CN116470628A - 一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法 Download PDF

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金庭鑫
李蒙娜
刘斌
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Abstract

本发明提供了一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，能够检测蓄电池亏电的原因并且在蓄电池亏电时开启动力电池的蓄电池补电功能，保证蓄电池的电量能够供给整车的各控制器使用，同时尽可能少消耗动力电池电量，从而保证车辆正常使用，提升用户的用车体验。该方法包括：用户对整车主动下电后，每经过一间隔时长即唤醒一次整车CAN网络，使整车CAN网络对蓄电池的剩余SOC进行检测，并确定整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流；在整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流满足预设耗电条件且蓄电池的剩余SOC满足预设充电条件时，控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电。

Description

一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种混合动力汽车亏电控制方法。
背景技术
随着汽车电动化和智能化的发展，汽车搭载的控制器数量越来越多。相比于传统燃油汽车，电动汽车或混合动力汽车增加了电机控制单元、电池控制单元、充电机控制单元、高低压转化单元等控制单元，整车的低压耗电需求明显增大。如今，汽车上大多数控制器是通过12V蓄电池供电，整车的静态电耗不断增加，增加了蓄电池亏电的风险。整车控制器数量的增加以及通讯网络复杂程度的增加，增加了网络不休眠的风险，这同样也会增加蓄电池亏电的风险。
针对混合动力汽车或者电动车的蓄电池亏电问题，一种解决方案是使用动力电池给蓄电池供电，以保证蓄电池的电压不低于正常工作电压，这就需要整车控制器周期性的唤醒和工作。专利CN113131579 A-蓄电池充电方法、装置及计算机可读存储介质中，介绍了一种蓄电池的充电方法，控制器按照一固定周期唤醒或者按照动态周期唤醒，检测蓄电池的SOC，如果SOC过低，则控制动力电池给蓄电池充电。其中，动态周期的计算使用了剩余可用SOC除以暗电流大小的方法。
现有的给蓄电池充电方面具有一定的可操作性，但已有方案普遍存在三个方面的不足：（1）车辆实际运行过程中，暗电流大小无法获得，且暗电流大小可能因为某些控制器不休眠变化波动大；（2）现有技术未提及蓄电池亏电原因的识别，而蓄电池亏电原因不同可能采取的控制方法以及人机交互的设计方法都有差异；（3）现有技术未提及充电的充电上限限制，容易导致动力电池电量损耗大，甚至严重时可能损伤动力电池。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的提出一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，能够检测蓄电池亏电的原因并且在蓄电池亏电时开启动力电池的蓄电池补电功能，保证蓄电池的电量能够供给整车的各控制器使用，同时尽可能少消耗动力电池电量，从而保证车辆正常使用，提升用户的用车体验。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，包括：
用户对整车主动下电后，每经过一间隔时长即唤醒一次整车CAN网络，使整车CAN网络对蓄电池的剩余SOC进行检测，并确定整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流；
在整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流满足预设耗电条件且蓄电池的剩余SOC满足预设充电条件时，控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电；其中，
用户对整车主动下电后首次唤醒整车CAN网络的间隔时长为固定时长；
用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长均为不定时长；每一个不定时长的具体数值是根据前一次唤醒整车CAN网络后检测到的剩余SOC、整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流和预设SOC阈值确定的。
优选地，对于用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长，各间隔时长与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈正相关关系，各间隔时长与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流呈负相关关系。
