【摘" 要】隨著新能源商用車(chē)的發(fā)展，動(dòng)力電池保溫措施顯得尤為重要?，F(xiàn)有的保溫策略缺乏智能控制，無(wú)法根據(jù)電池的實(shí)際狀態(tài)和環(huán)境條件實(shí)時(shí)調(diào)整保溫方式和保溫時(shí)間，可能導(dǎo)致能源浪費(fèi)或電池過(guò)熱等問(wèn)題。文章設(shè)計(jì)一種動(dòng)力電池柴暖保溫系統(tǒng)，通過(guò)BCM、BMS和VCU協(xié)同工作控制柴暖加熱控制器和水泵的工作，使得在低溫環(huán)境下動(dòng)力電池處于合適的溫度區(qū)間，減少因溫度變化引起的電池性能下降，從而提高整個(gè)車(chē)輛的性能和安全。

【關(guān)鍵詞】柴暖保溫；車(chē)身域控制器；整車(chē)控制器；柴暖加熱控制器

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（2025）03-0048-04

Design of Diesel Heating and Insulation Control System for Commercial Vehicle Power Battery

【Abstract】With the development of new energy commercial vehicles，power battery insulation measures are particularly important. The existing insulation strategy lacks intelligent control，and can not adjust the insulation method and insulation time in real time according to the actual state of the battery and environmental conditions，which may lead to energy waste or battery overheating. In this paper，a kind of power battery thermal insulation system is designed. BCM，BMS and VCU work together to control the heating controller and water pump to make the power battery in a suitable temperature range under low temperature environment，reduce the deterioration of battery performance caused by temperature change，and thus improve the performance and safety of the whole vehicle.

【Key words】wood heating and insulation；body area controller；vehicle controller；wood heating controller

隨著新能源技術(shù)的持續(xù)演進(jìn)，愈來(lái)愈多的商用車(chē)開(kāi)始將新能源電池當(dāng)作動(dòng)力源。然而，鑒于新能源汽車(chē)的動(dòng)力電池通常對(duì)溫度極為敏感，在冬季的低溫環(huán)境中，動(dòng)力電池的效能往往會(huì)遭受影響，通常在-20℃以下，續(xù)航里程便會(huì)有顯著的縮減，故而動(dòng)力電池保溫系統(tǒng)對(duì)于低溫環(huán)境下動(dòng)力電池的性能有著極大的提升作用[1-2]。

現(xiàn)存的動(dòng)力電池保溫方案，其一為給動(dòng)力電池組選取保溫性能良好的材料，例如保溫泡沫或者保溫棉，以降低外界低溫對(duì)電池的影響[3]，同時(shí)維持電池組周邊的密封性，防止冷空氣侵入，此種方式的優(yōu)勢(shì)在于成本低廉、操作簡(jiǎn)便，然而其缺陷是保溫效果不夠穩(wěn)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋰電池內(nèi)部的溫度均勻；其二是在行車(chē)或者充電的過(guò)程中對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行PTC加熱，并且避免在極度寒冷的條件下進(jìn)行充電，以免影響電池性能，不過(guò)這種方式的應(yīng)用場(chǎng)景較為固定，當(dāng)車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間停放于嚴(yán)寒環(huán)境下時(shí)，電池?zé)o法得到加熱，進(jìn)而致使電池性能降低[4-5]。

為化解現(xiàn)有動(dòng)力電池保溫系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種智能化、高效能的動(dòng)力電池柴暖保溫控制系統(tǒng)。柴暖保溫控制系統(tǒng)借助燃燒換熱的方式對(duì)動(dòng)力電池冷卻液進(jìn)行加熱，從而達(dá)到預(yù)熱動(dòng)力電池的目的。該系統(tǒng)能夠依據(jù)不同使用條件下的電池狀態(tài)和環(huán)境條件，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)保溫方式與保溫時(shí)間，以確保溫度始終處于動(dòng)力電池的工作范圍之內(nèi)。

1" 柴暖保溫控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本文以某燃電牽引車(chē)作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)一種動(dòng)力電池柴暖保溫控制系統(tǒng)，柴暖保溫控制系統(tǒng)原理如圖1所示。柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)未打開(kāi)時(shí)，動(dòng)力電池保溫由熱管理機(jī)組實(shí)現(xiàn)，整車(chē)如果有加熱需求，冷卻機(jī)組工作，VCU控制電子水泵工作；當(dāng)翹板開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，動(dòng)力電池保溫由柴暖加熱控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，VCU通過(guò)CAN通信控制柴暖加熱器和水泵工作。

