CN108725206B - 一种电动车辆的控制方法及使用该控制方法的电动车辆 - Google Patents

一种电动车辆的控制方法及使用该控制方法的电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电动车辆的控制方法及使用该控制方法的电动车辆，该控制方法中，在高压可行车模式下，控制系统允许高压系统中的动力电池输出可用于驱动电机运行的高压电，若此时高压系统中控制电流通断的主接触器断开，则控制系统进入紧急下电模式并禁止动力电池输出高压电；否则，控制系统保持高压可行车模式并进一步检测钥匙开关，若钥匙开关拧至OFF挡和/或动力电池连接外部充电装置，则进入高压等待工作模式；在该高压等待工作模式下，控制系统禁止动力系统输出高压电，若此时控制系统检测到电动车辆处于行驶状态，当钥匙开关重新拧至ON挡时，该控制系统返回至所述高压可行车模式。此控制方法能够从驱动控制方面提高电动车辆的安全性。

Description

一种电动车辆的控制方法及使用该控制方法的电动车辆
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种电动车辆的控制方法及使用该控制方法的电动车辆。
背景技术
电动汽车通过电机将电能转化为机械能驱动行驶，相对于传统的内燃机车，电机实时响应迅速。在高速行车状态下，若驾驶员对点火钥匙进行了不适当的操作，整车控制器采集到相应的电信号而不加以识别便给电机发送了不当的命令，就会导致行车状态突然变化，危及整车安全。
针对上述问题，中国发明专利(CN104149788A)公开了一种电动汽车防止驾驶员误操作的方法，该方法包括以下具体步骤：
第一步：硬件上电后，首先进行上电初始化工作，上电初始化需要依次对整车控制器、仪表、电池管理系统、电机控制器及其它控制器进行上电初始化，并返回初始化完成/故障；随后进行故障判断，若有故障，则进行故障处理，若无故障，则进入下一步；
第二步：点火信号START的检测，若未检测到点火，则延时，并继续进行点火信号的循环检测，直至检测到点火信号，则进入下一步；
第三步：高压上电，首先由整车控制器向电池管理系统发送高压上电命令，电池管理系统需结合当前状态判定是否允许上高压电，不允许则禁止上高压电，允许则闭合高压上电继电器，并检测上电状态，回发给整车控制器，若有故障，则进行故障处理，若无故障，则进入下一步。
第四步；挡位判断，并依据挡位信号D/N/R，进入相应的挡位子模块，对电机进行驱动，进而控制整车相应的动作，且屏蔽挡位与钥匙信号；在各挡位子模块中，当电机扭矩为0Nm时，结束挡位子模块并返回主模块。
第五步：从挡位子模块返回之后，在钥匙位置检测子模块进行点火钥匙位置的判断，若为ON挡，则跳至第三步，进行挡位判断，并按流程依次进行；若为ACC挡，则跳至第二步，进行点火信号START检测，并按流程依次进行；若为OFF位置，则进行下电操作，切断整车高压电。
上述提供的方法中，电动车辆在行驶时通过屏蔽挡位和钥匙信号防止驾驶员误操作，从而保证电动车辆的行车安全。但是，上述方法并没有考虑电动车辆在动力电池充电状态下钥匙开关的误操作问题，也没有考虑到电动车辆行驶过程是否出现主接触器断开导致的安全隐患。因此，从驱动控制方面来说，该方法对电动车辆的安全性提高有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车辆的控制方法，旨在从驱动控制方面提高电动车辆的安全性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电动车辆的控制方法，具有如下特征：包括高压系统和控制系统，且该控制系统具有高压可行车模式和高压等待工作模式。
包括高压系统和控制系统，且该控制系统具有高压可行车模式和高压等待工作模式；
在所述高压可行车模式下，所述控制系统允许所述高压系统中的动力电池输出可用于驱动电机运行的高压电，若此时所述高压系统中控制电流通断的主接触器断开，则所述控制系统进入紧急下电模式并禁止所述动力电池输出高压电；
