CN115230530B - 一种蓄电池补电方法、系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种蓄电池补电方法、系统及汽车，能够减少整车下电状态下各控制器定期频繁的唤醒造成的能耗，还能够解决控制器读取的电压值不准确导致的实现对蓄电池的补电。蓄电池补电方法，包括：在整车下电后，车身控制器BCM将获取到的蓄电池传感器IBS发出的补电请求信号转发给动力域控制器PCU；动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件；若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压；控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电。

Description

一种蓄电池补电方法、系统及汽车
技术领域
本发明涉及新能源汽车低压电源管理控制领域，具体为一种蓄电池补电方法、系统及汽车。
背景技术
专利CN108859761B公布了一种电动汽车的补电方法，主要实现方式是当汽车处于休眠状态时，T-BOX在预设时间点唤醒整车CAN网络，检测并对比小电池的电压值，判断是否需要进行补电。如需要则T-B0X发送补电请求信号，BCM收到后发出信号到VCU，同时吸合IGN继电器，VCN综合判断是否满足上高压条件，如条件满足则使能DCDC给小电池补电，同时根据当前电压进行不同时间的补电，BCM需要根据补电信号以后执行大功率负载如鼓风机、灯光、雨刮、仪表、显示屏、扬声器的关闭工作，如果补电条件不满足，VCU则执行高压下电流程。
专利CN110843603A公布了一种基于传感器的电动汽车低压电源温控管理的方法和系统，主要实现方式是通过车身控制器BCM周期性监测蓄电池电压值V，当电压值V小于设定的阈值时，判断蓄电池传感器IBS是否处于失效状态，若否以传感器的监测值作为监测结果，若是以车身控制器BCM作为监测结果，若监测结果显示蓄电池电压值V或者电量值SOC小于设定阈值，充电请求判断模块根据车辆控制器的反馈信号控制温控充电单元对蓄电池进行充电。
整车电器架构趋于复杂，常电控制器也随之增加，与此同时控制器出现异常唤醒或者自身故障造成整车暗电流超标的几率也大大增加，当车辆出现亏电以后，搭载了电源监控功能的燃油车，可以通过整车T-BOX将亏电信息发送到手机端，提醒用户选择是否启动发动机充电，但是燃油车的补电功能有如下问题：一、经济性：当车辆启动以后，整车基础负载，如动力系统、底盘系统、娱乐系统、车身系统将完全处于工作状态，其功率约为220W，远高于蓄电池补电功率，将造成大量能源浪费；二、安全性：如果车辆处于密闭空间，同时周围有人或者动物，排放气体可能会造成中毒；如果车辆排气孔或者发动机周围存在易燃物品，可能会引发火灾。
新能源汽车相较于燃油车，具备高压动力电池，这种双电源的硬件基础让补电变得更为容易，目前新能源的补电策略多为依托BCM或者车机等控制器，在整车OFF以后，控制器定期唤醒采集电压，如果采集到的电压处于较低的值时，执行整车上高压补电功能。如上两个专利所阐述的补电方式存在如下缺点，一、控制器定期唤醒读取电压的方式本身就会消耗电量，随着轮询次数的增加，消耗也在增加；二、通过控制器读取的电压值来判断当前蓄电池的电量存在较大误差，因为控制器读取的电压为其自身的电压，相较于蓄电池端存在线束电压降，同时电压与电量不是线性关系，并且控制器唤醒以后读取的电压为带负载的电压，所以采用电压的方式不准确。三、补电过程未根据动力电池电芯温度进行限制，即在低温下补电将导致纯电里程下降更快，高温补电将增加电芯过热引起安全风险。四、在补电过程中，充电电压未根据当前蓄电池的老化程度进行智能动态调整。
发明内容
本发明提供了一种蓄电池补电方法、系统及汽车，能够减少整车下电状态下各控制器定期频繁的唤醒造成的能耗，还能够解决控制器读取的电压值不能准确标准蓄电池的电流状态，从而引起补电功能的误触发导致的实现对蓄电池的补电。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种蓄电池补电方法，包括：
在整车下电后，车身控制器BCM将获取到的蓄电池传感器IBS发出的补电请求信号转发给动力域控制器PCU；
动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件；
若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压；
控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电。
优选地，所述方法还包括：
动力域控制器PCU每完成一次对蓄电池补电，则向车身控制器BCM发出补电完成信号；