优选地，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长呈负相关关系；
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与本次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈正相关关系；
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈负相关关系；
其中，在整车CAN网络为在整车下电后的首次唤醒时，上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC为第一预设SOC，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长为预设时长。
优选地，在对蓄电池充电后，所述方法还包括：
若蓄电池的剩余SOC的增加量大于预设值、对蓄电池的充电时长大于预设时长或整车动力电池的电量低于预设电量，则退出对蓄电池充电。
优选地，在控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电的步骤之前，所述方法还包括：
判断整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数是否大于或等于第三预设次数；
若小于第三预设次数，则执行控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电的步骤。
优选地，若整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数大于或等于第三预设次数，所述方法还包括：
不再控制整车高压回路上电，以禁止整车动力电池为蓄电池充电。
优选地，若整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数大于或等于第三预设次数，所述方法还包括：
向预先建立通讯的移动终端发送提醒用户蓄电池亏电相关的提示信息。
优选地，唤醒整车CAN网络的步骤和控制整车高压回路上电的步骤由整车同一控制单元进行控制；或，
唤醒整车CAN网络的步骤和控制整车高压回路上电的步骤由整车上两个独立的控制单元分别进行控制。
优选地，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流满足预设耗电条件且蓄电池的剩余SOC满足预设充电条件的具体内容为：
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流小于预设电流值且蓄电池的剩余SOC小于第二预设SOC。
优选地，所述方法还包括：
判断在本个用车间隔内蓄电池消耗电流大于或等于预设电流值的总次数是否大于第一预设次数或在本个用车间隔内蓄电池消耗电流连续大于或等于预设电流值的总次数是否大于第二预设次数；
若大于第一预设次数或大于第二预设次数，则确定本个用车间隔内车辆的暗电流消耗异常，向预先建立通讯的移动终端发送提醒用户车辆暗电流消耗异常的提示信息。
本发明的有益效果为：
能够完整的执行蓄电池亏电时的检测-补充电量-程序退出等过程，保证车辆不会出现蓄电池亏电而无法工作。本方案基于蓄电池的剩余SOC的动态消耗来动态设置唤醒整车CAN网络的间隔时长，减少整车CAN网络唤醒对蓄电池的电量消耗，该技术手段可操作性强；同时，本申请上述方案利用蓄电池的剩余电量来对整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流进行确定，解决了暗电流无法在线检测的问题，能够保证该控制方法顺利执行的同时尽最大程度减少对蓄电池低压电的消耗。此外，作为优化，本方案中蓄电池充电次数的触发条件和整车CAN网络唤醒后暗电流消耗超过预设电流的次数达成后通过手机APP与用户交互，能够防止动力电池电量消耗过多，给用户温馨提醒，提升用户的用车体验。
附图说明
图1是本申请实施例提供的汽车蓄电池充电过程的流程图；
图2是本申请实施例中蓄电池补电执行过程的控制流程图；
图3是本申请实施例提供的混合动力汽车蓄电池防亏电补偿控制系统示意图。
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做出创造性劳动的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。
本申请的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”等（如果存在） 是用于区分类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或者先后次序。
下面结合附图和实施例对本发明展开详细描述。
结合图1，本实施例提供了一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，该方法具体为：