本文采用車(chē)身控制器BCM負(fù)責(zé)整車(chē)的24V低壓配電，低壓環(huán)境下由蓄電池給BCM供電，220V高壓環(huán)境下由集成控制器ICU供電給BCM。柴暖保溫控制系統(tǒng)的供電控制由BCM、整車(chē)控制器VCU、電池管理系統(tǒng)BMS和ICU共同完成。VCU負(fù)責(zé)柴暖保溫控制系統(tǒng)運(yùn)行的整體調(diào)度，BMS負(fù)責(zé)監(jiān)控電池狀態(tài)，對(duì)電池進(jìn)行智能化管理，BCM作為柴暖保溫控制系統(tǒng)運(yùn)行的控制與執(zhí)行單元，控制柴暖模式的切換。

2" 柴暖保溫控制系統(tǒng)的控制邏輯

柴暖保溫控制系統(tǒng)分為3個(gè)模式：柴暖加熱模式、柴暖休眠模式和柴暖停止模式。在整車(chē)停車(chē)時(shí)，通過(guò)柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)啟動(dòng)柴暖保溫控制系統(tǒng)給動(dòng)力電池保溫，從而等車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，使電池達(dá)到工作所需的溫度范圍。圖2是整車(chē)對(duì)于柴暖保溫控制系統(tǒng)的供電策略流程圖。當(dāng)整車(chē)處于低壓下電狀態(tài)，鑰匙未插入，柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)按下，進(jìn)入柴暖加熱模式。在柴暖加熱模式中，當(dāng)BMS監(jiān)測(cè)到電池電芯平均溫度大于10℃或者VCU接收到柴暖加熱器故障狀態(tài)，進(jìn)入柴暖休眠模式；當(dāng)翹板開(kāi)關(guān)復(fù)位后，進(jìn)入柴暖停止模式。

2.1" 柴暖加熱模式

BCM采集整車(chē)鑰匙插入信號(hào)及柴暖保溫控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)硬線信號(hào)。如圖2所示，當(dāng)BCM采集到整車(chē)鑰匙插入信號(hào)有效時(shí)進(jìn)行車(chē)輛正常的上電，不進(jìn)入柴暖保溫控制；當(dāng)鑰匙插入信號(hào)無(wú)效且柴暖保溫控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)有效時(shí)，BCM啟動(dòng)柴暖加熱模式策略，BCM斷開(kāi)整車(chē)所有負(fù)載電源，單獨(dú)為BMS、VCU、ICU及柴暖加熱控制器供電，并將電池溫度管理系統(tǒng)BTMS的電源斷開(kāi)，防止BTMS給電池進(jìn)行散熱。此時(shí)BCM接收到VCU發(fā)送的電子水泵開(kāi)關(guān)打開(kāi)信號(hào)，給水泵供電，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)給柴暖加熱控制器進(jìn)行散熱。

柴暖加熱控制器接收到VCU發(fā)送的柴暖加熱控制器控制正常輸出時(shí)，柴暖加熱控制器工作，在此模式下，BCM接收VCU發(fā)送的柴暖工作狀態(tài)為加熱模式。若收到柴暖工作狀態(tài)為其他模式，則BCM啟動(dòng)其他相關(guān)策略。

2.2" 柴暖休眠模式

在柴暖加熱模式中時(shí)，BMS會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電芯溫度，VCU通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)與柴暖加熱控制器進(jìn)行通信，當(dāng)柴暖加熱控制器出現(xiàn)故障或電池電芯溫度大于10℃時(shí)，VCU下發(fā)柴暖加熱控制器控制停止輸出的控制命令，并延時(shí)5min給BCM發(fā)送電子水泵開(kāi)關(guān)關(guān)閉信號(hào)，BCM隨即給水泵斷電，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。BCM收到VCU發(fā)送的柴暖工作狀態(tài)為休眠模式信號(hào)后，則將VCU、BMS、ICU、柴暖加熱控制器的電源斷開(kāi)，并將休眠指示位置1。