车身控制器BCM基于接收到的补电完成信号，增加一次补电计数；
在对蓄电池的补电计数超过预定次数后，车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
优选地，若判断整车不满足补电条件，所述方法还包括：
动力域控制器PCU向车身控制器BCM发送包含拒绝补电原因的拒绝补电信号；
车身控制器BCM基于接收到的拒绝补电信号，禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
优选地，所述方法还包括：
在整车上电后，车身控制器BCM恢复允许蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
优选地，车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号的步骤包括：
向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值设置为无效值的信号，使蓄电池传感器IBS无法再根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
优选地，车身控制器BCM恢复允许蓄电池传感器IBS发出补电请求信号的步骤包括：
向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值重新设置为预设值的信号，使蓄电池传感器IBS能够根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
优选地，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件的步骤包括：
动力域控制器PCU通过硬线唤醒电池管理系统BMS和直流转换器DCDC，使电池管理系统BMS和直流转换器DCDC进行自检，并使电池管理系统BMS在自检通过后读取动力电池的剩余电量和电芯温度；
动力域控制器PCU根据其自身的自检结果、电池管理系统BMS的自检结果和直流转换器DCDC的自检结果、动力电池的剩余电量和电芯温度，判断整车是否满足补电条件；
若动力域控制器PCU自身的自检通过、电池管理系统BMS的自检通过和直流转换器DCDC的自检通过、动力电池的剩余电量超过预定电量且电芯温度位于预设温度范围内，则确定整车满足补电条件。
优选地，动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压的步骤包括：
动力域控制器PCU基于蓄电池的健康状态确定直流变换器DCDC的目标电压的预定对应关系，确定当前的蓄电池健康状态SOH_SUL对应的直流变换器DCDC的目标电压。
本发明还提供了一种蓄电池补电系统，包括：
网关GW，蓄电池，蓄电池传感器IBS，车身控制器BCM，动力域控制器PCU，电池管理系统BMS，直流转换器DCDC；
蓄电池传感器IBS通过LIN总线车身控制器BCM连接，车身控制器BCM连接到网关GW的车身域网段，动力域控制器PCU、电池管理系统BMS和直流转换器DCDC分别连接到网关GW的动力域网段，电池管理系统BMS和直流转换器DCDC通过高压线束连接，直流转换器DCDC和蓄电池通过低压线束连接；
其中，整车下电后，蓄电池传感器IBS对蓄电池的电量进行检测以判断蓄电池是否需要补电，在判断蓄电池需要补电时，向车身控制器BCM发出补电请求信号；
车身控制器BCM将补电请求信号转发给动力域控制器PCU；
动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件；
若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压；
控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的蓄电池补电系统。
本发明的有益效果为：
整车下电后，依托蓄电池传感器IBS在低功耗模式下持续监控蓄电池状态，而不是定期唤醒检测电压，可以在异常耗电或者停放时间过久造成低压蓄电池电量过低的情况下，蓄电池传感器IBS才主动唤醒网络，从而在整车下电状态下实现利用动力电池的电能对蓄电池的智能补电。
附图说明
图1为本实施例中的蓄电池补电系统的整体连接框图；
图2为本实施例中的蓄电池补电方法的流程示意图；
图3为本实施例中的蓄电池补电方法的详细流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1为本实施例中的蓄电池补电系统的整体连接框图，补电功能的实现在硬件上需要依托如下控制器参与：蓄电池、蓄电池传感器IBS、车身控制器BCM、网关GW、动力域控制器PCU、电池管理系统BMS、直流变换器DCDC。
