某純電動(dòng)汽車各種狀態(tài)下充電邏輯控制研究

王元林

（湖南獵豹汽車股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

1 概述

新能源汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)的新動(dòng)能正在醞釀重塑產(chǎn)業(yè)力量的大趨勢(shì)。在國(guó)家大力支持下，新能源汽車長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)向好，2019年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷超過(guò)120萬(wàn)輛，居全球領(lǐng)先地位。尤其是國(guó)外品牌特斯拉的入駐中國(guó)，帶動(dòng)了新能源汽車積極向上的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)這些年國(guó)內(nèi)新能源汽車的發(fā)展，中國(guó)自主研發(fā)的新能源汽車，無(wú)論從性能、舒適性、充電便利性，還是從續(xù)航里程上等，都得到了很大的提升。但是，新能源汽車事故頻發(fā)，以及用戶抱怨充電不便利，經(jīng)常充不進(jìn)去電，在鑰匙處于ON擋狀態(tài)進(jìn)行充電時(shí)繼電器來(lái)回地?cái)嚅_(kāi)吸合，或者在充電過(guò)程中無(wú)法開(kāi)啟空調(diào)系統(tǒng)等，這些問(wèn)題都凸顯了新能源汽車的路還有很長(zhǎng)的技術(shù)提升優(yōu)化空間。

本文以某型純電動(dòng)汽車為例，研究并制定了其各種狀態(tài)下的插槍充電，使其確保都能正常充電，提高用戶使用充電的便利性和舒適性。

2 電池內(nèi)部高壓線路原理

新能源汽車高壓上電后，即動(dòng)力電池輸出高壓電，供給車輛高壓用電設(shè)備，高壓控制盒、電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)以及PTC等。

圖1為某型純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池內(nèi)部繼電器控制原理線路圖，在充電過(guò)程中，主要是控制電池包內(nèi)繼電器的動(dòng)作順序，在響應(yīng)充電指令時(shí)，會(huì)優(yōu)先檢測(cè)絕緣問(wèn)題，以確保在充電時(shí)安全可靠。

圖1 動(dòng)力電池內(nèi)部繼電器原理

BMS在控制繼電器的狀態(tài)時(shí)，主要接收來(lái)源于3個(gè)方面的信號(hào)源：一個(gè)是快充樁的A+信號(hào)、一個(gè)是慢充槍的CP信號(hào)、另一個(gè)是VCU的指令。在響應(yīng)充電時(shí)，設(shè)定優(yōu)先級(jí)為：快充信號(hào)>慢充信號(hào)>VCU指令，慢充時(shí)不響應(yīng)VCU的指令，快充時(shí)判斷VCU的指令，控制總正繼電器 （即車輛處于快充狀態(tài)下，當(dāng)檢測(cè)到VCU的指令為0xAA時(shí)，吸合總正繼電器，以便快充的時(shí)候可以開(kāi)空調(diào)，當(dāng)檢測(cè)到VCU的指令為0x00或0x55時(shí)，斷開(kāi)總正繼電器）。當(dāng)BMS接收到VCU的指令0x22后 （該指令具有最高優(yōu)先級(jí)），關(guān)閉所有繼電器，快充慢充都不響應(yīng)。吸合總正之前，必須進(jìn)行預(yù)充。

3 各種狀態(tài)下策略控制

3.1 未插入鑰匙 （即鑰匙處于OFF擋，此時(shí)VCU發(fā)送0x00）

在檢測(cè)到插槍后，再插入鑰匙，不管鑰匙處于任何擋位，慢充時(shí)BMS不響應(yīng)VCU的狀態(tài)，充電優(yōu)先?？斐鋾r(shí)響應(yīng)VCU的指令，以便控制空調(diào)。

1）單獨(dú)插入慢充槍情況：插入慢充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC和CP喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程，先吸合總負(fù)，然后吸合預(yù)充，預(yù)充完成后再吸合總正，開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，BMS自動(dòng)斷開(kāi)總正總負(fù)，延時(shí)后BMS主動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)總正總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，可以直接下電，斷開(kāi)總正總負(fù)。慢充流程如圖2所示。

圖2 慢充流程

2）單獨(dú)插入快充槍情況：插入快充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC2喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程，先吸合總負(fù)，然后吸合快充繼電器，開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，BMS自動(dòng)斷開(kāi)快充繼電器和總負(fù)，延時(shí)后BMS主動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)快充繼電器和總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，可以直接下電，斷開(kāi)快充繼電器和總負(fù)?？斐淞鞒倘鐖D3所示。

