導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的1篇新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)探究，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

1前言

由于新能源汽車停放太久，車燈以及車門長時(shí)間不關(guān)，都會(huì)造成電池電量不足，從而使車輛不能發(fā)動(dòng)。在長時(shí)間的電力損耗中，如果是低壓的話，很可能會(huì)發(fā)生硫化反應(yīng)，因?yàn)榱蚧U會(huì)附著在電極上，阻礙了電子的傳導(dǎo)，導(dǎo)致蓄電池的電量下降［1-2］。當(dāng)前低電壓蓄電池出現(xiàn)缺電時(shí)，要用人工搭鐵來發(fā)動(dòng)汽車，如有較大的損傷，必須進(jìn)行低電壓的電池替換。低電壓的電池?fù)p耗會(huì)造成汽車不能正常工作。一些帶有充電功能的新能源汽車，會(huì)根據(jù)車輛本身的電壓來控制電池的電壓，為電池充電，在沒有考慮到車輛和乘客的安全的前提下，在維護(hù)過程中會(huì)危及維護(hù)人員的生命安全［3-4］。本文旨在研制一套安全的智能充電器系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用APP等相關(guān)的信息，對(duì)汽車低壓蓄電池進(jìn)行充放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車進(jìn)行遠(yuǎn)程智能補(bǔ)電，解決了低壓蓄電池虧電的問題，保證車輛的正常使用。

2新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)相關(guān)概述

2.1新能源汽車類型介紹混合動(dòng)力車既可以用電來驅(qū)動(dòng)，也可以用汽油來驅(qū)動(dòng)。在混合動(dòng)力車型中，插電式混動(dòng)是當(dāng)前新能源車的主要組成部分，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，將其分成三類：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合聯(lián)式。其中混聯(lián)混動(dòng)技術(shù)的需求是最大的，因?yàn)榛炻?lián)混動(dòng)結(jié)合了前后兩種優(yōu)勢，可以靈活地選擇各種工作方式，這在某些型號(hào)上已有一定的代表性，例如雷凌、卡羅拉，都使用了混聯(lián)技術(shù)。全電力汽車是完全依靠蓄電池來為其提供能量。由于其是一種最清潔、環(huán)保的新型能源車輛，其排放量達(dá)到了0。在汽車用蓄電池中，三元鋰和磷酸鐵鋰是最常用的兩種電池。磷酸鐵鋰因其優(yōu)異的高溫性能和低廉的價(jià)格而受到廣泛的歡迎，然而其在低溫度下的充電和放電性能卻不理想。但是三元鋰電池因?yàn)槠淞己玫哪秃芰Γ梢栽跇O低溫度下保持車輛的長壽命，因此其在市場上的發(fā)展前景非常廣闊，但是其生產(chǎn)工藝要求高、價(jià)格昂貴，所以一般都用于高檔電動(dòng)車，比如特斯拉的ModelS。目前，國產(chǎn)比亞迪和寧德時(shí)代都是這兩款電池的主要生產(chǎn)商。

2.2智能補(bǔ)電系統(tǒng)研究的主要瓶頸

2.2.1新能源汽車的能量損耗問題新能源汽車的能量損耗問題主要表現(xiàn)在能源消耗方面。串聯(lián)混合動(dòng)力車是完全用電驅(qū)動(dòng)的，燃油經(jīng)過引擎，經(jīng)過發(fā)電機(jī)，再到馬達(dá)，一步一步地傳輸，最終到達(dá)車輪；并聯(lián)混合動(dòng)力汽車有三種不同的驅(qū)動(dòng)方式，分別是純電動(dòng)、純油、油電三種。而混聯(lián)式轎車雖然具有前兩種優(yōu)勢，但是其總體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，技術(shù)含量也比較高。這些車型都可以降低燃油消耗，降低尾氣排放，但是從能源的角度來說，混動(dòng)車輛的功率系統(tǒng)越多、越復(fù)雜，其能耗也就越大。

