CN109421542A - 电动汽车高压下电方法 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车高压下电方法，包括：第一控制单元基于没有接收到任何高压使用请求而启动高压负载卸载程序，并向电机控制器发送交流端绝缘检测指令；电机控制器向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求；电源管理系统执行交流端绝缘检测程序；第一控制单元向电源管理系统发送断开高压开关指令；电源管理系统执行断开高压开关程序；第一控制单元向电机控制器发送主动放电指令；电机控制器执行主动放电程序。该方法有利于保证电动汽车的安全下电，以及在存在唤醒源时，电动汽车能够从下电状态极快速地恢复到上电状态。

Description

电动汽车高压下电方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，更具体地说，涉及一种电动汽车高压下电方法。

背景技术

电动汽车已逐渐得到普及，为了续航方面的考量，节省电力是业界技术人员关注的焦点之一。

通常，为节省电力，在不存在高压用电需求的情况下，期望电动汽车会自动执行高压下电流程；而在发现适当唤醒源时，又期望电动汽车能够从高压下电状态下恢复上电。

然而，基于纯电动汽车的安全性考虑，电动汽车的高压功能结束后，在进行高压下电过程之前或之中，进行一些与高压功能相关的检测以保证电动汽车能够安全下电，这是本领域技术人员所期望的。同时，一旦检测到唤醒源，使得电动汽车能够从下电状态下极快速地恢复上电，从而提升用户体验，也是本领域技术人员所期望的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车高压下电方法，其能够使得电动汽车安全下电而避免引发任何故障。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：

一种电动汽车高压下电方法，包括如下步骤：a)、第一控制单元基于没有接收到任何高压使用请求而启动高压负载卸载程序，并向电机控制器发送交流端绝缘检测指令；b)、电机控制器基于接收到交流端绝缘检测指令而向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求；其中，电机控制器包括IGBT单元，用于将电池输出的直流电流转换为电机运转所需的交流电流；c)、电源管理系统基于接收到交流端绝缘检测请求而执行交流端绝缘检测程序，并将第一执行结果反馈至第一控制单元；d)、第一控制单元基于接收到第一执行结果而向电源管理系统发送断开高压开关指令；e)、电源管理系统基于接收到断开高压开关指令而执行断开高压开关程序，并将第二执行结果反馈至第一控制单元；f)、第一控制单元基于接收到第二执行结果而向电机控制器发送主动放电指令；g)、电机控制器基于接收到主动放电指令而执行主动放电程序，并将第三执行结果反馈至第一控制单元。

优选地，在步骤a)中，在确定第一条件满足时，第一控制单元向电机控制器发送交流端绝缘检测指令，第一条件包括：第一控制单元检测到电源管理系统的母线电流小于第一电流阈值；或者，高压负载卸载程序的启动时间超过第一时间阈值。

优选地，步骤a)还包括步骤a1)：电机控制器基于高压负载卸载程序的启动而断开IGBT单元与电池的输出端之间的耦合，并进入待机模式。

优选地，步骤a)还包括步骤a2)：电压转换单元基于高压负载卸载程序的启动而断开与电池的输出端之间的耦合，并进入待机模式，其中，电压转换单元用于将电池输出的高压转换为低压。

优选地，基于第一控制单元启动高压负载卸载程序，以下模块的任一个或任多个进入待机模式并向电机控制器发出零扭矩请求：空调；加热器；以及，冷凝器。

优选地，高压负载卸载程序还包括：第一控制单元检测电机输出的扭矩，若扭矩小于第一扭矩阈值，或电机在第二时间阈值内未作出响应，第一控制单元指示电机进入待机模式。

优选地，步骤b)具体包括：电机控制器基于接收到交流端绝缘检测指令而控制IGBT单元与电池的输出端耦合，并向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求。

优选地，交流端绝缘检测程序包括：电源管理系统检测IGBT单元的第一输出端对电机的壳体的绝缘性；电源管理系统检测IGBT单元的第二输出端对电机的壳体的绝缘性；以及电源管理系统检测IGBT单元的第三输出端对电机的壳体的绝缘性。

优选地，步骤g)之后还包括：第一控制单元检测是否存在任何低压唤醒源；若否，第一控制单元指示如下模块存储数据并进入休眠模块：电源管理系统；电机控制器；以及，电压转换单元。