否则，所述控制系统保持所述高压可行车模式并进一步检测钥匙开关，若钥匙开关拧至OFF挡和/或所述动力电池连接外部充电装置，则进入所述高压等待工作模式，在所述高压等待工作模式下，所述控制系统禁止所述动力电池输出高压电；
若此时所述控制系统检测到所述电动车辆处于行驶状态，当所述钥匙开关重新拧至ON挡时，所述控制系统返回至所述高压可行车模式；
若此时所述控制系统检测到所述电动车辆处于停止状态则开始计时T9，T9时间后所述控制系统进入正常下电模式。
这种控制方法在控制系统进入高压可行车模式后先判断主接触器是否断开，再判断钥匙开关位置和动力电池是否处于充电状态，最后判断车辆是否处于行驶状态，此种时序控制合理地划分了控制系统工作模式。这样既能防止车辆在行驶过程中因钥匙开关误操作而导致的车辆行驶状态突变，也能避免动力电池在充电状态下误上高压电，还能防止因主接触器断开造成的安全隐患，因而从驱动控制方面大幅提高电动车辆的安全性。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：所述控制系统包含顶层控制单元和下层控制单元。
这种控制方法由顶层控制单元统一调度工作，便于顶层控制单元对整车的状态管理。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：所述顶层控制单元为整车控制器VCU，所述下层控制单元包含电池管理系统BMS、驱动电机控制器MCU、DC/DC控制器以及DC/AC控制器。
并且，所述整车控制器VCU由CAN总线分别连接所述电池管理系统BMS、所述驱动电机控制器MCU、所述DC/DC控制器以及所述DC/AC控制器。
这种控制方法使得顶层控制单元和下层控制单元统一工作模式，防止控制系统因自身程序混乱导致故障或控制失效。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：当钥匙开关拧至ON挡，所述整车控制器VCU首先上电初始化并进行低压自检，若所述整车控制器VCU自检正常则所述下层控制单元上电自检；若所述整车控制器VCU自检出现故障则进行故障处理。
若所述下层控制单元自检正常则保持待机并允许钥匙开关拧至START挡；若所述下层控制单元自检出现故障则进行故障处理并禁止钥匙开关拧至START挡。
这种控制方法能够避免在控制系统出现故障的时候盲目上高压电，提高高压系统的安全性。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：当所述钥匙开关拧至START挡时，所述高压系统上高压自检并开始计时T1。
在T1时间内，若所述钥匙开关拧至OFF挡，则所述控制系统进入正常下电模式；若所述钥匙开保持在START挡，则所述控制系统判断T1时间内所述高压系统是否完成上高压自检。
若所述高压系统在T1时间内未完成上高压自检，则所述控制系统进入紧急下电模式。
这种控制方法能够规范高压系统上电时序，避免高压系统中各部件因非正确启动而遭受冲击。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：进入正常下电模式后，所述顶层控制单元先指令所述电池管理系统BMS断开所述主接触器，待所述高压系统和所述控制系统依次关闭后，再将所述钥匙开关拧至OFF挡。
这种控制方法规范正常下电时序，在保证行车安全的前提下提高控制系统和高压系统的安全性。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：在正常下电模式下，当所述下层控制单元向所述整车控制器VCU反馈所述高压系统已进入关闭状态时开始计时T2，T2时间后所述控制系统自行关闭。
若所述下层控制单元未向所述整车控制器VCU反馈所述高压系统已进入关闭状态则开始计时T3。
若T3时间内所述动力电池与外部充电装置处于断开状态且所述钥匙开关重新拧至ON挡时，则所述控制系统重新上电初始化并进行低压自检。