其中蓄电池传感器IBS需要具备LIN总线主动唤醒功能，本方案即在LIN通讯时，车身控制器BCM通过主动帧配置蓄电池传感器IBS的低SOC唤醒阈值。
其中，蓄电池传感器IBS，其用于监控电池状态并发送表征补电请求的LIN信号。
本方案中，蓄电池传感器IBS和车身控制器BCM采用LIN通讯，车身控制器BCM作为LIN通讯的主节点，因此蓄电池传感器IBS需要具备LIN总线主动唤醒功能。
车身控制器BCM，其用于接收蓄电池传感器IBS通过LIN发送出来的补电请求信号，并转发到CAN总线，同时也控制蓄电池传感器IBS的LIN唤醒功能的开启与关闭，以及配置蓄电池传感器IBS的唤醒阈值。具体来说，车身控制器BCM通过应用报文的方式设置蓄电池传感器IBS的唤醒阈值，可以将该唤醒阈值设置成一个特定的值或者无效值。在该唤醒阈值为无效值时，蓄电池传感器IBS无法将采集到的蓄电池的真实电量和唤醒阈值进行比对，因而该蓄电池传感器IBS也无法向车身控制器BCM发出补电请求信号。在该唤醒阈值为有效的特定值时，蓄电池传感器IBS能够将采集到的蓄电池的真实电量和该唤醒阈值进行比对，在蓄电池的真实电量低于该唤醒阈值时，表明蓄电池具有补电需求，因此，蓄电池传感器IBS通过LIN总线唤醒车身控制器BCM，再向其发出补电请求信号。
网关GW，其用于车身域网段与动力域网段之间的CAN总线信号路由。其中，车身控制器BCM连接到网关GW的车身域网段，动力域控制器PCU、电池管理系统BMS和直流转换器DCDC分别连接到网关GW的动力域网段。
动力域控制器PCU：其用于接收补电信号，判断补电条件，执行补电功能计时并反馈补电完成情况。对于动力域控制器PCU的工作，在后文进行详细阐述。
电池管理系统BMS：其用于接收动力域控制器PCU的信号，执行高压放电功能。
直流变换器DCDC：其用于接收动力域控制器PCU的信号，完成高压到低压的转换，为蓄电池充电。
图2为本实施例中的补电功能流程图，当车辆下电以后，通讯协议定义车身控制器BCM和电池传感器IBS之间的LIN通讯在10秒内停止，之后电池传感器IBS开始进入低功耗模式，当电池传感器IBS检测到蓄电池电量低于唤醒阈值时，主动发送低电平信号拉低LIN总线，主节点(车身控制器BCM)被唤醒以后LIN通讯开始，同时电池传感器IBS发出低电量的唤醒标志位，并将该标志位置位，该信号即作为车辆的补电请求信号，车身控制器BCM将该补电请求信号由LIN总线转发到CAN总线，同时通过网关GW路由到动力域的网段，由于网段上有车身控制器BCM的报文发送，动力域控制器PCU唤醒。当动力域控制器PCU收到补电请求信号时，开始通过硬线唤醒电池管理系统BMS读取动力电池的电量以及动力电池的电芯温度，当动力电池的电芯平均温度高于40摄氏度时，不执行补电功能，当动力电池的电芯平均温度低于-20摄氏度时不执行补电功能。动力域控制器PCU需要判断动力电池电量和温度是否满足补电所需的设计阈值，同时高压系统各控制器开始执行自检，动力域控制器PCU收集各高压控制器反馈的自检信息。当高压系统反馈自检无故障时，动力域控制器PCU即控制直流变换器DCDC以目标电压进行充电，目标电压设置根据蓄电池传感器IBS的老化信号SOH_SUL进行调整，按照SOH_SUL在0%-50%区间范围时，目标电压V满足如下公式V=SOH_SUL*4.28+13.8，SOH_SUL在50%以上区间范围时，目标电压V为15.95伏，同时动力域控制器PCU开始运行补电功能计时器并维持网络唤醒。当动力域控制器PCU补电计时器计数满时，走高压下电流程，退出补电功能，并通过CAN总线反馈补电完成，车身控制器BCM收到补电完成信号，内部开始计数一次，整车控制器无报文发送，各控制器无报文发送，网络建环完成整车休眠。当三次补电完成时，即车身控制器BCM内部计数满三次，车身控制器BCM则通过LIN总线发送禁止唤醒，蓄电池传感器IBS后续不再进行低SOC唤醒，当车辆重新上电，车身控制器BCM则将低电量唤醒计数清零，车身控制器BCM重新通过LIN总线设置唤醒阈值。若高压系统自检故障或者动力电池SOC过低，或者电池管理系统BMS反馈电芯温度超过补电功能执行的区间，动力域控制器PCU通过CAN网络反馈不能补电原因，车身控制器BCM收到信号以后，通过LIN总线发送禁止蓄电池传感器IBS唤醒的命令，蓄电池传感器IBS后续不再执行低SOC唤醒功能。这样可以避免后续出现网络唤醒以后又无法补电造成蓄电池电量的浪费。同时当车辆重新上电时，车身控制器BCM将重新设置唤醒阈值同时清零补电次数。
如图3，总结来说，本实施例中，上述的蓄电池补电方法包括：
步骤S101，在整车下电后，车身控制器BCM将获取到的蓄电池传感器IBS发出的补电请求信号转发给动力域控制器PCU。
步骤S102，动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件。
