混合动力汽车高压上下电控制策略.docx

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1、混合动力汽车高压上下电控制策略近年来，在国家相关政策的大力支持鼓励下，越来越多的主机厂 开展了新能源汽车，包括混合动力汽车的研发，并投入市场。在双积 分政策的压力下，主机厂已经开始面临油耗压力，力争通过提升新能 源车产销来增大企业平均油耗的分母。尽管中国发展新能源车的政策 驱动力很强，混合动力新能源汽车技术难度大，但将是应对未来中大 型车降低油耗压力、提高续航的可靠手段。在这样的产业发展背景下, 插电式混合动力汽车必将迎来一波发展浪潮。1 .初始化及高压上下电控制当智能钥匙在车内且合法有效，换挡杆挡位处于P/N挡，踩下制 动踏板，按下启动按钮，车辆开始启动，车辆启动包括纯电启动与发 动机启动：

2、当电池包允许放电电流小于一定值时，或电池包电量SoC小 于一定值时，只允许发动机启动；当电池包允许放电电流大于一 定值，且电池包电量SoC大于一定值时，采用纯电启动。无论是发动 机启动还是纯电启动，都需要完成启动电子防盗认证。车辆启动电子防盗控制由发动机控制单元ECM、牵引力电机控制 器MCU、动力控制模块HCU、被动进入，一键启动模块PEPS和智能 钥匙参与控制。首先智能钥匙与PEPs完成钥匙认证，认证成功后，整车进入IGNON, HCU、EMS、MCU完成相应初始化工作。同时PEPS开始确认如 下条件1是否全部满足。条件1：电源模式处于IGN ON；制动踏板信号有效;挡 位处于P或N挡位;

3、车速小于3kmh;智能钥匙认证成功;电子 转向柱锁解锁成功;发动机或电机转速为Oo若满足以上条件1,防盗认证成功，PEPS发送启动请求信号给 VMS, VMS进入高压上电过程。在完成初始化之后，HeU同时确认 电池包状态，当高压电池包允许放电电流及动力模式开关状态符合以 下条件2中的任意一条。条件2：SOe小于一定值;高压电池包允许放电电流小于一 定值;SoC大于一定值且高压电池包允许放电电流大于一定值且动 力模式开关为HEV模式。HCU将整车动力模式置为HEV模式，当高压电池包电量SOC 高压电池包允许放电电流及动力模式开关状态符合以下条件3。条件3： S0C大于一定值;高压电池包允许放电电

4、流大于一定 值;动力模式开关为EV模式。HCU将整车动力模式置为EV模式。当高压上电完成之后，HCU 成功接收整车模式信号为驾驶模式后，HCU开始控制动力系统，并确 认当前动力系统是否就绪，动力系统就绪需要满足以下条件4。条件4：动力系统就绪后，HCU通过总线反馈动力系统就绪并 判断是否需要采用发动机启动。当不需要采用发动机启动，整车 EV启动完成,仪表显示整车可用于驾驶等信息 当需要启动发动机, HCU通过总线发送启动请求信号给发动机控制模块ECM,并判断外界 环境温度;当外界温度小于一定值时，HCU通过总线发送冷启动请 求信号给PEPS, PEPS确认条件1满足，断开ACC与IGN2继电器

5、， 同时通过总线发送冷启动允许信号给HCU, HCU接收到有效信号后， 控制冷启动继电器吸合，通过冷启动继电器带动发动机启动，当PEPS 接收到发动机控制模块反馈的发动机启动成功信号之后，重新吸合 ACC与IGN2继电器;当外界温度大于一定值时，HCU控制采用PO 电机带动发动机启动。发动机控制模块确认发动机转速，并控制喷油 点火，当发动机启动成功后，通过总线反馈发动机状态，整车发动机 启动完成。控制采用发动机启动并发送发动机启动请求信号给发动机 ECM,发动机ECM接收该信号后发送认证请求给HCU,开始防盗认 证，当HCU接收发动机防盗认证成功信号之后，发送起动机工作请 求信号给PEPS,

