热至目标温度后根据预热指令执行时间范围内用户位置是否靠近车辆来判断是否停止加热；若用户位置未接近车辆，说明用户因事情耽搁了，此时则控制PTC加热器降低加热功率并延时工作时间t1后关闭PTC加热器，并反馈延时加热提醒信息至手机app中。并将延时t1时间关闭后的情况通知用户，用户在t1时间内达到车辆也可以得到刚刚预热好的电池包；否则就关闭加热；这种做的目的可以做到当用户不小心耽搁了，一方面可以做到提醒，另一方面可以当用户及时到达时还能够使用加热后的电池，保证了电池的前期加热不至于白白浪费加热。
若用户位置接近车辆且与车辆之间的距离持续减小，说明用户此时在接近电池包，只是用户速度较慢还没有到达，则控制PTC加热器以小功率周期性启动加热直至用户位置与车辆位置距离不再减小或车辆被解锁后关闭PTC加热器。小功率可以保持电池包的温度位置在目标温度附近，因此用户在靠近，若此时停止加热，前期加热就会浪费，用户进入车辆还需重新加热浪费电量，因此需要小功率续流工作的方式进行加热。
TSP平台在转发预热指令和gps位置信息时，TSP判断与T-BOX的TCP连接是否保持，如TCP连接保持，直接将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX；若TCP连接断开，TSP将同时发送“UDP数据包”和“短信”的方式唤醒TBOX，再将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX。
车辆控制模块接收到预热指令后，由TBOX解析后台下发的远程预热指令后，发送同步应答给TSP；
TBOX收到指令后，唤醒整车网络并唤醒HVCM，HVCM被唤醒后再发出硬线唤醒信号唤醒VCU、DCDC和BMS；
BMS开始检测检测电池包温度，判断动力电池是否需要加热，并将加热指令发送给VCU；
VCU接收到加热指令后根据手机gps位置信息和车辆位置信息来判断立刻执行加热指令或延时执行加热指令。
系统框图涉及手机APP及其GPS、TSP平台、TBOX(LTE Module、MCU、GPS模块、CAN收发器、SIM IC)、车载GPS、BCM(车身控制器)、HVCM(高压控制模块)、DCDC(DCDC直流转换器)、BMS(电池管理系统)、VCU(整车控制系统)、PTC(直流PTC加热器)、动力电池等控制单元。
用户操作凯翼智行手机APP下发远程预热指令。手机APP操作后，TSP收到指令，TSP判断与T-BOX的TCP连接是否保持，如TCP连接保持，直接将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX；如TCP连接断开，TSP将同时发送“UDP数据包”和“短信”的方式唤醒TBOX，再将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX。TBOX解析后台下发的远程预热指令(包括远程预热开启/关闭状态)后，发送同步应答给TSP。TBOX收到指令后，唤醒整车网络，HVCM被唤醒后再发出硬线唤醒信号，唤醒VCU、DCDC和BMS。BMS开始检测检测电池包温度，判断动力电池是否需要加热，并将加热指令发送给VCU。
VCU收到加热指令结合本申请的控制方法中的位置信息来判断延迟还是立刻执行控制PTC开始加热，无论延时还是立刻执行PTC共组，都将加热信号(预热中、无需预热、预热失败)反馈给TBOX，TBOX将信号转TSP平台，用于手机APP展示，告知用户实时情况。
BMS根据是否达到目标温度阈值来判断预热是否完成并控制PTC是否结束工作；在确定停止加热后，VCU反馈加热完成状态，HVCM拉低充电唤醒硬线信号，触发VCU和BMS下电，结束本次预热功能；TBOX将预热完成结果反馈给TSP平台，用于手机APP展示，告知用户完成情况。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：包括智能手机、TSP平台、车辆控制模块、PTC加热器，所述智能手机内置GPS模块，其经过TSP平台用于将预热指令连同智能手机的GSP位置数据下发至车辆控制模块中，所述车辆控制模块与车载GPS模块连接，用于获取车辆的位置信息；所述车辆控制模块在接收到预热指令后判断是否进行电池包加热并根据车辆位置与智能手机位置数据来判断立刻执行预热指令还是延时执行预热指令。
2.如权利要求1所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：所述车辆控制模块与温度传感器连接，所述温度传感器实时获取动力电池的温度数据，所述车辆控制模块用于在接收到预热指令后实时反馈指令的执行状态以及动力电池的温度数据。
3.如权利要求1或2所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：所述车辆控制模块包括TBOX、VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM、CGW；所述TBOX用于与TSP交互通信，所述VCU、BMS、DCDC变换器、HVCM之间通过CGW通信交互；所述VCU用于驱动控制PTC控制器的工作。
4.基于TBOX实现远程预热的电池控制方法，其特征在于：
包括如下步骤：
用户通过手机app下发预热指令后，手机app调用手机gps功能获取手机定位信息，然后将预热指令和手机定位信息共同经TSP平台转发至车辆控制模块中；
车辆控制模块根据电池包的温度判断是否进行加热，在判断进行加热后，获取车辆的位置信息并根据接收到的手机定位信息与车辆位置信息来判断立刻执行预热指令或延时执行预热指令。
5.如权利要求4所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：VCU根据手机定位信息和车辆位置信息计算出手机与车辆的相对距离；然后将相对距离转换成用户从手机定位位置到车辆位置所需的时间T；VCU采集电动包的实时温度并计算通过PTC加热器将电池包加热到目标温度所需的时间t；当T≤t时，立刻执行预热指令；否则延迟t-T后执行预热指令。
6.如权利要求5所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：在执行预热指令后控制PTC加热器启动工作，在将电池包加热至目标温度后根据预热指令执行时间范围内用户位置是否靠近车辆来判断是否停止加热；若用户位置未接近车辆，则控制PTC加热器降低加热功率并延时工作时间t1后关闭PTC加热器，并反馈延时加热提醒信息至手机app中。
7.如权利要求6所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：若用户位置接近车辆且与车辆之间的距离持续减小，则控制PTC加热器以小功率周期性启动加热直至用户位置与车辆位置距离不再减小或车辆被解锁后关闭PTC加热器。
8.如权利要求4所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：TSP平台在转发预热指令和gps位置信息时，TSP判断与T-BOX的TCP连接是否保持，如TCP连接保持，直接将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX；若TCP连接断开，TSP将同时发送“UDP数据包”和“短信”的方式唤醒TBOX，再将预热指令通过TSP平台下发到T-BOX。
9.如权利要求4所述的基于TBOX实现远程预热的电池控制系统，其特征在于：车辆控制模块接收到预热指令后，由TBOX解析后台下发的远程预热指令后，发送同步应答给TSP；
TBOX收到指令后，唤醒整车网络并唤醒HVCM，HVCM被唤醒后再发出硬线唤醒信号唤醒VCU、DCDC和BMS；
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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