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一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法与流程

泰然健康网
2025-07-15 15:50

1.本发明涉及电池健康监控管理技术领域，具体的说，是一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法。

背景技术：

2.在车载电子控制器中多有小的备用电池，用于在紧急情况下维持设备的短时间运行，如tbox 产品中，在遇到车辆事故导致整车主电切断情况下，需要保证tbox 能无缝切换到自带的备用电池使产品能维持正常通讯，发出紧急求助信号，拨打报警求救电话等。所以在日常的车辆使用中，对电池状态的监控变得十分重要，确保在紧急情况下备用电池的健康状态是良好的，电量充足，以满足设备运行。
3.备用电池一般采用锂电池或镍氢电池，在日常使用过程中，会出现各种损伤，如电池容量过小，锂电池内阻过大，电池电压过低等。所以控制器需要有一套有效的监控方案。

技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述问题，提供一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法，有效利用控制器现有的mcu资源，结合外部高效的检测电路，利用合理的算法，对备用电池进行有效监控（电池容量，电压，内阻），并实时上报，以便发现异常，及时提醒用户返厂维修，更换电池，以保障安全。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
6.一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法，包括以下步骤：步骤s1.开始自检，首先关闭充电电路，等待时间t后，读取电池温度，判断电池温度是否正常，如果是则执行步骤s2，否则执行步骤s6；步骤s2.电池温度正常则关闭mos管q2，令电池盒后级的负载电路断开，然后使能mos管q1，使备用电池在r
l
的负载下工作10ms后关闭mos管q1,断开测试负载电阻r
l
；步骤s3.等待10s使电池电压稳定后，mcu程序读取此时电池的空载电压v1，并判断空载电压v1是否低于预设值，如果是则执行步骤s6，否则执行步骤s4；步骤s4.使能mos管q1，使测试负载电阻接通，电池放点5ms后，读取此时电池的重载电压v2，然后关闭mos管q1使负载r
l
断开，电池回到空载状态，计算电池内阻ri；步骤s5. mcu程序根据计算得出的电池内阻ri，结合电池的温度值，判断ri是否大于电池在此温度下的内阻阈值，如果ri小于内阻阈值则电池状态健康，如果ri大于内阻阈值则执行步骤s6；步骤s6.电池已经老化或损坏，需要进行检查或更换；步骤s7.结束。
7.具体地，mcu 程序通过控制充电电路使能信号charg_en, 实现对电池的充电控制；其中q
1 是控制负载电阻r
l
导通或关闭的开关mos管；q
2 是控制备用电池和后级的电压转换稳压电路及功能电路负载的开关mos管；当不使能充电、关闭q1、关闭q
2 情况下，mcu程
序读取的是电池的空载电压v1；当不使能充电、打开q1、关闭q
2 情况下，mcu程序读取的是电池的重载电压。
8.具体地，当设备同时满足以下条件时，备用电池开始自检：
①
整车处于on或acc档位，蓄电池由整车dcdc供电；
②
设备处于非运输模式；
③
整车电源电压正常；
④
备用电池电压正常；
⑤
电池温度处于正常工作范围；
⑥
电池停止充电时间大于预设值。
9.进一步地，上述电池温度的正常工作范围为0《t《40℃；电池停止充电时间大于预设值10分钟。
10.具体地，步骤s3所述mcu程序读取此时电池的空载电压v1，并判断空载电压v1是否低于预设值，该预设值为电池电量在70%时所对应的电压值。
11.具体地，步骤s4中计算的电池内阻ri为多次测量后的平均值，电池内阻ri的计算公式为：；其中，；。
12.本发明的有益效果是：本发明方法利用车载电子控制器现有的mcu资源，结合外部高效的检测电路，运用合理的算法，对备用电池进行有效监控（电池容量，电压，内阻），并实时上报，以便发现异常，及时提醒用户返厂维修，更换电池，以保障行车安全。
附图说明
