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一种基于T-BOX的新能源汽车智能补电技术

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吴明林程登庄济宁张森张亮

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0引言

随着电动汽车技术的快速进步，电动汽车的销量和市场份额迅速增长。智能化、网联化是电动汽车的重要发展方向，电动汽车上搭载了如车联网智能终端（T-BOX，TelematicsBOX）、车身控制单元（BCM）、网关（GW）、整车控制器（VCU）、车机以及智能驾驶控制单元等多种电子控制单元（ECU），作为满足智能网联化的基础支持。此外，用户还会按需加装行车记录仪、GPS定位仪等产品，各类电子电器模块的异常唤醒或长期不休眠等问题，增加了对低压蓄电池的负担，导致低压蓄电池亏电的影响因素增多。

电动汽车的ECU模块也可能存在被其他网络节点异常唤醒一直不休眠或多次唤醒最终导致蓄电池亏电的现象。车辆蓄电池完全亏电后无法起动车辆，严重影响车辆的正常使用。而用户一般没有备用电源给车辆搭电，因此一旦车辆发生亏电，用户只能拨打救援电话。亏电问题导致用户用车体验很差，用户容易产生不满的情绪。

基于GB/T32960–2016《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》的要求，电动汽车需搭载可联网的车载终端T-BOX。T-BOX作为电动汽车的主要联网节点，可通过网络连接云端并与云端交互;而在车端则可通过CAN网络、以太网等方式与车内其他节点进行通讯。图1所示为经典“MCU+开放MPU架构”的T-BOX交互链路图和车联网的链路。T-BOX中的微控制单元（MCU，MicrocontrollerUnit）端通过CAN控制器接收CAN网络上的报文和控制自身模块报文的发送，通过串口与微处理器（MPU，MicroProcessorUnit）模块交互;MPU模块通过嵌入式SIM卡接入网络，应用层软件运行于Linux环境，一般采用模块化设计。电动汽车T-BOX的主要功能就是采集车端CAN网络上的数据，将数據组包后通过网络上传至云端服务平台（TSP，TelematicsServiceProvider）。

车企根据此基本原理开发手机APP，具有调用TSP平台接口查询车辆当前时间状态的功能，如查询电量、里程、小计里程、定位、电池包状态和门窗锁止状态等。一般的查询策略有2种.一种是APP可以随时调用车辆的实时状态，而实时状态数据需要通过TSP平台发送唤醒指令将T-BOX及其他节点唤醒。当异常情况或反复刷新APP拉取数据时，可能存在导致某一节点无法休眠的风险。这种方式可能是导致蓄电池亏电的低风险因素。

另一种是APP无法实时调用控制T-BOX唤醒来查询车辆的实时状态，只能读取车辆最后上传至平台的数据。T-BOX可设置定时唤醒策略，来一起保证用户读取到的车辆状态信息是最近数小时内的数据。

在以T-BOX为车-云通信核心的架构下，可以考虑开发基于T-BOX的远程控制指令。鉴于上述提到的各种因素对电动汽车低压蓄电池的挑战，可以考虑开发一种特定场景下控制动力电池对低压蓄电池充电的功能。

本文提出一种基于T-BOX的智能补电功能，由T-BOX作为指令交互中转的节点，接收并转发控制指令，最终控制动力电池包给低压蓄电池补电。依托于新能源汽车大数据的蓄电池亏电预警，当用户接收到蓄电池亏电预警时，可以选择开启“一键补电”或者“手动补电”来选择性使用智能补电功能。在车辆满足补电条件的情况下，智能补电能有效降低车辆的亏电情况。

1智能补电逻辑链路设计

智能补电功能的指令是由用户在智能终端的APP上选择开启，该指令经4G网络传输至车企的TSP平台，TSP平台下发智能补电指令至车端T-BOX。T-BOX接入TSP平台需要进行认证和授权，TSP平台与T-BOX之间的交互通过MQTT协议进行，并配置了安全加密。T-BOX首次入网认证时，通过https登陆平台，调用由平台提供的接口进行认证，认证通过后平台返回T-BOX登陆MQTT服务器的相关信息。T-BOX登陆MQTT服务器后也需要进行认证，建立加密通信，登陆成功后才能进行业务交互。

T-BOX与TSP平台控制指令业务的交互过程如图2所示。云端平台将控制指令发布到MQTT服务器，车端T-BOX订阅相应设备的主题，接收来自平台的字节流数据，然后在车端进行业务处理。而设备发送给云端的数据为json字符串，云端服务器读取相关主题的数据进行业务处理。车端T-BOX的网络状态和网联环境可能随时变化，为了维持TSP平台与T-BOX的连接，T-BOX可以设计添加周期发送的连接维持包至TSP，TSP平台以此为依据显示当前设备的连接状态。

T-BOX完成与云端的认证且登陆成功接收到云端的智能补电指令后，T-BOX的MPU模块向云端返回接收指令应答，表示T-BOX已经接收到指令，并开始