CN106004510A - 纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法 - Google Patents

纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法，属于新能源汽车电子控制技术领域，包括：激活KL15，VCU从睡眠模式进入等待模式保持T1时间，判断KL15激活状态是否改变；若KL15状态没改变，VCU进入操作模式，控制低压控制器完成低压上电自检并接收低压控制器反馈的操作模式信号；VCU接收低压控制器反馈的操作模式信号，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令，向BMS发送继电器闭合指令；高压上电过程完成，断开KL15，VCU从操作模式进入等待模式保持T2时间；判断KL15断开状态是否发生改变，若KL15状态没改变，VCU控制整车动力系统完成高低压下电过程。通过增加等待模式，避免因用户经常反复拧钥匙开关而导致继电器出现粘连故障，提高了继电器使用寿命。

Description

纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车电子控制技术领域，特别涉及一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法。
背景技术
随着经济的日益发展，环境问题和能源问题进一步加剧，使用传统汽车的弊端也也越来越突出，同时随着社会的进步和环保意识的增强，新能源汽车因其以车载电源为动力，能够解决燃油汽车尾气排放污染环境而逐步受到青睐。
新能源汽车，尤其是纯电动汽车是以动力电池作为能源的，因此纯电动汽车的高低压上下电的控制方法与传统汽车不同。现有的新能源汽车的高低压上下电控制方法中通过整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)对高压上下电和低压上下电进行控制，整车控制器VCU根据钥匙开关的状态来实时动态控制各高压负载的高低压运行状态，以此保证整车高低压上下电的时序性。
但是，现有的新能源汽车的高低压上下电控制方法仍存在明显的缺陷：第一，在汽车上下电过程中由于用户经常反复拧钥匙开关而导致继电器反复闭合或断开而出现粘连故障，大大减少了继电器的使用寿命。第二，由于每种控制器的初始化时间不同，在控制器的监测过程中容易出现故障的误诊断现象。第三，在整车进入安全模式时，部分高压器件会存在高压自动泄电现象，在人员接触时会发生触电危险，无法保障人员的人身安全。第四，在汽车高低压上下电的过程中，电池能源应用不合理，能源损耗较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法，以解决现有技术中继电器经常出现粘连故障，使用寿命短的问题。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法，包括：
S1、在钥匙开关KL15为激活状态时，直流转换器DCDC从睡眠模式到静态模式，整车控制器VCU从睡眠模式进入等待模式；
S2、所述VCU保持等待模式T1时间，判断所述钥匙开关KL15的激活状态是否发生改变，其中T1为预设常数；
S3、若所述钥匙开关KL15的激活状态没发生改变，所述VCU进入操作模式，控制低压控制器完成低压上电自检过程并接收所述低压控制器反馈的操作模式信号；
S4、所述VCU在接收到所述低压控制器反馈的操作模式信号时，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令同时给电池管理器BMS发送继电器闭合指令，以通过高压继电器完成所述高压负载控制器的高压上电过程；
S5、在所述高压上电过程完成时，所述VCU检测到所述钥匙开关KL15为断开状态，所述VCU从所述操作模式进入所述等待模式；
S6、所述VCU保持所述等待模式T2时间，判断所述钥匙开关KL15的断开状态是否发生改变，其中T2为预设常数；
S7、若所述钥匙开关KL15的断开状态没有发生改变，所述VCU控制整车动力系统完成高低压下电过程。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：在整车控制器VCU接收到钥匙开关KL15的激活或断开状态时，进入等待模式等待预设时间后进入操作模式或睡眠模式，而不是直接进入操作模式或睡眠模式，避免因用户反复拧钥匙开关而使继电器闭合/断开造成继电器出现粘连故障，大大提高了继电器的使用寿命。
附图说明
图1是本实施例提供的一种纯电动汽车高低压上下电时序控制方法的流程示意图；
图2是本实施例中步骤S3的细分步骤的流程示意图；
图3是本实施例中步骤S34的细分步骤的流程示意图；
图4是本实施例中步骤S7的细分步骤的流程示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图4，对本发明做进一步详细叙述。
如图1所示，本实施例提供了一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法，包括如下步骤S1至S7：
S1、在钥匙开关KL15为激活状态时，直流转换器DCDC从睡眠模式到静态模式，整车控制器VCU从睡眠模式进入等待模式；