这种控制方法能够根据驾驶意图让电动车辆重新进入启动状态。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：所述控制系统进入紧急下电模式后，所述电池管理系统BMS进入下电模式并断开所述主接触器、所述DC/DC控制器进入关闭状态，待所述驱动电机紧急放电完成后，依次关闭所述高压系统和所述控制系统，最后将所述钥匙开关拧至OFF挡。
这种控制方法能够提高高压系统的安全性和设备的可靠性。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：在紧急下电模式下，若所述整车控制器VCU未检测到所述主接触器断开，则驱动电机进行紧急放电并开始计时T4。
T4时间后且所述驱动电机实际母线电压小于设定值时，所述驱动电机紧急放电完成。
这种控制方法能够防止高压电泄露和整车失控现象，解除安全威胁。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：当所述高压系统上高压自检完成后，所述整车控制器VCU指令所述电池管理系统BMS闭合所述主接触器并计时T5。
若所述主接触器在T5时间内闭合，则所述控制系统则开始计时T6；否则，所述控制系统进入紧急下电模式；
T6时间内所述动力电池进入高压预充电状态(此处的高压预充电是指先由预充电电路连通动力电池和负载，防止大电流冲击损坏高压系统的元器件)，则所述控制系统进一步判断所述主接触器是否断开；若是，所述控制系统进入紧急下电模式；若否，则所述控制系统进入高压可行车模式。
这种控制方法能够防止因主接触器在闭合状态和断开状态之间频繁切换导致的粘连故障。
进一步的，上述电动车辆的控制方法中，还具有如下特征：当所述动力电池完成高压预充电后，所述整车控制器VCU指令所述驱动电机控制器MCU、所述电池管理系统BMS以及所述DC/DC控制器进入正常工作状态，所述整车控制器VCU使能DC/AC控制器运行并开始计时T7。
在T7时间内，若所述驱动电机控制器MCU和所述DC/DC控制器处于正常工作状态、所述主接触器保持闭合状态，则所述控制系统检测所述钥匙开关是否保持在ON挡；在T7时间内，若所述驱动电机控制器MCU和所述DC/DC控制器处于非正常工作状态、或所述主接触器处于断开状态，则所述控制系统进入紧急下电模式。
若T7时间内所述钥匙开关保持在ON挡，则所述控制系统进入高压可行车模式；否则，所述控制系统关闭所述DC/DC控制器并开始计时T8。
若T8时间内所述主接触器断开，则所述控制系统进入紧急下电模式；否则，T8时间后所述控制系统进入正常下电模式。
这种控制方法能够防止因主接触器在闭合状态和断开状态之间频繁切换导致的粘连故障。
另外，本发明还提供了一种电动车辆，该电动车辆包含但并不仅限于小汽车、客车、矿车、卡车、叉车等。该电动车辆具有如下特征：所述电动车辆使用上述任意一种控制方法。
附图说明
图1是一种高压系统的硬件结构框图；
图2是一种控制系统的硬件结构框图；
图3是一种电动车辆的控制方法的流程图；
图4是控制方法中步骤a的流程图；
图5是控制方法中步骤b的流程图；
图6是控制方法中正常下电模式的流程图；
图7是控制方法中紧急下电模式的流程图；
图8是控制方法中步骤c的流程图；
图9是控制方法中步骤d的流程图。
附图中，100、控制系统；1、整车控制器VCU；2、下层控制单元；21、电池管理系统BMS；22、驱动电机控制器MCU；23、DC/DC控制器；24、DC/AC控制器；200、高压系统；201、动力电池；202、主接触器；203、驱动电机；204、DC/DC变换器；205、油泵DC/AC；206、气泵DC/AC。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种电动车辆的控制方法和使用该控制方法的电动车辆。该控制方法包括如图1所示的高压系统200和如图2所示的控制系统100，且通过控制系统100确保高压系统200的运行。
如图1所示，本实施例中，高压系统200包含：动力电池201、主接触器202、驱动电机203、DC/DC变换器204、油泵DC/AC205、气泵DC/AC206等。当主接触器202闭合时，动力电池201分别向驱动电机203、DC/DC变换器204、油泵DC/AC205、气泵DC/AC206等高压器件供电运行。即主接触器202起控制高压系统200中电流通断的作用。
