混合动力汽车高压上下电控制策略.docx

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：①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；②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IGN0N，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1：①电源模式处于IGN ON；②制动踏板信号有效;③挡 位处于P或N挡位;④车速小于3km/h:⑤智能钥匙认证成功;⑥电子 转向柱锁解锁成功;⑦发动机或电机转速为0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， HCU 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2：①SOC小于一定值;②高压电池包允许放电电流小于一 定值;③SOC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3：①SOC大于一定值;②高压电池包允许放电电流大于一定 值;③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。

①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 ②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;③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, 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;④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， 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HVIL_OUT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R1吸合，同时VMS采集HVIL_IN信号，并确认HVIL_IN 信号符合要求（高电平有效），若VMS检测HVIL IN信号不满足要求, 则控制停止HVIL OUT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 HVIL_IN信号不满足要求，停止HVIL_OUT高电平的输出，同时R1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HVIL， 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BMS若所有高压零部件高压接插件连接正常，R1继电 器吸合①制动踏板踩下且信号有效（硬线信号）；②）挡位处于P挡或 N挡（硬线信号）：③启动请求信号有效;④动力系统正常;⑤DC/DC 正常;⑥BMS及电池系统正常;⑦CAN通信正常如上述条件满足，HVIL OUT高电平输出后，判断HVIL」N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 Acti-vation， 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将整车模式置为Termination Mode，并发出高压下电指令。

若高压上电指令发出1s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BMS若所有高压零部件高压接插件连接正常，R1继电器吸合 ①充电枪插入信号有效;②挡位处于P挡;③动力系统正 常;④DC/DC正常;⑤BMS正常;⑥OBC正常;⑦CAN通信正常若上述条件满足，HVIL_OUT高电平输出后，判断HVIL IN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 ACU 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PO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 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 HVI_OUT 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 1s 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HVIL_OUT接口的电气输出VMS控制HVIL_OUT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HVIL_OUT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：①BMS反馈继电器断开;②HVILIN检测到低 电平;③高压放电完成;④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，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接口停止输出，同时检测HVIL_IN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HVILOUT接口的电气输出VMS控制HVIL_OUT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HVIL_OUT接口停止输。