本发明各实施例所提供的电动汽车高压下电方法，在进行高压下电过程之前或之中，将进行一些与高压功能相关的检测，从而保证电动汽车能够安全下电，同时，该方法还使得在检测到任何唤醒源的情况下，电动汽车能够从下电状态极快速地恢复到上电状态，从而为用户带来优秀的使用体验。该方法无需为电动汽车引入额外的检测电路，实现简单、便利。

附图说明

图1示出本发明第一实施例提供的电动汽车高压下电方法的流程示意图。

图2示出根据本发明一实施例的IGBT单元的电路示意图。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。

本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。术语“耦合”定义为表示直接连接到组件或者经由另一个组件而间接连接到组件，还可以包括通过无线传输等通信方式来实现连接。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件A、B和C，而第二实施例包括元件B和D，则本发明也应被认为可以包括A、B、C或D的其他剩余组合，即使没有明确指出。

需要说明的是，在电动汽车中，至少存在如下单元或模块：整车控制单元（VCU）、电源管理系统（BMS）、电机控制器（PEU）、电机、电压转换单元。

整车控制单元（VCU）可采用CAN总线、或其他合适的通信总线分别与电源管理系统、电机控制器进行通信。其中，电机控制器中包括一个IGBT单元，其用于将车载电池输出的直流电流转换为电机运转所需的交流电流。电压转换单元用于将电池输出的高压转换为低压，以向各种控制系统供电。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种电动汽车高压下电方法，其包括如下步骤。

步骤S10、第一控制单元基于没有接收到任何高压使用请求而启动高压负载卸载程序，并向电机控制器发送交流端绝缘检测指令。

这里，第一控制单元可以为整车控制单元VCU，也可以为电动汽车自身携带或与电动汽车耦合的任何其他控制单元。

具体地，作为示例，在该步骤中，整车控制单元（VCU）检测有无存在钥匙信号keyon、是否存在来自热管理系统的高压使用请求。举例来说，若钥匙信号为keyoff、没有热管理请求的高压使用请求、或高压使用请求结束，VCU将启动高压负载卸载程序。反之，VCU将维持当前状态，不进行高压下电操作而是向热管理系统继续提供高压。

在启动高压负载卸载程序的情况下，电机控制器选择断开IGBT单元与电池的直流输出端之间的耦合，使得电池的供电不再向电机供给，从而结束电机控制器当前工作，电机控制器进入待机模式。

如图2所示，IGBT单元可包括6只开关（VT1-VT6），IGBT单元输入端耦合至车载电池（表示为一对U/2），输出端通过等效的电阻R、电感L耦合至电机。本领域技术人员可以理解，通过有序控制这些开关的闭合/断开，可以将电池输出的直流电流转换为三相交流电流。

仅作为一种示例，这里，断开IGBT单元与电池的直流输出端之间的耦合可以简单地按如下方式操作：将6只开关（VT1-VT6）全部断开，从而使得电池不再向电机供电。

类似地，电压转换单元也可以断开与电池的输出端之间的耦合，并进入待机模式。

此外，作为对高压负载卸载程序的启动的响应，电动汽车的多个其他模块也将进入待机模式，例如，包括，车载空调、加热器、及冷凝器；并且，这些模块将向电机控制器发出零扭矩请求，以表明它们不再需要功率分配，这使得电动汽车的功耗将显著下降。

优选情况下，VCU监测电机的输出扭矩，若输出扭矩小于第一扭矩阈值（例如5N.M）、或者电机在一设定时间阈值（例如50ms）内没有做出响应，VCU将指示电机进入待机模式。在电机的待机模式下，电机不关闭、而能快速地从待机模式恢复到正常工作模式，电机仅保持最低程度的功率输出。

作为可选的实现方式，一旦VCU启动高压负载卸载程序，即向电机控制器发送交流端绝缘检测指令。

作为对上述步骤的进一步改进，不同的是，仅在确定第一条件满足时，第一控制单元才向电机控制器发送交流端绝缘检测指令，其中，第一条件包括：第一控制单元检测到电源管理系统的母线电流小于一设定电流阈值（例如4A）；或者，高压负载卸载程序的启动时间超过一设定时间阈值（例如1s）。

步骤S11、电机控制器基于接收到交流端绝缘检测指令而向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求。

在该步骤中，电机控制器接收到交流端绝缘检测指令后，将控制IGBT单元与电池的输出端耦合，同时向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求。