具体来说，动力域控制器PCU通过硬线唤醒电池管理系统BMS和直流转换器DCDC，使电池管理系统BMS和直流转换器DCDC进行自检，并使电池管理系统BMS在自检通过后读取动力电池的剩余电量和电芯温度；
动力域控制器PCU根据其自身的自检结果、电池管理系统BMS的自检结果和直流转换器DCDC的自检结果、动力电池的剩余电量和电芯温度，判断整车是否满足补电条件；
若动力域控制器PCU自身的自检通过、电池管理系统BMS的自检通过和直流转换器DCDC的自检通过、动力电池的剩余电量超过预定电量且电芯温度位于预设温度范围内，则确定整车满足补电条件。
步骤S103，若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压。
步骤S104，控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电。
其中，预设时间可以根据需求设置。
动力域控制器PCU基于蓄电池的健康状态确定直流变换器DCDC的目标电压的预定对应关系，确定当前的蓄电池健康状态SOH_SUL对应的直流变换器DCDC的目标电压。
对补电时长做限制的目的在于，由于蓄电池的电量在后半程充电所需耗费的时间比前半程所耗费的时间更长，这会导致动力电池上电时间更长，由于动力电池在对蓄电池补电过程中不单纯只是蓄电池会造成动力电池的能耗，高压附件的上电也会造成动力电池的能耗，将对蓄电池的补电时长做了限制之后，使动力电池每次补电的时间能够固定，防止动力电池对蓄电池充电时长过长而导致动力电池馈电。
步骤S105，动力域控制器PCU每完成一次对蓄电池补电，则向车身控制器BCM发出补电完成信号。
步骤S106，车身控制器BCM基于接收到的补电完成信号，增加一次补电计数。
步骤S107，在对蓄电池的补电计数超过预定次数后，车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
具体来说，车身控制器BCM向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值设置为无效值的信号，使蓄电池传感器IBS无法再根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
步骤S108，若判断整车不满足补电条件，动力域控制器PCU向车身控制器BCM发送包含拒绝补电原因的拒绝补电信号。
步骤S109，车身控制器BCM基于接收到的拒绝补电信号，禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
具体来说，车身控制器BCM向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值设置为无效值的信号，使蓄电池传感器IBS无法再根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
步骤S110，在整车上电后，车身控制器BCM恢复允许蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
具体来说，车身控制器BCM向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值重新设置为预设值的信号，使蓄电池传感器IBS能够根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
利用上述方法，整车下电后，依托蓄电池传感器IBS在低功耗模式下持续监控蓄电池状态，而不是定期唤醒检测电压，可以在异常耗电或者停放时间过久造成低压蓄电池电量过低的情况下，蓄电池传感器IBS才主动唤醒网络，从而在整车下电状态下实现利用动力电池的电能对蓄电池的智能补电。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种蓄电池补电方法，其特征在于，包括：
在整车下电后，车身控制器BCM将获取到的蓄电池传感器IBS发出的补电请求信号转发给动力域控制器PCU；
动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件；
若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压；
控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电；
若判断整车不满足补电条件，动力域控制器PCU向车身控制器BCM发送包含拒绝补电原因的拒绝补电信号；
车身控制器BCM基于接收到的拒绝补电信号，禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号；