如图2所示，控制系统100包含顶层控制单元和下层控制单元2。顶层控制单元为整车控制器VCU1，下层控制单元2包含电池管理系统BMS21、驱动电机控制器MCU22、DC/DC控制器23以及DC/AC控制器24。并且，整车控制器VCU1由CAN总线分别连接电池管理系统BMS21、驱动电机控制器MCU22、DC/DC控制器23以及DC/AC控制器24。
电池管理系统BMS21用于控制动力电池201和主接触器202；驱动电机控制器MCU22用于控制驱动电机203；DC/DC控制器23用于控制DC/DC变换器204、DC/AC控制器24用于控制油泵DC/AC205、气泵DC/AC206以及图1中未显示的冷却水泵DC/AC、空调压缩机DC/AC等高压器件。
本实施例中，电动车辆的启停操作由钥匙开关(图中未显示)控制。钥匙开关分为ON挡，OFF挡以及START挡，其中，ON挡对应控制系统100上电状态，START挡对应高压系统200上电状态，OFF挡对应高压系统200和控制系统100均下电状态。
本实施例提供的控制方法基于如图2所示的控制系统100实现。如图3所示，电动车辆的控制方法包括以下步骤：
步骤a：钥匙开关拧至ON挡，控制系统100上电初始化并进行低压自检；
步骤b：钥匙开关拧至START挡，高压系统200上高压自检；
步骤c：高压系统200闭合主接触器202使动力电池201进入高压预充电状态；
步骤d：高压系统200进入工作状态且控制系统100进入高压可行车模式。
其中，控制系统100具有高压可行车模式和高压等待工作模式。在高压可行车模式下，控制系统100允许动力电池201输出可用于驱动电机203运行的高压电，若此时高压系统200中控制电流通断的主接触器202断开，则控制系统100进入紧急下电模式并禁止动力电池201输出高压电；否则，控制系统100保持高压可行车模式并进一步检测钥匙开关，若钥匙开关拧至OFF挡和/或所述动力电池201连接外部充电装置，则进入所述高压等待工作模式。
在高压等待工作模式下，控制系统100禁止动力电池201输出高压电，若此时控制系统100检测到电动车辆处于行驶状态(即驱动电机203停止输出扭矩但电动车辆在惯性作用下继续行进的状态)，当钥匙开关重新拧至ON挡时，控制系统100返回至高压可行车模式；若此时控制系统100检测到电动车辆处于停止状态则开始计时T9，T9时间后控制系统100进入正常下电模式。
本实施例的控制方法合理安排电动车辆的动作时序关系，从而保证电动车辆驱动启动状态时的安全性。
如图4所示，在步骤a中，当钥匙开关拧至ON挡，整车控制器VCU1首先上电初始化并进行低压自检，若整车控制器VCU1自检正常则下层控制单元2上电自检；若整车控制器VCU1自检出现故障则进行故障处理。若下层控制单元2自检正常则保持待机并进入步骤b；若下层控制单元2自检出现故障则进行故障处理并禁止钥匙开关拧至START挡。
如图5所示，当钥匙开关拧至START挡时，高压系统200上高压自检并开始计时T1。在T1时间内，若钥匙开关拧至OFF挡，则控制系统100进入正常下电模式；在T1时间内，若钥匙开保持在START挡，则控制系统100判断T1时间内高压系统200是否完成上高压自检。若高压系统200在T1时间内未完成上高压自检或自检发现故障，则控制系统100进入紧急下电模式；否则，进入步骤c。
如图6所示，进入正常下电模式后，整车控制器VCU1先指令电池管理系统BMS21断开主接触器202，待高压系统200和控制系统100依次关闭后，再将钥匙开关拧至OFF挡。
在正常下电模式下，当下层控制单元2向整车控制器VCU1反馈高压系统200已进入关闭状态时开始计时T2，T2时间后控制系统100自行关闭。
若下层控制单元2未向整车控制器VCU1反馈高压系统200已进入关闭状态则开始计时T3，若T3时间内动力电池201的充电插座处于断开状态且钥匙开关重新拧至ON挡时，则控制系统100重新上电初始化并进行低压自检。