13.图1为本发明一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法的流程图；图2为本发明车载电子控制器的监控电路图；图3为本发明充电控制电路示意图。
具体实施方式
14.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
15.如图1、图2所示，本实施例中提供了一种车载电子控制器备用电池健康监控管理方法，包括以下步骤：步骤s1.开始自检，首先关闭充电电路，等待时间t后，读取电池温度，判断电池温度是否正常，如果是则执行步骤s2，否则执行步骤s6；步骤s2.电池温度正常则关闭mos管q2，令电池盒后级的负载电路断开，然后使能mos管q1，使备用电池在r
l
的负载下工作10ms后关闭mos管q1,断开测试负载电阻r
l
；步骤s3.等待10s使电池电压稳定后，mcu程序读取此时电池的空载电压v1，并判断空载电压v1是否低于预设值，如果是则执行步骤s6，否则执行步骤s4；步骤s4.使能mos管q1，使测试负载电阻接通，电池放点5ms后，读取此时电池的重
载电压v2，然后关闭mos管q1使负载r
l
断开，电池回到空载状态，计算电池内阻ri；步骤s5. mcu程序根据计算得出的电池内阻ri，结合电池的温度值，判断ri是否大于电池在此温度下的内阻阈值，如果ri小于内阻阈值则电池状态健康，如果ri大于内阻阈值则执行步骤s6；步骤s6.电池已经老化或损坏，需要进行检查或更换；步骤s7.结束。
16.具体地，如图2 所示，mcu 程序通过控制充电电路使能信号charg_en, 实现对电池的充电控制；其中q
1 是控制负载电阻r
l
导通或关闭的开关mos管；q
2 是控制备用电池和后级的电压转换稳压电路及功能电路负载的开关mos管；当不使能充电、关闭q1、关闭q
2 情况下，mcu程序读取的是电池的空载电压v1；当不使能充电、打开q1、关闭q
2 情况下，mcu程序读取的是电池的重载电压v2。如图3所示，是对电池内压vb和内阻r
i 及空载测量电压v1 和重载测量电压v2 的简化等效示意图。
17.其工作原理是：利用车载电子控制器内部的mcu 资源，和精确的控制算法来对备用电池进行检测监控。
18.电池电压电量测量监控：电池的电压通过r
1 和r
2 的分压网络后接到mcu的adc接口，通过mcu软件算法进行换算得到电池电压。
19.电池内阻测量监控：电池的内阻表示了电池的健康状态，当电池内阻逐渐增大时，其电池容量越小，其冲放电特性恶化；最终会导致备用电池无法正常设备正常工作。
20.电池温度检测监控：电池内有ntc电阻，ntc（negative temperature coefficient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻，通过上拉电阻后接到mcu 的adc管脚，mcu可以通过采集到的电压计数出电池的问题，这样mcu就可以根据温度条件进行充电，放电，和检测的策略调整。
21.本实施例中利用2个mos管开关电路及r
l
大功率电阻，一般采用1206封装，电阻值一般为10欧姆（可根据电池的输出能力决定，不要超过备用电池的额定最大输出电流），及相电池电压采样电路，由mcu的adc 接口进行模数转换后，利用内置算法进行对电池内阻的测量和计算，并根据计算结果做相应的告警和保护动作。
22.具体地，当设备同时满足以下条件时，备用电池开始自检：
①
整车处于on或acc档位，蓄电池由整车dcdc供电；
②
设备处于非运输模式；
③
整车电源电压正常；
④
备用电池电压正常；
⑤
电池温度处于正常工作范围；
⑥
电池停止充电时间大于预设值。
23.进一步地，上述电池温度的正常工作范围为0《t《40℃；电池停止充电时间大于预设值10分钟。
24.具体地，步骤s3所述mcu程序读取此时电池的空载电压v1，并判断空载电压v1是否低于预设值，该预设值为电池电量在70%时所对应的电压值。
25.具体地，步骤s4中计算的电池内阻ri为多次测量后的平均值，电池内阻ri的计算公
式为：；其中，；。
26.具体地，步骤s5所述内阻阈值，需要根据电池厂家提供的电池特性、内阻在不同温度下的特性，设定一个临界值，以确保电池在阈值内能满足产品的工作放电需求为准。
27.以上对本发明的较佳实现方法进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。