2.2.2新能源汽車的電池問題電動(dòng)汽車的電池問題有三大類：電池安全、動(dòng)力電池技術(shù)、電池回收再利用。為了滿足政府的補(bǔ)貼要求，很多廠商都在追求更高的電池密度，從而延長了電動(dòng)車的使用壽命，但是這也造成了一系列的電動(dòng)車自燃事故。這是因?yàn)殡姵氐谋饶茉黾?，?dǎo)致電池的不穩(wěn)定，所以在被撞到的情況下，電池有可能會(huì)爆炸。這意味著如果單純提升電池的能源密度而不進(jìn)行技術(shù)上的突破，將很難解決電動(dòng)車的安全性問題。

2.3新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀目前，汽車蓄電池的電量不足，一般都是采取被動(dòng)輔助，在蓄電池不能啟動(dòng)的情況下，通過外部電源來給蓄電池充電，這個(gè)過程非常復(fù)雜，耗時(shí)耗力。目前，國內(nèi)外有關(guān)人士對(duì)蓄電池的防損技術(shù)進(jìn)行了深入的探討，并且也取得了一些專利［5-6］。如有學(xué)者利用電池的實(shí)時(shí)監(jiān)測蓄電池的電壓，在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電，而未注意到電池在充電時(shí)容易受到溫度等外部因素的干擾，以及在信息傳遞中產(chǎn)生的延遲問題，其結(jié)果是蓄電池的充放電率參差不齊，致使蓄電池的電池容量仍然不夠，或者只能在一定的時(shí)間內(nèi)保持其工作狀態(tài)，從而引起蓄電池的多次充電。無論使用的是被動(dòng)式的，還是根據(jù)電壓來判定蓄電池的電量，都無法對(duì)電池進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測，無法在電池沒有足夠的能量或者電壓的情況下給電池進(jìn)行補(bǔ)給，也無法確保電池每一次都能充滿，從而對(duì)DCDC和電池的壽命造成一定的損害。因此，基于新能源汽車蓄電池的智能防損系統(tǒng)是一項(xiàng)非常有意義的課題。

3新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)的必要性

3.1新能源汽車靜態(tài)電流靜態(tài)電流，也就是所謂的“暗流”、“靜流”，它是指當(dāng)汽車處于不使用狀態(tài)時(shí)，整個(gè)汽車處于休眠狀態(tài)時(shí)所消耗的電流P。電子控制系統(tǒng)用于保持座椅位置記憶、后視鏡位置記憶、娛樂系統(tǒng)播放記憶、空調(diào)風(fēng)向及速度。為了能迅速地解決汽車的故障，控制單元將故障的原因歸類到控制器中，并將其保存到控制器中。車輛的安全需要一些傳感器、照相機(jī)、記錄儀來保證車輛時(shí)刻處于監(jiān)控狀態(tài)。遙控比如遙控鎖車、開啟空調(diào)機(jī)等，以及與汽車有關(guān)的BCM、TBOX、AC等控制器都處于待機(jī)狀態(tài)。關(guān)于新型車輛專用故障數(shù)據(jù)的上傳，需按國家有關(guān)規(guī)定，及時(shí)上傳至國家或企業(yè)的監(jiān)測平臺(tái)。汽車的低電壓電池是自放電的，因?yàn)殡姵乇旧淼膬?nèi)部電阻會(huì)產(chǎn)生一定的自放電，如果不是長期儲(chǔ)存，可以忽略不計(jì)。由于電流的存在是不可避免的，所以很多工廠都會(huì)把靜態(tài)電流作為測試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)車輛的靜態(tài)電流進(jìn)行嚴(yán)格的控制。表1為吉利新能源汽車型號(hào)控制器的靜態(tài)電流分配表。

