一种新能源汽车蓄电瓶智能防亏电系统设计*

曹冬梅，黄海龙，陈林林，汤瑞生，蔡欣荣

一种新能源汽车蓄电瓶智能防亏电系统设计*

曹冬梅，黄海龙，陈林林，汤瑞生，蔡欣荣

（成都工业学院，四川 成都 611730）

针对新能源汽车较传统燃油车有更多的常电控制器，而引起的长时间停放容易造成蓄电瓶亏电，车辆无法启动的问题，文章提出了一种蓄电瓶智能防亏电系统，该系统可以自动检测蓄电瓶电流，运用安时积分实时计算蓄电瓶电量，电量不足时启动车辆为蓄电瓶补电并实现满电停充，从而实现蓄电瓶的智能防亏电。

新能源汽车；蓄电瓶；电量

引言

调查显示，汽车蓄电甁“没电了”的原因90%以上均是放任蓄电甁电量亏进而未采取任何措施所引起，如城市开车走走停停启动频繁、停车时未关大灯或车内电器以及车辆长时间停放不用等。也许你细心从来不会发生这些问题，但一般蓄电瓶的使用寿命一般在2-3年，有时仅靠目测来判断电池电量既不方便不可靠，我们无法预测电池什么时候会出故障或报废，一旦出现问题却会引起大麻烦，给驾驶者带来诸多不便。

随着能源危机的加剧和环境污染的日趋严重，新能源电动车以其节能环保的突出优势，越来越受到汽车厂商和消费者的重视[1]。然而新能源汽车较传统燃油车增加了更多的常电控制器，例如微控制单元MCU、电池管理系统BMS、车载终端TBOX、整车控制器VCU等，长时间停放，电动车更容易出现蓄电瓶亏电，车辆无法启动的状况。本文以新能源汽车蓄电瓶电量为研究对象，通过实时检测和计算蓄电瓶电量，设计一个智能防亏电系统。

1 现状分析

目前针对汽车的蓄电瓶亏电主要采用的被动帮电的方式解决，即蓄电瓶亏电无法启动后，使用外部电源为蓄电瓶帮电，再启动车辆为蓄电瓶充电，该方法操作比较繁琐，费时费力。有研究者对蓄电瓶防亏电进行了研究和设计如专利“一种汽车电瓶防亏电智能系统”[2]和“一种预防蓄电池亏电的控制系统和控制方法”[3]等专利均通过实时检测蓄电瓶电压，在亏电状态下按固定时间进行充电，没有考虑充电过程中易受温度等外界因素影响，也未考虑检测误差与信息传递时出现的时滞问题，造成蓄电瓶实际充电量不同，形成蓄电瓶电量仍不足或仅够维持较短时间的正常工作的情况，继而造成蓄电瓶反复充电问题。

不管是目前所采用的主流被动帮电方法，或者是通过电压判断电池电量高低后进行补电，这些方式都不能实时监测蓄电瓶状态，无法在蓄电瓶电量或电压较低时提前为蓄电瓶补电，还可能会出现亏电或电量高时进行补电，也无法确保蓄电瓶每次充电均充满，这就会造成直流转直流电源交换器DCDC频繁启动，影响DCDC和蓄电瓶的寿命。而新能源汽车蓄电瓶面临着更容易亏电的问题，所以针对新能源汽车蓄电瓶的智能防亏电系统具有较大的研究和开发价值。

2 系统方案设计

2.1 系统结构

系统主要包括蓄电瓶能量管理控制器、蓄电瓶、电流传感器、直流转直流电源交换器DCDC、动力电池、整车控制器VCU、电池管理系统BMS。蓄电瓶能量管理控制器、VCU、BMS、DCDC通过CAN网络相连。动力电池通过高压线与DCDC输入端相连，DCDC地输出端与蓄电瓶正负极相连，蓄电瓶负极安装电流传感器，系统整体结构示意图如图1所示。

图1 系统结构示意图

2.2 系统工作流程

停车休眠状态时，所安装的电流传感器将实时采集蓄电瓶电流，蓄电池能量管理控制器则通过安时积分法计算蓄电瓶电量，如果低于安全阈值则输出高电平唤醒VCU，VCU发送网络管理报文，唤醒CAN网络上BMS和DCDC。蓄电瓶能量管理控制器将蓄电瓶电量信息、BMS将动力电池的信息、DCDC将其状态信息通过CAN网络发送给VCU，若蓄电瓶电量低于安全阈值，动力电池无故障允许放电，DCDC准备好，VCU则向DCDC发送启动充电指令。当蓄电瓶电量为100%或动力电池不允许放电或DCDC未准备好，则停止DCDC充电，系统主要工作流程如图2所示。此外还可通过蓄电瓶的电压范围，确定蓄电瓶的电压平台，以确定蓄电瓶启动充电的电压值。

图2 系统工作流程图

3 结语

新能源汽车较传统燃油车有更突出的蓄电瓶亏电问题，本文在对新能源汽车蓄电瓶目前所使用的防亏电方式以及防亏电系统的发展现状进行研究的基础上，提出了新能源汽车蓄电瓶智能防亏电系统设计方案，该方案能够自动检测蓄电瓶电流，实时计算蓄电瓶的电量，自动识别蓄电瓶电压平台，蓄电瓶电压或电量过低时，启动车辆为蓄电瓶补电并根据充电电流、电瓶电量判断蓄电瓶是否满电，若满电则自动停止补电，能够有效解决新能源汽车蓄电瓶亏电问题。

[1] 陈向国.新能源汽车市场整体向好[J].节能与环保,2020(Z1):24-25.

[2] 陈俊兵,盛旺,李建刚,陈一军.一种汽车电瓶防亏电智能系统.中国, CN106114232A[P]. 2016.

[3] 刘方勇;李剑波;王尚俊;吴江平.一种预防蓄电池亏电的控制系统和控制方法.中国,CN108081983A[P].2017.

[4] 徐尖峰,张颖,甄玉,曹久鹤.基于安时积分法的电池SOC估算[J].汽车实用技术,2018(18):9-11+23.

A New Energy Vehicle Battery Intelligent Anti-loss System Design*

Cao Dongmei, Huang Hailong, Chen Linlin, Tang Ruisheng, Cai Xinrong

( Chengdu Technological University, Sichuan Chengdu 611730 )

Compared with traditional fuel vehicles, new energy vehicles have more constant-electric controllers, which may cause the battery to lose power and the vehicle cannot start. This paper presents an intelligent battery power loss prevention system, which can automatically detect the battery current and calculate the battery power by ampere-hour integration in real time. When the battery is low, start the vehicle to recharge the battery and stop charging when the battery is full. So as to prevent the battery from losing power intelligently.

New energy vehicle; Battery; Electricquantity

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.04.003

U469.7

A

1671-7988(2021)04-09-02

U469.7

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1671-7988(2021)04-09-02

曹冬梅（1989—），女，硕士，助教，就职于成都工业学院。研究方向：电机控制。

四川省大学生创新创业训练计划项目（编号：S202011116081）。