混合动力汽车高压上下电控制策略

混合动力汽车高压上下电控制策略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 IGN 0N，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 0N；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—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—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_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。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