3.2網(wǎng)絡(luò)誤喚醒在某些特殊的環(huán)境中，有時(shí)會(huì)發(fā)生汽車處于斷電狀態(tài)，汽車的控制器會(huì)因?yàn)榻邮盏酵獠康母蓴_信號(hào)而被誤啟動(dòng)。綜合以上分析，新能源車的靜電流比常規(guī)汽車大，更易受到外部電磁干擾，停車時(shí)更易發(fā)生電力損耗。因此，針對(duì)汽車在停車時(shí)電池電量不足的問題，設(shè)計(jì)了一套能夠自動(dòng)監(jiān)測電池SOC并自動(dòng)給蓄電池充電的智能補(bǔ)充系統(tǒng)。

4新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)

新能源汽車智能補(bǔ)電系統(tǒng)包括三個(gè)主要模塊：車輛端、云平臺(tái)和用戶端。汽車終端由車載終端、VCU、BMS、動(dòng)力電池、高壓配電箱、直流-直流、低壓蓄電池組成，車載終端主要負(fù)責(zé)收集汽車CAN網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)部件的數(shù)據(jù)，如低壓蓄電池的電壓等，通過車載終端的無線通信模塊將資料傳輸至云平臺(tái)，再從云端平臺(tái)接收到充電命令。VCU是整個(gè)車輛的控制大腦，在監(jiān)控整個(gè)車輛的安全性的同時(shí)，完成對(duì)充電命令的傳輸；BMS是一個(gè)電力電池的管理系統(tǒng)，它在監(jiān)控蓄電池安全性的前提下，完成對(duì)充電命令的傳輸；蓄電池是車輛的動(dòng)力供應(yīng)樞紐，向高壓配電盒供電，為各個(gè)部件供電；高壓配電盒將電力電池的電能合理地分配到各部件；DC將高壓DC轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷篋C，為低電壓的蓄電池充電；在向使用的低壓設(shè)備提供電力的同時(shí)，低電壓的電池接受動(dòng)力電池的充電。通過對(duì)汽車CAN的分析，可以對(duì)汽車的缺電量進(jìn)行判斷，并與用戶、車端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。用戶端主要是應(yīng)用程序、微信公眾號(hào)等，用戶可以自行操作，圖1所示為智能補(bǔ)電系統(tǒng)的框架。

4.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由蓄電池能量管理控制器、電池管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)BMS組成。蓄電池能量管理控制器由CAN網(wǎng)連接VCU、BMS、DCDC。該電源由高壓線路連接到DCDC的輸入，DCDC的接地和負(fù)電極連接，蓄電池的負(fù)極上裝有一個(gè)電流感應(yīng)器，整個(gè)電路的總體構(gòu)造見圖2。蓄電瓶負(fù)極安裝有電流傳感器，可對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，并將該電壓信號(hào)與蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)連接，從而實(shí)現(xiàn)蓄電池容量的計(jì)量。蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量控制系統(tǒng)使用安時(shí)積分法進(jìn)行容量的計(jì)算，安時(shí)積分法是一種常用且有效的估計(jì)方法。

4.2系統(tǒng)工作流程在停車休息期間，由裝有電流的傳感器對(duì)電池進(jìn)行即時(shí)的檢測，由安時(shí)積分方法對(duì)電池進(jìn)行功率的估算。當(dāng)電池容量小于安全閾值時(shí)，由VCU發(fā)出高電平的叫醒VCU，VCU對(duì)CAN網(wǎng)中的BMS和DCDC進(jìn)行激活。電池電量管理控制器將電池電量信息及電池信息BMS、DCDC將電池的狀況信息通過CAN網(wǎng)傳輸至VCU，當(dāng)電池電量小于安全臨界點(diǎn)時(shí)，電池未發(fā)生任何問題，電池可釋放，DCDC已就緒，VCU將開始充電命令發(fā)至DCDC。DCDC的充電器在充滿100%或不能放電或者DCDC沒有做好的情況下，DCDC的充電器就會(huì)被切斷。另外，根據(jù)蓄電池的電壓區(qū)間，可以決定蓄電池的電壓等級(jí)，從而決定蓄電池的起動(dòng)和充電。