步骤S12、电源管理系统基于接收到交流端绝缘检测请求而执行交流端绝缘检测程序。

在该步骤中，电源管理系统接收到交流端绝缘检测请求后，执行如下操作来具体实现交流端绝缘检测程序：检测IGBT单元的第一输出端（图2中示出为节点A）对电机的壳体的绝缘性；检测IGBT单元的第二输出端(图2中示出为节点B）对电机的壳体的绝缘性；以及检测IGBT单元的第三输出端(图2中示出为节点C）对电机的壳体的绝缘性。

具体地，为检测节点A对电机的壳体的绝缘性，可以断开开关VT1及其他开关，而仅闭合开关VT4。为检测节点B对电机的壳体的绝缘性，仅闭合开关VT3，而断开其他开关。为检测节点C对电机的壳体的绝缘性，仅闭合开关VT5，而断开其他开关。

执行交流端绝缘检测程序之后，电源管理系统将执行该程序所得到的第一执行结果反馈至第一控制单元。

在任一节点对电机壳体不具备绝缘性的情况下，电动汽车存在短路、漏电风险。此时，为安全起见，电源管理系统将向第一控制单元反馈负面的第一执行结果，并进入故障下电模式，此时记录相关故障，向用户发出警报，提醒用户进行维修。在各节点均具备对壳体的绝缘性的情况下，电源管理系统向第一控制单元反馈正面的第一执行结果。

步骤S13、第一控制单元向电源管理系统发送断开高压开关指令。

在该步骤中，第一控制单元（作为示例，这里采用整车控制单元）收到电源管理系统所反馈的正面执行结果（第一执行结果）后，向电源管理系统发送断开高压开关指令。

应当理解，电源管理系统可以采用各种开关元件来控制是否高压输出，例如，继电器、门电路、晶体管或物理开关元件等。这里，仅作为示例，电源管理系统采用高压继电器来控制高压输出，与此相应地，整车控制单元可以向电源管理系统发送断开高压继电器指令。

步骤S14、电源管理系统执行断开高压开关程序。

在该步骤中，电源管理系统在收到断开高压开关指令后，将执行断开高压开关程序（与步骤S13的具体实现相应，这里可以为断开高压继电器程序），并将其执行结果（第二执行结果）再反馈至VCU。第二执行结果具体为正面还是负面将影响到后续步骤的执行。

优选情况下，在下电过程中，若检测到高压唤醒源恢复，VCU立即恢复到之前的工作状态，继而恢复相关高压附件以及电机的工作。

在恢复过程中，在高压开关（如高压继电器）从断开恢复为闭合时，如发生电池或电机发生严重故障，VCU可以发出紧急下电请求，从而直接进入高压卸载状态，并跳过绝缘检测，断开高压开关以及进行主动放电，以快速完成高压下电。

在恢复过程中，如果高压开关（如高压继电器）上电后发生DCDC、IBS等丢帧问题，则VCU将开始限制扭矩输出并逐步降低车速，当车速低于一设定值时，再进入主动放电状态，并跳过绝缘检测，进行断开开关请求以及主动放电，以防止由于轻微故障导致行车过程中车辆突然失去动力，同时尽可能快速完成高压下电操作。

步骤S15、第一控制单元向电机控制器发送主动放电指令。

在该步骤中，第一控制单元（作为示例，这里采用整车控制单元）从电源管理系统接收关于执行断开高压开关程序的结果（第二执行结果）的反馈，若反馈结果为正面，即向电机控制器发送主动放电指令，以表示不再需要电机控制器向电机输出任何控制指令。

步骤S16、电机控制器执行主动放电程序。

在该步骤中，电机控制器接收到主动放电指令后，将执行主动放电程序，并再次将执行结果（第三执行结果）反馈至第一控制单元（如整车控制单元），第一控制单元进而可以将其作为高压下电流程的最终执行结果。

当因超时（整车控制单元在一时间阈值内未收到关于主动放电程序的执行结果）而跳出主动放电时，此时电机直流端电压可能仍高于60V，这种情况下，即便此时不存在低压唤醒源，VCU仍需将电机置于被唤醒状态，并且等待、直到电机进入被动放电。当电机直流端电压低于60V后，可以休眠电机与电源管理系统，最后VCU也进入休眠状态。这种做法可以防止因电机休眠，在直流端电压仍较高的情况下就默认执行主动放电而烧毁/损坏放电器件。