6、PEPS确认是否满足条件1,当满足条件1后，PEPS 断开ACC与IGN 2继电器，并发送起动机允许吸合信号给HCU与发 动机ECM, HCU接收该信号之后吸合起动机继电器，ECM确认发动 机转速满足要求，开始喷油点火控制，车辆完成启动工作。无论是发动机启动成功还是纯电启动成功，之后如果需要从IGN ON启动车辆，从上一次认证成功30s之内启动车辆，不需要再进行 防盗认证，超过30s,启动车辆需要重新进行防盗认证。车辆起动之后，按下EV或HEV模式切换开关，从纯电模式切换 至混合动力模式，或从混合动力模式切换至纯电模式，不需要再进行防盗认。启动防盗认证如图1所示。 ECM C) EngineM

7、CU Traction f Motor图1启动防盗认证示意图2 .高压互锁保护控制高压工作电压范围为220-420V,为保证整车漏电安全，整车具 备高压互锁保护控制。整车高压互锁由图2所示的控制电路实现。 当整车控制模块VMS确认高压允许上电后，VMS控制HVlLJDUT输 出高电压，如果所有高压零部件（MCU、ACU图2整车高压互锁控制示意图PO Motor P3 Motor DC-DC OBC BP）的高压接插件正常连 接，继电器Rl吸合，同时VMS采集HVlL_lN信号，并确认HVlL_lN 信号符合要求（高电平有效）,若VMS检测HVILlN信号不满足要求, 则控制停止HVIL OUT

8、高电平的输出。在整个高压互锁控制过程中，假如断开维修开关，VMS检测 HVlLJN信号不满足要求，停止HVILJDUT高电平的输出，同时Rl继 电器断开，BMS高压断电。3 .高压预充电及上下电控制3.1 启动高压上电控制当VMS接收到有效启动请求信号之后,总体确认以下条件满足， VMS控制HVlL, OUT输出高电平，同时通过总线发送启动高压上电 请求信号给BMSo若所有高压零部件高压接插件连接正常，Rl继电 器吸合。制动踏板踩下且信号有效（硬线信号）；）挡位处于P挡或 N挡（硬线信号）：启动请求信号有效;动力系统正常;DC/DC 正常;BMS及电池系统正常;CAN通信正常。如上述条件满足，

9、HVILOUT高电平输出后，判断HVIL_lN信号符 合要求（高电平有效），则通过总线发送高压上电指令。BMS高压继 电器获得驱动电压之后，BMS接收到有效的上电请求信号，BMS控 制预充继电器吸合。预充电继电器吸合后，BMS通过总线发送预充继电器状态信号给 VMS, VMS接收到该有效信号后，将高压状态信号置为Actuation, 同时BMS将主正、主负继电器状态反馈给VMS, VMS接收到继电器 闭合的信号后，将整车高压状态置为ON,高压上电完成。如不满足要求，预充电失败，BMS断开预充电继电器，整车高压 上电失败，同时BMS通过总线信号将高压上电失败状态反馈给VMS, VMS将整车模式置

10、为Termination Mode,并发出高压下电指令。 若高压上电指令发出IS之后，BMS主正继电器未闭合并目未反馈预 充失败信号，则VMS自行判断预充失败，将整车模式置为Termination Mode,并发出高压下电指令。当在启动高压上电过程中预充失败，此时VMS重新检测启动条 件，当制动踏板踩下，启动按钮按下，VMS重新接收到PEPS发送的 有效启动请求信号之后，重新进入高压上电。若重复上高压电次数大 于5,则VMS禁止上高压电。3.2 充电高压上电控制当VMS接收到有效的充电枪插入信号之后,确认以下条件满足， VMS控制HVIL OUT输出高电平，同时通过总线发送高压上电请求信 号给

11、BMSo若所有高压零部件高压接插件连接正常，Rl继电器吸合。 充电枪插入信号有效;挡位处于P挡;动力系统正 常;DC/DC正常;BMS正常;OBC正常;CAN通信正常。 若上述条件满足，HVlL_0UT高电平输出后，判断HVlLlN信号符合要 求（高电平有效），则通过总线发送高压上电指令。3.3 运行高压下电控制高压下电是由VMS与BMS主导控制。高压下电分为正常高压下 电过程及紧急情况下电过程。在高压 下电控制过程中，MCU与AeU 会根据电机温度，优先请求冷却风扇工作，进行降温处理，从而保护 电机防止过热。整车高压上电中，按下启动按钮，整车进入PoWEB OFF状态， 此时，VMS将整车模