S2、所述VCU保持等待模式T1时间，判断所述钥匙开关KL15的激活状态是否发生改变，其中T1为预设常数；
S3、若所述钥匙开关KL15的激活状态没发生改变，所述VCU进入操作模式，控制低压控制器完成低压上电自检过程并接收所述低压控制器反馈的操作模式信号；
S4、所述VCU在接收到所述低压控制器反馈的操作模式信号时，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令同时给电池管理器BMS发送继电器闭合指令，以通过高压继电器完成所述高压负载控制器的高压上电过程；
S5、在所述高压上电过程完成时，断开所述钥匙开关KL15，所述VCU从所述操作模式进入所述等待模式；
S6、所述VCU保持所述等待模式T2时间，判断所述钥匙开关KL15的断开状态是否发生改变，其中T2为预设常数；
S7、若所述钥匙开关KL15的断开状态没有发生改变，所述VCU控制整车动力系统完成高低压下电过程。
具体地，本实施例中的整车动力系统采用低压12V供电蓄电池供电。
需要说明的是，通过闭合钥匙开关KL15，激活整车控制器VCU和直流转换器(Direct Current-Direct Current，DCDC)。其中，使整车控制器VCU从睡眠模式(sleep)进入等待模式(wait4change)，用于保持上一状态的输出，来等待驾驶员意图的改变，如果等待T1时间，钥匙开关KL15的状态没有改变，则判断驾驶员没有改变钥匙信号的意图，则进入操作模式(powerUP)。通过断开钥匙开关KL15，注销整车控制器VCU，整车控制器VCU从操作模式(powerUP)进入等待模式(wait4change)等待T2时间，钥匙开关KL15的状态没有改变，则判断驾驶员没有改变钥匙信号的意图，则进入睡眠模式(sleep)，与现有技术相比，增加了等待模式(wait4change)，在整车控制器VCU接收到钥匙开关KL15的激活或断开状态时，进入等待模式等待预设时间后进入操作模式或睡眠模式，而不是直接进入操作模式或睡眠模式，避免因用户反复拧钥匙开关而使继电器闭合/断开造成继电器出现粘连故障，大大提高了继电器的使用寿命。
具体地，如图2所示，上述实施例中的步骤S3包括如下细分步骤S31至S34：
S31、若所述钥匙开关KL15的激活状态没发生改变，所述VCU进入操作模式；
S32、所述VCU控制低压继电器N闭合，使所述BMS从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述BMS反馈的操作模式信号；
S33、所述VCU控制低压继电器R闭合，使所述MCU从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述MCU反馈的操作模式信号；
S34、所述VCU控制低压继电器M闭合，使所述CLM从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述CLM反馈的操作模式信号。
具体地，低压继电器N是专门控制激活电池管理器(BatteryManagement System，BMS)。低压继电器R是专门控制激活驱动电机控制器(Moter Control Unit，MCU)。低压继电器M是专门控制激活压缩机控制器CLM。
需要说明的是，在实际应用中，由于每种控制器的生产厂商不同，每种控制器的初始化时间也不同。而现有技术中是在开关钥匙KL15激活整车控制器VCU时，整车控制器VCU控制整车动力系统中的各控制器全部上电，会经常出现部分控制器已经初始化完成了，而还有部分的控制器初始化没有完成，此时整车控制器VCU在进行故障检测时，会经常出现对各低压系统的故障的误诊断，导致低压系统的上下电时序错乱，不能保证电力系统的有序工作。而本实施例中通过采用专门控制激活各控制器的低压上电继电器，以确保在整车控制器VCU进行故障检测时，各控制器均已初始化完成，避免了整车控制器VCU对各低压系统故障的误诊断，保证了电力系统的有序工作。
具体地，上述实施例中的步骤S4还包括图中未示出的如下细分步骤S41至S42：
S41、所述VCU在接收到所述低压控制器反馈的操作模式信号时，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令并向电池管理器BMS发送继电器闭合指令；
S42、所述电池管理器BMS根据所述VCU发送的闭合指令，先控制负继电器NMC闭合，再控制预充继电器PCC闭合，当预充电压达到预设的点电压V1时，控制正继电器PMC闭合，再经过T3时间后断开预充继电器PCC，其中，V1、T3均为预设常数。
具体地，正继电器(Positive Main Contactor，PMC)，负继电器(Negative Main Contactor，NMC)，预充继电器(Pre-charge Contactor，PCC)都是BMS直接驱动的，其中，BMS判断各继电器为实际闭合状态时，将各继电器的闭合状态信号反馈给VCU，VCU通过CAN总线发送指令给BMS，来控制PMC、NMC和PCC的断开和闭合，具体过程为：当VCU发送的指令为1时，BMS驱动PMC、NMC和PCC闭合，当VCU发送的指令为0时，BMS驱动PMC、NMC和PCC断开。