當(dāng)CAN總線收到睡眠應(yīng)答后，整車(chē)進(jìn)入低功耗，此時(shí)BCM啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)時(shí)間可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行標(biāo)定，默認(rèn)為2h，計(jì)時(shí)結(jié)束后，BCM被喚醒，并重新給VCU、BMS、ICU及柴暖加熱控制器供電，系統(tǒng)再次進(jìn)入柴暖加熱模式。

在柴暖休眠模式，BCM的休眠計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)，此時(shí)若車(chē)輛進(jìn)行如下操作：鑰匙插入、充電、危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)等喚醒源有效，BCM控制系統(tǒng)退出柴暖休眠模式重新進(jìn)入上電模式。

2.3" 柴暖停止模式

柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)復(fù)位，BCM停止給柴暖加熱控制器、水泵等部件供電，當(dāng)處于柴暖加熱模式時(shí)，按照正常下電流程執(zhí)行，當(dāng)在柴暖休眠模式過(guò)程中，直接下電。

3" 軟件測(cè)試

3.1" 柴暖加熱模式測(cè)試

鑰匙插入，按下柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)，不進(jìn)入柴暖模式，測(cè)試結(jié)果如圖3a所示，鑰匙未插入，按下柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)，進(jìn)入柴暖加熱模式，測(cè)試結(jié)果如圖3b所示。圖3中BCM_KeyInsertSts為鑰匙插入狀態(tài)，BCM_In50_Sts為柴暖保溫翹板開(kāi)關(guān)硬線信號(hào)，VCU_DHCU_WorkStatus為柴暖模式狀態(tài)信號(hào)。

進(jìn)入柴暖加熱模式后，為BMS、VCU、ICU及柴暖加熱控制器供電，如圖4所示，BCM_Out2_Sts為VCU狀態(tài)，BCM_Out3_Sts為柴暖加熱控制器狀態(tài)，BCM_Out4_Sts為BMS狀態(tài)，CPDU_Out6_Sts為ICU狀態(tài)。

無(wú)論在柴暖加熱、休眠模式中，BCM都禁止對(duì)車(chē)輛電源擋位進(jìn)行切換，若誤將鑰匙插入，車(chē)輛不會(huì)正常上電。若需對(duì)車(chē)輛進(jìn)行操作，則需關(guān)閉柴暖保溫系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，BCM控制系統(tǒng)退出柴暖加熱模式，此時(shí)再插入鑰匙，車(chē)輛進(jìn)入正常上電進(jìn)程，否則車(chē)輛進(jìn)入正常休眠進(jìn)程，如圖5所示，在柴暖加熱模式中，ACC和ON擋硬線信號(hào)有效，整車(chē)電源擋位狀態(tài)不會(huì)改變。

3.2" 柴暖休眠模式測(cè)試

當(dāng)電芯平均溫度大于10℃或者柴暖加熱控制器出現(xiàn)故障時(shí)，收到柴暖模式狀態(tài)信號(hào)為休眠模式，BCM進(jìn)入柴暖休眠模式。當(dāng)處于柴暖休眠模式時(shí)，收到整車(chē)喚醒信號(hào)，BCM控制系統(tǒng)退出柴暖休眠模式重新進(jìn)入上電模式。圖6為柴暖休眠模式喚醒測(cè)試結(jié)果，圖6e為設(shè)置休眠等待時(shí)長(zhǎng)12min后喚醒進(jìn)入上電模式。圖7為進(jìn)入柴暖休眠模式測(cè)試結(jié)果。

3.3" 柴暖加熱水泵控制測(cè)試

收到電子水泵開(kāi)關(guān)信號(hào)打開(kāi)時(shí)，BCM控制水泵工作，如圖8所示。

4" 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一種動(dòng)力電池柴暖保溫控制系統(tǒng)，通過(guò)BCM智能化管理，減少非必要負(fù)載，實(shí)現(xiàn)低功耗喚醒和自動(dòng)加熱，確保電池保持適當(dāng)溫度，提高整車(chē)動(dòng)力和續(xù)航里程，同時(shí)提升經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)電池電芯平均溫度，實(shí)時(shí)調(diào)整加熱時(shí)間，節(jié)約低壓蓄電池電量，降低能耗，保護(hù)電池安全，BCM、BMS和VCU協(xié)同工作，根據(jù)電池狀態(tài)、環(huán)境溫度和故障情況自動(dòng)調(diào)整其工作狀態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)智能化和自動(dòng)化水平，為新能源商用車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展提供技術(shù)支持。

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