如图7所示，控制系统100进入紧急下电模式后，电池管理系统BMS21进入下电模式并断开主接触器202使驱动电机203进行放电、且DC/DC控制器23进入关闭状态，若整车控制器VCU1未检测到主接触器202断开，则驱动电机203进行紧急放电并开始计时T4，T4时间后且驱动电机203的实际母线电压小于设定值时，驱动电机203紧急放电完成。待驱动电机203紧急放电完成后，依次关闭高压系统200和控制系统100，最后将钥匙开关拧至OFF挡。
另外，需要说明的是，紧急下电模式完成后，控制系统100禁止钥匙开关重新拧至START挡进行上高压。
如图8所示，当高压系统200上高压自检完成后，整车控制器VCU1指令电池管理系统BMS21闭合主接触器202并计时T5。
若主接触器202在T5时间内闭合，则控制系统100则开始计时T6；否则，控制系统100进入紧急下电模式。T6时间内动力电池201进入高压预充电状态，则控制系统100进一步判断主接触器202是否断开；若是，控制系统100进入紧急下电模式。若否，进入步骤d。
如图9所示，当动力电池201完成高压预充电后，整车控制器VCU1指令驱动电机控制器MCU22、电池管理系统BMS21以及DC/DC控制器23进入正常工作状态，整车控制器VCU1使得DC/AC控制器24运行并开始计时T7；
在T7时间内，若驱动电机控制器MCU 22和DC/DC控制器23处于正常工作状态、主接触器202保持闭合状态，则控制系统100检测钥匙开关是否保持在ON挡；在T7时间内，若驱动电机控制器MCU22和DC/DC控制器23处于非正常工作状态、或主接触器202处于断开状态，则控制系统100进入紧急下电模式。
若T7时间内钥匙开关保持在ON挡，则控制系统100进入高压可行车模式；否则，控制系统100关闭DC/DC控制器23并开始计时T8。若T8时间内主接触器202断开，则控制系统100进入紧急下电模式；否则，T8时间后控制系统100进入正常下电模式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，但需要说明的是，上述这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的具体限制。基于此处的解释，本领域的技术人员在不付出创造性劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式或等同替换，都将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动车辆的控制方法，其特征在于，包括高压系统和控制系统，且该控制系统具有高压可行车模式和高压等待工作模式；
在所述高压可行车模式下，所述控制系统允许所述高压系统中的动力电池输出可用于驱动电机运行的高压电，
若此时所述高压系统中控制电流通断的主接触器断开，则所述控制系统进入紧急下电模式并禁止所述动力电池输出高压电；
否则，所述控制系统保持所述高压可行车模式并进一步检测钥匙开关，若钥匙开关拧至OFF挡和/或所述动力电池连接外部充电装置，则进入所述高压等待工作模式，在所述高压等待工作模式下，所述控制系统禁止所述动力电池输出高压电；
若此时所述控制系统检测到所述电动车辆处于行驶状态，当所述钥匙开关重新拧至ON挡时，所述控制系统返回至所述高压可行车模式；
若此时所述控制系统检测到所述电动车辆处于停止状态则开始计时T9，T9时间后所述控制系统进入正常下电模式；
所述控制系统包含顶层控制单元和下层控制单元；所述顶层控制单元为整车控制器VCU，所述下层控制单元包含电池管理系统BMS、驱动电机控制器MCU、DC/DC控制器以及DC/AC控制器；并且，所述整车控制器VCU由CAN总线分别连接所述电池管理系统BMS、所述驱动电机控制器MCU、所述DC/DC控制器以及所述DC/AC控制器；
当所述动力电池完成高压预充电后，所述整车控制器VCU指令所述驱动电机控制器MCU、所述电池管理系统BMS以及所述DC/DC控制器进入正常工作状态，所述整车控制器VCU使得DC/AC控制器运行并开始计时T7；