车辆上电子控制单元（一般为车身控制单元306）记录用户主动控制整车下电时刻蓄电池303的电量SOC0，设置一计时模块，记录此时的时间t0，从用户主动控制整车下电时刻开始计算，间隔T1时间后，控制整车CAN网络唤醒（即控制整车上电，不同于用户主动控制整车上电），检测蓄电池303的剩余SOC。
作为一种可能的实施方式，可设置T1为2小时，这种实施方式设置的时间间隔不长，主要是防止因为异常原因整车仍有控制器工作而消耗电量至安全工作电量以下。该设置时间不影响后续的间隔时间。
计算T1间隔内蓄电池消耗电流，
I1=(SOC1-SOC0)*Q/T1
其中，Q为蓄电池303的额定电量，针对某固定车型，该值为固定值，T1设置为标定值，SOC1为在整车下电后第一次唤醒整车CAN网络时所检测到的蓄电池303的剩余SOC，SOC0为预设标定值。
在这种实施方式下，可以通过蓄电池303的剩余SOC下降的多少来计算在用户主动对整车下电期间的耗电量，从而去判断蓄电池303的剩余SOC的降低是否属于正常暗电流范围，方法如下。
结合该公式来看，可以确定，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长呈负相关关系；整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与本次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池303的剩余SOC呈正相关关系；整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池303的剩余SOC呈负相关关系。
判断T1间隔内蓄电池平均消耗电流是否为正常值，如果I1＜I0+I_offset，则认为该段时间内蓄电池303的剩余SOC下降是正常的，是整车各控制因为记忆数据等功能需要而消耗一定的电量。而如果I1＞I0+I_offset，则认为该段时间内蓄电池303的剩余SOC是非正常下降，除了正常的控制器暗电流存在外，还有可能存在某些控制器未休眠或电器电路故障的情况，这种暗电流识别方法可为下述的人机交互信息提供依据。该方法的理论依据为，控制器正常工作时的电流或者电器电路故障导致的电流消耗要远大于正常情况下的暗电流值。此处，I0设置为车辆的静态暗电流大小，针对固定车辆，该值是相对固定值，I_offset为标定量，作为参考，可标定为20~30mA。
如果此时蓄电池303的剩余SOC小于第二预设SOC，则执行利用动力电池301为蓄电池303充电的动作；如果此时蓄电池303的剩余SOC大于或等于第二预设SOC，则电子控制单元控制整车下电（不同于用户主动控制整车下电，即控制整车CAN网络主动进入休眠状态），记录时间t2，并计算第二次整车网络唤醒的间隔时长T2，其中，该间隔时长T2的计算公式为：
T2=（SOC1-SOC阈值）/I1
即整车CAN 网络第二次唤醒之前的间隔时长T2是根据整车CAN网络在第一次唤醒后蓄电池303的耗电情况统计的。依此迭代可以确定，整车CAN网络在第N次唤醒之前的间隔时长（具体是整车CAN网络在第N次唤醒之前最近的一个间隔时长）根据整车CAN网络在第N-1次唤醒前的这一间隔时长内的蓄电池消耗电流和整车CAN网络在第N-1次唤醒后蓄电池303的剩余SOC计算获得。SOC阈值设置为蓄电池303的安全工作电压下限，可等于充电阈值。
第二次唤醒后，检测蓄电池303的剩余SOC的值SOC2，同样，如果SOC2小于第二预设SOC，则执行利用动力电池301为蓄电池303充电的动作；如果SOC2大于或等于第二预设SOC，则整车控制单元307控制整车下电，再次计算第三次唤醒整车CAN网络的间隔时长T3。
依此迭代，进行蓄电池303的剩余SOC的不断检测和按需充电动作，直到满足蓄电池303补电终止的条件，结束蓄电池303补充电量的操作。
基于上述公式，可以总结出，用户对整车主动下电后首次唤醒整车CAN网络的间隔时长为固定时长；用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长均为不定时长；每一个不定时长的具体数值是根据前一次唤醒整车CAN网络后检测到的剩余SOC、整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流和预设SOC阈值确定的。并且，对于用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长，各间隔时长与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池303的剩余SOC呈正相关关系，各间隔时长与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流呈负相关关系。
如图2，为了实现上述对蓄电池亏电补偿，需要：
建立车身控制单元306与整车控制单元307的通讯关系，这两个控制单元通过CAN总线交互。
车身控制单元306向整车控制单元307接发送“请求充电”指令。
在收到车身控制单元发生的蓄电池充电请求时，整车控制单元307需要检测此时动力电池的状态、其他控制单元的状态是否处于满足充电的条件。
作为一种可能实施方式，整车控制单元307通过CAN通信接收动力电池单元304、高低压转换单元302等的状态信息，涉及的控制单元包括但不限于动力电池控制单元304、DCDC控制单元305。