4.3智能補(bǔ)電系統(tǒng)用戶端研究用戶端主要是APP和微信公眾號(hào)，通過購買和注冊賬號(hào)來實(shí)現(xiàn)汽車和賬號(hào)的綁定。在檢測到電池電壓低于設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告，并根據(jù)不同的情況將其劃分為七種情形，如圖4所示。

4.4智能補(bǔ)電系統(tǒng)車端研究為了實(shí)現(xiàn)新能源汽車生命周期的實(shí)時(shí)監(jiān)控，必須安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置。汽車監(jiān)控終端是車輛監(jiān)控的核心部分，其功能是對(duì)車輛CAN總線內(nèi)車輛的動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、分析，并將其上傳到云端平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與車輛零部件和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換。在采集數(shù)據(jù)的過程中，不僅要采集整車數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)據(jù)、燃料電池?cái)?shù)據(jù)、發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)、極值數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)，同時(shí)采集低壓蓄電池?cái)?shù)據(jù)、車門數(shù)據(jù)、車燈數(shù)據(jù)。目前，車載終端的采集協(xié)議分為國家標(biāo)準(zhǔn)+企標(biāo)定制和全企標(biāo)定制，每個(gè)廠家都可以自行選擇相應(yīng)的采集協(xié)議，不過由于新能源車的相關(guān)規(guī)定，必須要將數(shù)據(jù)上傳到國家和當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)管平臺(tái)，因此使用全企標(biāo)自定義協(xié)議采集數(shù)據(jù)的方式就需要企業(yè)云平臺(tái)將自定義協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成國標(biāo)協(xié)議數(shù)據(jù)。汽車終端可分為單機(jī)和一體化兩種，單一的車載終端只能采集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)交互，而集成的車載終端則可以實(shí)現(xiàn)車機(jī)、儀表、網(wǎng)關(guān)等多種功能，車企可根據(jù)需求使用不同的車載終端。車載終端會(huì)定時(shí)叫醒汽車的各個(gè)部件，在啟動(dòng)后，VCU和BMS會(huì)對(duì)整車和電池進(jìn)行安全檢查，在保證安全的情況下，BMS會(huì)對(duì)電池進(jìn)行充電。直流電壓通過高壓配電柜向DCDC輸出，通過DC-DC將高壓DC轉(zhuǎn)換為低電壓DC，為低壓蓄電池進(jìn)行充電。

4.5智能補(bǔ)電系統(tǒng)云平臺(tái)研究云計(jì)算是監(jiān)控的核心部分，其功能包括電力不足報(bào)警、車載終端喚醒、指令發(fā)布。汽車的電池狀態(tài)、整車故障狀態(tài)、動(dòng)力電池狀態(tài)、鑰匙狀態(tài)等都是由云平臺(tái)提供的，并云平臺(tái)可對(duì)每一種信息進(jìn)行判定，以確定是否符合設(shè)定的充電規(guī)則。在滿足預(yù)定充電規(guī)則的情況下，將相應(yīng)的報(bào)警指示發(fā)送給用戶終端，云臺(tái)接收由使用者端發(fā)出的警告命令所發(fā)出的授權(quán)命令，再通過授權(quán)命令遙控喚醒車上的終端，喚醒車上的所有零件，最后完成對(duì)車輛的充電命令。

5結(jié)語

通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車低壓蓄電池的遠(yuǎn)距離、定時(shí)監(jiān)測，有利于智能充電，預(yù)防低壓蓄電池的漏電，保障汽車的正常使用，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類汽車的低壓蓄電池的統(tǒng)一管理。只有得到用戶的許可，才會(huì)發(fā)出電力補(bǔ)充命令，從而避免了高壓的安全事故。

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作者:張濤 單位:培黎職業(yè)學(xué)院