需要说明的是，上述步骤S4中的高压继电器包括正继电器PMC、负继电器NMC和预充继电器PCC。
其中，当VCU发送的指令为0时，BMS应迅速的断开PMC和NMC，但是BMS不能随意的断开继电器，必须接收到VCU发送的指令，才能断开继电器。在电池系统发生严重的故障时，BMS也不能断开机电器，只有在电池系统发生故障经过T2时间后，仍未收到来自VCU发送的继电器断开指令，BMS才能断开继电器。
具体地，如图3所示，上述实施例中的步骤S34包括包括如下的细分步骤S341至S343：
S341、所述VCU控制检测所述高压继电器闭合状态正常时，检测空调系统的状态；
S342、在所述空调系统为开启状态时，所述VCU控制低压继电器M闭合，使所述CLM从睡眠模式进入操作模式，以控制压缩机开启；
S343、在所述空调系统为关闭状态时，所述VCU向所述CLM发送禁止工作指令以控制所述压缩机关闭，并根据接收到的所述压缩机关闭状态信号控制所述低压继电器M断开。
具体地，与现有技术相比，现有技术中CLM的开启直接受VCU的控制，在VCU控制激活CLM后，CLM一直处于开启或者断开状态，即使在空调无开启请求或高压系统不是连接状态时，CLM一直处于工作状态，增加了整车动力系统的功耗，整车动力系统的利用不合理。而本实施例通过增加低压上电继电器M控制激活CLM，CLM的开启受VCU对低压上电继电器M的控制，VCU在检测到高压继电器闭合状态正常时，检测空调系统的状态，在所述空调系统为开启状态时，VCU控制低压继电器M闭合，以控制压缩机开启；在所述空调系统为关闭状态时，VCU向CLM发送禁止工作指令以控制压缩机关闭，这样既能在空调系统没有开启请求的时候，CLM不工作，减小了低压静态直流电与CAN总线的网络负载率，即减小了线路的损耗，保证了CAN网络的通畅性。
需要说明的是，MCU在接收到VCU发送的工作指令(enable)后，控制电机系统从off模式(即不响应任何控制指令)进入零扭矩状态(zeroTorqueMode)，MCU在接收到VCU发送的禁止工作指令(disenable)后，控制电机系统进入off模式，当电机出现故障时，即对电机实行立即保护，并将故障反馈给VCU，VCU根据电机的故障状态对整车动力系统做出保护。
如图4所示，上述实施例中的步骤S7包括如下细分步骤S71至S74：
S71、若所述钥匙开关KL15的断开状态没有发生改变，所述VCU将所述高压负载控制器的电流卸载；
S72、所述VCU在所述高压负载控制器的电流卸载完成时，向所述BMS发送高压继电器断开指令以控制所述高压继电器断开；
S73、在所述高压继电器断开后，所述VCU控制所述MCU进入主动泻放状态；
S74、在所述MCU进入主动泻放完成后，所述VCU控制所述低压控制器、所述各低压继电器关闭。
需要说明的是，在实际应用中，MCU为带高压电器件，现有技术中在高压下电过程中，VCU在高压负载控制器的电流卸载完成时，MCU仍然会残留部分高压电，此时整车仍带有高压电，若有人员此时接近或触碰车辆时，会发生触电危险，不能保障人员的人身安全。而本实施例在VCU在高压负载控制器的电流卸载完成时，会给BMS发送断开高压继电器指令，控制MCU进入主动泄放功能，将MCU残留的高压电泄放，待高压电泄放完全，再由VCU控制低压下电继电器来控制低压控制器关闭，这样既能确保有人员接触车辆时不会发生触电危险。
具体地，所述VCU将所述高压负载控制器的电流卸载，包括：
所述VCU控制所述MCU、所述CLM进入零扭矩状态；
所述VCU控制控制所述DCDC进入关闭状态。
具体地，所述VCU将所诉高压负载控制器的电流卸载，还包括：
所述VCU控制所述空调系统进入关闭状态。
具体地，本实施例提供的一种纯电动汽车高低压上下电时序控制方法的流程为：
(1)激活钥匙开关KL15，DCDC状态从sleep到standby，VCU状态从sleep到wait4change，wait4change等待T1时间，驾驶员无改变钥匙信号的意图，VCU直接进入powerUP；
(2)VCU直接进入powerUP，控制BMS低压上电继电器N闭合，BMS状态从sleep到powerUP，完成自检，同时将powerUP状态反馈给VCU；
(3)VCU直接进入powerUP，控制MCU低压上电继电器R闭合，MCU状态从sleep到powerUP，完成自检，同时将powerUP状态反馈给VCU；
(4)各系统反馈状态OK后，VCU开始给各高压负载控制器发送高压上电请求指令同时给BMS发送继电器闭合指令；
(5)BMS判断各继电器实际闭合状态，反馈给VCU；
(5)VCU通过CAN向BMS发送的指令，以驱动正极继电器，负极继电器以及预充继电器进行闭合或断开：当VCU发送的指令为1时，继电器闭合，当VCU发送的指令为0时，继电器断开。当VCU发送指令为0时，BMS应迅速断开正极继电器以及负极继电器。其中，高压上电的顺序是负极继电器NMC闭合之后闭合预充继电器PCC，当预充电压达到设定点电压V1时，闭合正极继电器PMC，之后断开预充继电器PCC。
(6)MCU收到VCU发送的enable指令后控制电机系统从off模式进入zeroTorqueMode；
(7)MCU接收到VCU发送的disabled指令后控制电机系统进入OFF，当电机系统出现故障MCU可以对电机实行立即保护，将故障反馈VCU，VCU根据故障状态对整车做出保护；