整车控制单元307需要判断的条件包括但不限于以下三点：（1）各控制单元无明显故障报出；（2）动力电池系统无故障；（3）动力电池电量处于安全值以上。在满足以上条件时，整车控制单元307发出指令，闭合电池继电器且发出DCDC工作指令。此时，蓄电池303的充电动作开始执行。
在执行蓄电池303充电的操作过程中，整车控制单元实时检测以下三个条件：（1）蓄电池303的剩余SOC的增加量大于预设值C1；（2）补电时间大于预设时长C2分钟；（3）动力电池301电量低于预设电流C3。其中，C1、C2和C3均为标定值。当满足以上3个条件中的任何一个，单次的充电流程结束。C1 的设置一般与蓄电池303的充电阈值相关联，作为一种可选择的实施方式，需保证C1+充电阈值＜95%，防止过充损坏蓄电池。
C2的设置一般取决于充电速度，可根据试验测试结果标定，作为参考，C2可设置为15~30。
C3的设置与动力电池301的参数和整车控制策略相关，该值设置的比动力电池301的安全值高，作为参考，可设置C的范围为18%~20。
本实施例中，还可以实现在识别到蓄电池303亏电后的人机交互控制，该过程具体包括：
设置一计数器，计算平均消耗电流I超过正常消耗阈值的次数N_I，所谓的正常消耗阈值=I0+I_offset。
设置另一计数器，计算本个用车间隔内（即用户主动下电和用户下次主动上电之间的间隔时长）的蓄电池303充电次数N_C。
当平均消耗电流I连续超过正常阈值的次数达到第一预设次数N1次或者N_I大于第二预设次数N2，则设置触发人机交互事件，则车辆后台整车控制单元通过云平台向手机APP发送提示消息，提醒用户“低压用电消耗异常，请维修检查”的提示。其中，这两类情况都表征车辆下电期间的暗电流表现异常，此时车辆的正常使用可能没有问题，但是出于安全考虑，满足这两类条件时，触发人机交互事件。N1和N2均为标定值，N2大于N1。通过实施的方式，能够避免动力电池301一直给蓄电池303充电，导致动力电池301亏电或者纯电行驶里程出现下掉异常。上述N_I和N_C在用户主动启动车辆时清零。
如果在一个用车间隔内蓄电池303的充电次数N_C大于第三预设次数N3，同样设置触发人机交互事件，车辆后台整车控制单元通过云平台向手机APP发送提示消息，提醒用户“蓄电池303电量低，请及时起动运行车辆”的提示。第三预设次数N3设置为标定值，第三预设次数N3大于第二预设次数N2。
参见图3，本申请实施例还提供了一种实现上述混合动力汽车蓄电池防亏电补偿控制的系统，所述系统包括：
混合动力系统，包括用于输出电能的动力电池301、高低压转换单元（DCDC）和蓄电池303等，这是混合动力动力系统的基本构成。蓄电池303用于低压用电负载的供电，本发明实施例中，蓄电池303需具备电压传感器，用于计算蓄电池303的剩余SOC。
高低压转换单元（DCDC），用于将某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源，本发明实例中将动力电池的电能传输给蓄电池303。
动力电池控制单元304，用于控制动力电池301的唤醒、休眠及与其他控制单元的通讯工作。
DCDC控制单元305，用于控制高低压转换单元302的开启、关闭等。
车身控制单元306，除控制混合动力汽车上车门、座椅等硬件外，在本发明实施例中用于检测蓄电池的剩余SOC。
整车控制单元307，用于控制整车的唤醒、休眠、高压上下电等，该控制单元可协调控制DCDC控制单元305、动力电池控制单元304等。
其他控制单元308，与混合动力汽车相关的控制单元，比如车机控制单元，用于控制混合动力汽车的显示以及与后台/云平台等的信息传输。
通过实施上述技术方案，可以看出本实施例提供方法，实现了汽车蓄电池303亏电原因识别和亏电补偿，能够完整的执行蓄电池303亏电时的检测-补充电量-程序退出等过程，保证车辆不会出现蓄电池303亏电而无法工作。该发明实施例提出的基于蓄电池303剩余SOC的动态消耗设置动态唤醒时间的方法，可操作性强，解决了暗电流无法在线检测的问题，能够保证该控制方法顺利执行的同时尽最大程度减少低压电的消耗。作为优化，该发明实施例提出的触发条件达成后通过手机APP与用户交互的控制方法，能够防止动力电池301的电量消耗过多，给用户温馨提醒，提升用户的用车体验。
本申请实施例上述方法，具备智能和安全给蓄电池303充电的效果。一方面，本发明实施例中唤醒周期的计算能够根据车辆实时电流消耗动态调整，降低能耗；另一方面，通过实时监控平均消耗电流的变化，按需触发人机交互事件，达到更加安全和提升用户体验的效果。同时，在实际应用过程中，尽管下电期间动力电池301消耗电量给蓄电池303充电，但该方法能够保证动力电池301的电量安全和里程受影响小。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，包括：
用户对整车主动下电后，每经过一间隔时长即唤醒一次整车CAN网络，使整车CAN网络对蓄电池的剩余SOC进行检测，并确定整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流；