在T7时间内，若所述驱动电机控制器MCU和所述DC/DC控制器处于正常工作状态、所述主接触器保持闭合状态，则所述控制系统检测所述钥匙开关是否保持在ON挡；在T7时间内，若所述驱动电机控制器MCU和所述DC/DC控制器处于非正常工作状态、或所述主接触器处于断开状态，则所述控制系统进入紧急下电模式；
若T7时间内所述钥匙开关保持在ON挡，则所述控制系统进入高压可行车模式；否则，所述控制系统关闭所述DC/DC控制器并开始计时T8；
若T8时间内所述主接触器断开，则所述控制系统进入紧急下电模式；否则，T8时间后所述控制系统进入正常下电模式。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，当钥匙开关拧至ON挡，所述顶层控制单元首先上电初始化并进行低压自检，若所述顶层控制单元自检正常则所述下层控制单元上电自检；若所述顶层控制单元自检出现故障则进行故障处理；
若所述下层控制单元自检正常则保持待机并允许所述钥匙开关拧至START挡；若所述下层控制单元自检出现故障则进行故障处理并禁止所述钥匙开关拧至START挡。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，当所述钥匙开关拧至START挡时，所述高压系统上高压自检并开始计时T1；
在T1时间内，若所述钥匙开关拧至OFF挡，则所述控制系统进入正常下电模式；若所述钥匙开保持在START挡，则所述控制系统判断T1时间内所述高压系统是否完成上高压自检；
若所述高压系统在T1时间内未完成上高压自检，则所述控制系统进入紧急下电模式。
4.根据权利要求3所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，进入正常下电模式后，所述顶层控制单元先指令所述电池管理系统BMS断开所述主接触器，待所述高压系统和所述控制系统依次关闭后，再将所述钥匙开关拧至OFF挡。
5.根据权利要求1所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，在正常下电模式下，当所述下层控制单元向顶层控制单元反馈所述高压系统已进入关闭状态时开始计时T2，T2时间后所述控制系统自行关闭；
若所述下层控制单元未向所述顶层控制单元反馈所述高压系统已进入关闭状态则开始计时T3；
若T3时间内所述动力电池与所述外部充电装置处于断开状态且所述钥匙开关重新拧至ON挡时，则所述控制系统重新上电初始化并进行低压自检。
6.根据权利要求1所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，所述控制系统进入紧急下电模式后，所述电池管理系统BMS进入下电模式并断开所述主接触器、所述DC/DC控制器进入关闭状态，待所述驱动电机紧急放电完成后，依次关闭所述高压系统和所述控制系统，最后将所述钥匙开关拧至OFF挡。
7.根据权利要求6所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，在紧急下电模式下，若所述整车控制器VCU未检测到所述主接触器断开，则驱动电机进行紧急放电并开始计时T4；
T4时间后且所述驱动电机实际母线电压小于设定值时，所述驱动电机紧急放电完成。
8.根据权利要求1所述的电动车辆的控制方法，其特征在于，当所述高压系统上高压自检完成后，所述整车控制器VCU指令所述电池管理系统BMS闭合所述主接触器并计时T5；
若所述主接触器在T5时间内闭合，则所述控制系统则开始计时T6；否则，所述控制系统进入紧急下电模式；
T6时间内所述动力电池进入高压预充电状态，则所述控制系统进一步判断所述主接触器是否断开；若是，则所述控制系统进入紧急下电模式；若否，则所述控制系统进入高压可行车模式。
9.一种电动车辆，其特征在于，使用权利要求1至8中任意一项所述的控制方法。
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