3）快充和慢充槍都插入的情況：原則是優(yōu)先響應(yīng)快充。①先插入快充槍，邏輯按單獨(dú)插入快充槍情況2）執(zhí)行，在快充過(guò)程中，若此時(shí)再次插入慢充槍以及插入慢充槍后拔掉慢充槍，BMS不響應(yīng)慢充邏輯。②先插入慢充槍，邏輯按單獨(dú)插入慢充槍情況1）執(zhí)行，在慢充正常充電過(guò)程中，若再次插入快充槍，優(yōu)先響應(yīng)快充，此時(shí)BMS應(yīng)該先給AC/DC充電機(jī)發(fā)停止充電的指令同時(shí)斷開(kāi)總正，總負(fù)不要斷開(kāi)。在完成慢充下電后，再吸合快充繼電器，開(kāi)始快充。在正?？斐溥^(guò)程中，若此時(shí)拔掉快充槍 （注：慢充槍還處于插槍狀態(tài)），BMS此時(shí)只斷開(kāi)快充繼電器，總負(fù)不要斷開(kāi)，BMS在完成快充下電后，進(jìn)入慢充邏輯，先吸合預(yù)充，預(yù)充完成后，再吸合總正，開(kāi)始慢充。慢充過(guò)程中插入快充槍流程如圖4所示。

圖3 快充流程

圖4 慢充過(guò)程中插入快充槍流程

3.2 插入鑰匙 （鑰匙處于ACC擋，此時(shí)VCU發(fā)送0x55）

在插入鑰匙和充電同時(shí)存在時(shí)，優(yōu)先響應(yīng)充電，在拔槍后，各繼電器的狀態(tài)根據(jù)鑰匙狀態(tài)而維持。此時(shí)總負(fù)繼電器已經(jīng)處于吸合狀態(tài)。

1）在鑰匙處于ACC狀態(tài) （注：此時(shí)總負(fù)已經(jīng)吸合），單獨(dú)插入慢充槍情況：插入慢充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC和CP喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程 （注：在啟動(dòng)充電之前，不要將已經(jīng)吸合的總負(fù)繼電器斷開(kāi)，然后延時(shí)后又將其吸合），吸合預(yù)充，預(yù)充完成后再吸合總正，開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開(kāi)總正，總負(fù)維持在吸合狀態(tài)。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)總正總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開(kāi)總正，總負(fù)維持在吸合狀態(tài)。

2）單獨(dú)插入快充槍情況：插入快充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC2喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程 （注：在啟動(dòng)充電之前，不要將已經(jīng)吸合的總負(fù)繼電器斷開(kāi)，然后延時(shí)后又將其吸合），吸合快充繼電器，開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開(kāi)快充繼電器。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)快充繼電器和總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開(kāi)快充繼電器，總負(fù)維持在吸合狀態(tài)?？斐浜吐錁尪疾迦氲那闆r：原則是優(yōu)先響應(yīng)快充。

3.3 插入鑰匙 （鑰匙處于ON擋或Ready擋，此時(shí)VCU發(fā)送0xAA）

此時(shí)總正總負(fù)已經(jīng)都處于吸合狀態(tài)。

1）在鑰匙處于ON狀態(tài) （注：此時(shí)總正總負(fù)已經(jīng)吸合），單獨(dú)插入慢充槍情況：插入慢充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC和CP喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程 （注：在啟動(dòng)充電之前，不要將已經(jīng)吸合的總正總負(fù)繼電器斷開(kāi)，然后延時(shí)后又將其吸合），BMS直接給AC/DC充電機(jī)發(fā)充電指令開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需給充電機(jī)發(fā)停止充電指令，總正總負(fù)維持在吸合狀態(tài)。在槍未拔出的情況下，BMS還是需要上報(bào)給VCU充電連接狀態(tài)，以保證在插槍狀態(tài)下，VCU不能Ready后駕駛車輛。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)總正總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需給充電機(jī)發(fā)停止充電指令，總正總負(fù)維持在吸合狀態(tài)。

2）在鑰匙處于ON狀態(tài) （注：此時(shí)總正總負(fù)已經(jīng)吸合），單獨(dú)插入快充槍情況：插入快充槍，當(dāng)BMS檢測(cè)到CC2喚醒后，啟動(dòng)充電過(guò)程 （注：在啟動(dòng)充電之前，不要將已經(jīng)吸合的總正總負(fù)繼電器斷開(kāi)，然后延時(shí)后又將其吸合），吸合快充繼電器，開(kāi)始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS需斷開(kāi)快充繼電器。在電池正常充電過(guò)程中，若中途拔槍，在斷開(kāi)快充繼電器和總正總負(fù)之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態(tài)，此時(shí)鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需斷開(kāi)快充繼電器，總正總負(fù)維持在吸合狀態(tài)。

4 結(jié)論

通過(guò)以上邏輯控制的實(shí)車上驗(yàn)證，能很好地滿足用戶充電需求，并帶來(lái)非常好的用戶體驗(yàn)。該控制策略能在頻繁地使用充電時(shí)，減少繼電器頻繁地動(dòng)作，為繼電器的使用壽命以及整車的整體性能提升有一定的效果。