作为对上述第一实施例的进一步改进，在上述步骤S16执行完成之后，继续执行下列步骤：第一控制单元检测是否存在任何低压唤醒源；若否，第一控制单元指示如下各模块存储数据并进入休眠模块：电源管理系统；电机控制器；以及，电压转换单元。

作为示例，低压唤醒源有以下五种：12V蓄电池管理系统IBS的LIN唤醒信号、交流充电桩的CC或CP信号、直流充电桩的CC2或A+信号、网关CGW的网络管理帧、网关的KL15信号。

可以理解，在步骤S16之后进行的唤醒源检测将能够实现：一旦检测到任何唤醒源，第一控制单元将放弃执行下电操作，而能够快速进行上电操作，从而使得用户几乎不会感受到从下电状态恢复到上电状态的明显时延。

根据上述第一实施例及其各种改进实现方式，在真正完成下电操作之前进行一些与高压功能相关的检测，能够保证电动汽车更安全地下电，而同时，在检测到任何唤醒源的情况下，电动汽车还能够从下电状态极快速地恢复到上电状态。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序在由处理器执行时，将执行上述第一实施例及其各种改进实现方式所提供的电动汽车高压下电方法。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。

Claims (10)

1.一种电动汽车高压下电方法，包括如下步骤：

a)、第一控制单元基于没有接收到任何高压使用请求而启动高压负载卸载程序，并向电机控制器发送交流端绝缘检测指令；

b)、所述电机控制器基于接收到所述交流端绝缘检测指令而向电源管理系统发送交流端绝缘检测请求；其中，所述电机控制器包括IGBT单元，用于将电池输出的直流电流转换为电机运转所需的交流电流；

c)、所述电源管理系统基于接收到所述交流端绝缘检测请求而执行交流端绝缘检测程序，并将第一执行结果反馈至所述第一控制单元；

d)、所述第一控制单元基于接收到所述第一执行结果而向所述电源管理系统发送断开高压开关指令；

e)、所述电源管理系统基于接收到所述断开高压开关指令而执行断开高压开关程序，并将第二执行结果反馈至所述第一控制单元；

f)、所述第一控制单元基于接收到所述第二执行结果而向所述电机控制器发送主动放电指令；

g)、所述电机控制器基于接收到所述主动放电指令而执行主动放电程序，并将第三执行结果反馈至所述第一控制单元。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，在确定第一条件满足时，所述第一控制单元向所述电机控制器发送所述交流端绝缘检测指令，所述第一条件包括：

所述第一控制单元检测到所述电源管理系统的母线电流小于第一电流阈值；或者，所述高压负载卸载程序的启动时间超过第一时间阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)还包括步骤a1)：

所述电机控制器基于所述高压负载卸载程序的启动而断开所述IGBT单元与电池的输出端之间的耦合，并进入待机模式。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)还包括步骤a2)：

电压转换单元基于所述高压负载卸载程序的启动而断开与所述电池的输出端之间的耦合，并进入待机模式，其中，所述电压转换单元用于将电池输出的高压转换为低压。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一控制单元启动所述高压负载卸载程序，以下模块的任一个或任多个进入待机模式并向所述电机控制器发出零扭矩请求：

空调；加热器；以及，冷凝器。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高压负载卸载程序还包括：

所述第一控制单元检测电机输出的扭矩，若所述扭矩小于第一扭矩阈值，或所述电机在第二时间阈值内未作出响应，所述第一控制单元指示所述电机进入待机模式。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤b)具体包括：

所述电机控制器基于接收到所述交流端绝缘检测指令而控制所述IGBT单元与电池的输出端耦合，并向电源管理系统发送所述交流端绝缘检测请求。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述交流端绝缘检测程序包括：

所述电源管理系统检测所述IGBT单元的第一输出端对所述电机的壳体的绝缘性；

所述电源管理系统检测所述IGBT单元的第二输出端对所述电机的壳体的绝缘性；以及

所述电源管理系统检测所述IGBT单元的第三输出端对所述电机的壳体的绝缘性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤g)之后还包括：

所述第一控制单元检测是否存在任何低压唤醒源；

若否，所述第一控制单元指示如下模块存储数据并进入休眠模块：

所述电源管理系统；所述电机控制器；以及，所述电压转换单元。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时，执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。