在整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流满足预设耗电条件且蓄电池的剩余SOC满足预设充电条件时，控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电；其中，
用户对整车主动下电后首次唤醒整车CAN网络的间隔时长为固定时长；
用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长均为不定时长；每一个不定时长的具体数值是根据前一次唤醒整车CAN网络后检测到的剩余SOC、整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流和预设SOC阈值确定的。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，对于用户对整车主动下电后第二次及之后每次唤醒整车CAN网络的间隔时长，各间隔时长与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈正相关关系，各间隔时长与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内确定的蓄电池消耗电流呈负相关关系。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长呈负相关关系；
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与本次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈正相关关系；
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流与上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC呈负相关关系；
其中，在整车CAN网络为在整车下电后的首次唤醒时，上一次唤醒整车CAN网络时检测到的蓄电池的剩余SOC为第一预设SOC，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长为预设时长。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，在对蓄电池充电后，所述方法还包括：
若蓄电池的剩余SOC的增加量大于预设值、对蓄电池的充电时长大于预设时长或整车动力电池的电量低于预设电量，则退出对蓄电池充电。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，在控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电的步骤之前，所述方法还包括：
判断整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数是否大于或等于第三预设次数；
若小于第三预设次数，则执行控制整车高压回路上电，使整车动力电池为蓄电池充电的步骤。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，若整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数大于或等于第三预设次数，所述方法还包括：
不再控制整车高压回路上电，以禁止整车动力电池为蓄电池充电。
7.根据权利要求6所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，若整车动力电池在本个用车间隔内为蓄电池的充电次数大于或等于第三预设次数，所述方法还包括：
向预先建立通讯的移动终端发送提醒用户蓄电池亏电相关的提示信息。
8.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，唤醒整车CAN网络的步骤和控制整车高压回路上电的步骤由整车同一控制单元进行控制；或，
唤醒整车CAN网络的步骤和控制整车高压回路上电的步骤由整车上两个独立的控制单元分别进行控制。
9.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流满足预设耗电条件且蓄电池的剩余SOC满足预设充电条件的具体内容为：
整车CAN网络在前一次唤醒前的间隔时长内的蓄电池消耗电流小于预设电流值且蓄电池的剩余SOC小于第二预设SOC。
10.根据权利要求1所述的混合动力汽车蓄电池亏电补偿控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断在本个用车间隔内蓄电池消耗电流大于或等于预设电流值的总次数是否大于第一预设次数或在本个用车间隔内蓄电池消耗电流连续大于或等于预设电流值的总次数是否大于第二预设次数；
若大于第一预设次数或大于第二预设次数，则确定本个用车间隔内车辆的暗电流消耗异常，向预先建立通讯的移动终端发送提醒用户车辆暗电流消耗异常的提示信息。
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