车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号的步骤包括：
向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值设置为无效值的信号，使蓄电池传感器IBS无法再根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
2.根据权利要求1所述的蓄电池补电方法，其特征在于，所述方法还包括：
动力域控制器PCU每完成一次对蓄电池补电，则向车身控制器BCM发出补电完成信号；
车身控制器BCM基于接收到的补电完成信号，增加一次补电计数；
在对蓄电池的补电计数超过预定次数后，车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
3.根据权利要求1所述的蓄电池补电方法，其特征在于，所述方法还包括：
在整车上电后，车身控制器BCM恢复允许蓄电池传感器IBS发出补电请求信号。
4.根据权利要求3所述的蓄电池补电方法，其特征在于，车身控制器BCM恢复允许蓄电池传感器IBS发出补电请求信号的步骤包括：
向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值重新设置为预设值的信号，使蓄电池传感器IBS能够根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
5.根据权利要求1所述的蓄电池补电方法，其特征在于，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件的步骤包括：
动力域控制器PCU通过硬线唤醒电池管理系统BMS和直流转换器DCDC，使电池管理系统BMS和直流转换器DCDC进行自检，并使电池管理系统BMS在自检通过后读取动力电池的剩余电量和电芯温度；
动力域控制器PCU根据其自身的自检结果、电池管理系统BMS的自检结果和直流转换器DCDC的自检结果、动力电池的剩余电量和电芯温度，判断整车是否满足补电条件；
若动力域控制器PCU自身的自检通过、电池管理系统BMS的自检通过和直流转换器DCDC的自检通过、动力电池的剩余电量超过预定电量且电芯温度位于预设温度范围内，则确定整车满足补电条件。
6.根据权利要求1所述的蓄电池补电方法，其特征在于，动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压的步骤包括：
动力域控制器PCU基于蓄电池的健康状态确定直流变换器DCDC的目标电压的预定对应关系，确定当前的蓄电池健康状态SOH_SUL对应的直流变换器DCDC的目标电压。
7.一种蓄电池补电系统，其特征在于，包括：
网关GW，蓄电池，蓄电池传感器IBS，车身控制器BCM，动力域控制器PCU，电池管理系统BMS，直流转换器DCDC；
蓄电池传感器IBS通过LIN通讯和车身控制器BCM连接，车身控制器BCM连接到网关GW的车身域网段，动力域控制器PCU、电池管理系统BMS和直流转换器DCDC分别连接到网关GW的动力域网段，电池管理系统BMS和直流转换器DCDC通过高压线束连接，直流转换器DCDC和蓄电池通过低压线束连接；
其中，整车下电后，蓄电池传感器IBS对蓄电池的电量进行检测以判断蓄电池是否需要补电，在判断蓄电池需要补电时，向车身控制器BCM发出补电请求信号；
车身控制器BCM将补电请求信号转发给动力域控制器PCU；
动力域控制器PCU根据补电请求信号，基于高压系统各控制器的自检结果、动力电池的电芯温度和剩余电量判断整车是否满足补电条件；
若判断整车满足补电条件，则动力域控制器PCU基于蓄电池健康状态SOH_SUL确定直流变换器DCDC的目标电压；
控制直流变换器DCDC利用动力电池的电能在预设时间内按照所述目标电压进行降压输出，为蓄电池补电；
若判断整车不满足补电条件，动力域控制器PCU向车身控制器BCM发送包含拒绝补电原因的拒绝补电信号；
车身控制器BCM基于接收到的拒绝补电信号，禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号；
车身控制器BCM禁止蓄电池传感器IBS发出补电请求信号的步骤包括：
向蓄电池传感器IBS发送将判断蓄电池是否需要补电的预设唤醒阈值的值设置为无效值的信号，使蓄电池传感器IBS无法再根据预设唤醒阈值判断蓄电池是否需要补电。
8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求7所述的蓄电池补电系统。
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