12、式置为终止模式，同时将高压状态置为 Termination状态，并发送总线信号控制DC-DC停止上工作，同时继 续吸合CG继电器，进入下电等待阶段。DC-DC接收到有效停止工作信号后，控制高低压转换工作停止, 停止工作后，反馈DC-DC工作状态。HCU接收VMS发送的整车“终止模式状态信号，通过总线控制 高压动力电机停止工作，当动力电机停止工作后，HCU通过总线信 号将动力系统状态反馈给VMS。当PC）电机与P3电机温度过高时， HCU通过总线发送冷却风扇请求信号给发动机控制单元ECM,当电机 温度冷却至允许范围之内，HCU通过总线发送冷却风扇停止上工作 信号，VMS允许CG继电器断开。当VM

13、S接收到DC-DC及动力系统零部件停止工作状态信号后, 发送高压下电请求信号给BMS, BMS接收高压下电请求信号之后， 控制主正和主负高压继电器断开，并反馈电池包状态信号给VMS, VMS接收到该信号之后，同时确认主正主负继电器处于断开状态之后, 控制HVLOUT接口停止上输出。当VMS发送高压下电请求信号之后开始计时，当超过Is之后， BMS依然未反馈电池包下电状态信号或者主正主负继电器依然处于 吸合状态，VMS无条件停止HVlL_0UT接口的电气输出。VMS控制HVlLJDUT接口停止输出，同时通过总线发送高压放电允许 信号给HC, HCU接收到该有效信号之后,控制MCU进行高压放电。

14、当MCU高压放电完成之后，MCU通过总线将放电完成状态发送给 VMS, VMS接收到该有效信号后，才允许CG继电器断开。VMS控制HVIL_0UT接口停止输出后,将高压状态置为OFF状态。 CG继电器的关闭条件：BMS反馈继电器断开;HVIiJN检测到低 电平;高压放电完成;冷却风扇停止工作。3.4 充电高压下电控制当充电完成后，BMS通过总线信号控制OBC停止工作，OBC接 收到有效信号之后停止高压充电工作,并将OBC状态信号反馈给BMSo BMS通过总线信号将充电完成状态信号发送给VMS, VMS接收到该 有效信号后，或者充电枪插入信号无效，将整车模式置为Termination Mode,

15、同时将高压状态置为Termination状态，并发送总线信号控制 DJDC停止工作，同时继续吸合CG继电器，进入下电等待阶段。DC-DC接收到有效停止工作信号后，控制高低压转换工作停止，停止 工作后，反馈DC-DC工作状态。HCU接收VMS发送的整车,终止模式 “状态信号，HCU通过总线信号将动力系统状态反馈给VMS。当VMS接收到DC-DC及动力系统零部件停止工作状态信号后， 发送高压下电请求信号给BMS, BMS接收高压下电请求信号之后， 控制主正和主负高压继电器断开，并反馈电池包状态信号给VMS, VMS接收到该信号之后，同时确认主正主负继电器处于断开状态之后, 控制HVIL OUT接口

16、停止输出，同时检测HVILJN接口的反馈信号有效。 当VMS发送高压下电请求信号之后开始计时，当超过2s之后，BMS 依然未反馈电池包下电状态信号或者主正主负继电器依然处于吸合 状态，VMS无条件停止HVlLoUT接口的电气输出。VMS控制HVlLjDUT接口停止输出，同时通过总线发送高压放电 允许信号给HCU, HCU接收到该有效信号之后，控制MCU进行高压 放电。当MCU高压放电完成之后，MCU通过总线将放电完成状态发 送给VMS, VMS接收到该有效信号后，才允许CG继电器断开。VMS控制HVlLJDUT接口停止输出后，将高压状态置为OFF状态。CG 继电器的关闭条件和运行下电相同。3.5 故障下电当整车高压控制系统、高压零部件等出现故障时，VMS执行强制 高