(8)VCU检测高压继电器吸合OK的情况下，同时检测到驾驶员空调开启信号，则控制CLM低压上电继电器M闭合，CLM状态从sleep到powerUP，VCU通过CAN发送压缩机enable信号以及转速信号后，CLM控制压缩机工作；
(9)VCU检测到驾驶员关闭空调信号，先通过CAN发送压缩机disable信号，CLM接收到该指令，禁止压缩机工作，同时将压缩机工作状态反馈VCU，VCU接收到压缩机已关闭信号后，控制CLM低压上电继电器M断开；
(10)断开钥匙开关KL15，整车控制器VCU会首先将各高压负载卸载，包括控制电机进入零扭矩状态zeroTorqueMode、关闭空调系统，控制DCDC进入disabled模式；
(11)VCU发送继电器断开指令，BMS控制正负继电器断开，继电器完全断开后VCU控制MCU进入主动泄放状态。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车的高低压上下电时序控制方法，其特征在于,包括：
S1、在钥匙开关KL15为激活状态时，直流转换器DCDC从睡眠模式到静态模式，整车控制器VCU从睡眠模式进入等待模式；
S2、所述VCU保持等待模式T1时间，判断所述钥匙开关KL15的激活状态是否发生改变，其中T1为预设常数；
S3、若所述钥匙开关KL15的激活状态没发生改变，所述VCU进入操作模式，控制低压控制器完成低压上电自检过程并接收所述低压控制器反馈的操作模式信号；
S4、所述VCU在接收到所述低压控制器反馈的操作模式信号时，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令同时给电池管理器BMS发送继电器闭合指令，以通过高压继电器完成所述高压负载控制器的高压上电过程；
S5、在所述高压上电过程完成时，断开所述钥匙开关KL15，所述VCU从所述操作模式进入所述等待模式；
S6、所述VCU保持所述等待模式T2时间，判断所述钥匙开关KL15的断开状态是否发生改变，其中T2为预设常数；
S7、若所述钥匙开关KL15的断开状态没有发生改变，所述VCU控制整车动力系统完成高低压下电过程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、若所述钥匙开关KL15的激活状态没发生改变，所述VCU进入操作模式；
S32、所述VCU控制低压继电器N闭合，使所述BMS从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述BMS反馈的操作模式信号；
S33、所述VCU控制低压继电器R闭合，使所述MCU从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述MCU反馈的操作模式信号；
S34、所述VCU控制低压继电器M闭合，使所述CLM从睡眠模式进入操作模式，完成自检过程并接收所述CLM反馈的操作模式信号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S41、所述VCU在接收到所述低压控制器反馈的操作模式信号时，向各高压负载控制器发送高压上电请求指令并向电池管理器BMS发送继电器闭合指令；
S42、所述电池管理器BMS根据所述VCU发送的闭合指令，先控制负继电器NMC闭合，再控制预充继电器PCC闭合，当预充电压达到预设的点电压V1时，控制正继电器PMC闭合，再经过T3时间后断开预充继电器PCC，其中，V1、T3均为预设常数。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S34包括：
S341、所述VCU控制检测所述高压继电器闭合状态正常时，检测空调系统的状态；
S342、在所述空调系统为开启状态时，所述VCU控制低压继电器M闭合，使所述CLM从睡眠模式进入操作模式，以控制压缩机开启；
S343、在所述空调系统为关闭状态时，所述VCU向所述CLM发送禁止工作指令以控制所述压缩机关闭，并根据接收到的所述压缩机关闭状态信号控制所述低压继电器M断开。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S7包括：
S71、若所述钥匙开关KL15的断开状态没有发生改变，所述VCU将所述高压负载控制器的电流卸载；
S72、所述VCU在所述高压负载控制器的电流卸载完成时，向所述BMS发送高压继电器断开指令以控制所述高压继电器断开；
S73、在所述高压继电器断开后，所述VCU控制所述MCU进入主动泻放状态；
S74、在所述MCU进入主动泻放完成后，所述VCU控制所述低压控制器、所述各低压继电器关闭。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述VCU将所述高压负载控制器的电流卸载，包括：
所述VCU控制所述MCU、所述CLM进入零扭矩状态；
所述VCU控制控制所述DCDC进入关闭状态。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述VCU将所诉高压负载控制器的电流卸载，还包括：
所述VCU控制所述空调系统进入关闭状态。
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