深入浅出:电动汽车高压系统上下电的方方面面
电控知识搬运工 2024-04-23

高压系统的上下电管理在纯电车中占据着至关重要的地位。它涉及到车辆的安全性能以及正常行驶功能,与传统车辆发动机启动的意义相当。在高压上下电的过程中,我们遵循一系列原则,确保车辆不会出现非预期的加速、减速或转向,同时防止因高压故障导致的人员伤害和设备损坏,并满足高压上下电的性能要求。

高压上下电的功能需求主要包括钥匙上电、直流/交流充电以及远程控制等唤醒方式。尽管唤醒方式各异,但高压上电的逻辑和时序都基本相似。在整个上电过程中,我们通常会对时间有明确要求,例如要求局域网内的各个ECU(包括VCU、DCDC、DCU、BMS等)在1秒内完成上电流程并进入工作模式。

1.上电流程

正常的上电流程始于VCU被唤醒,无论是通过钥匙、网络还是充电CC信号硬线。一旦启动,VCU会发送请求闭合HVIL回路使能线和必要的12V低压继电器的CAN报文,并监控HVIL回路状态。随后,DCU、DC/DC和BMS也会被唤醒并进行自检,同时BMS还会计算绝缘阻值以确保绝缘正常。完成这些步骤后,BMS将先后闭合主负继电器和预充继电器,进行预充电过程。预充的目的是防止高压直接接入产生冲击,通过预充电阻分担电压,直到母线电压达到预设阈值,判断预充电成功,然后闭合主正继电器并断开预充继电器,完成高压上电。此时,VCU还会请求DCU和DC/DC进入工作模式。

2.预充流程

在纯电车的高压系统中,预充是一个不可或缺的步骤。与我们日常生活中使用的低压电池,如12V低压蓄电池不同,高压电池在直接接入时可能会产生较大的冲击,进而损坏功率器件。为了避免这种情况,预充步骤就显得尤为重要。

预充过程的核心是将预充电阻串联到高压回路中。这样做的目的是让预充电阻分担一部分电压,从而减缓电压的上升速度。与此同时,各个ECU内的电容开始充电。随着电容的充电,电压逐渐上升,当电压达到某一特定的阈值时,主正继电器闭合。这时,预充回路便完成了它的使命,确保了高压系统的平稳接入,避免了因直接接电池而产生的冲击风险。

因此,预充是高压上下电管理流程中至关重要的一环,它不仅保护了功率器件,也确保了车辆的安全性和稳定性。通过合理的预充策略,我们可以实现高压系统的平稳接入和断开,为纯电车提供更加可靠和安全的驾驶体验。


3.下电流程

正常下电流程则是检测到钥匙信号关闭、硬线信号停止或网络唤醒信号中断时,VCU会请求DCU和DC/DC离开工作模式,并降低功率。随后,VCU会请求BMS断开高压继电器,并在BMS完成响应后,断开HVIL回路和低压继电器,使各节点进入休眠状态。

这样的高压上下电管理过程确保了纯电车在启动和关闭时的安全性和稳定性,为驾驶者提供了可靠的驾驶体验。

4.紧急下电流程

除了正常上电流程外,紧急下电流程同样重要。在车辆正常上电状态下,如果发生绝缘阻值低于阈值、高压互锁断开、IGBT过流等严重故障,VCU会立即启动紧急下高压电流程。首先,VCU会请求DC/DC脱离工作模式,并指示DCU进入故障模式。随后,VCU会请求BMS断开高压继电器,并断开HVIL回路,以确保高压系统的安全断开。接着,VCU会进一步请求IPU进入紧急放电模式,由DCU在规定时间内完成余电的泄放。如果此时钥匙处于关闭状态,那么各个节点将进入休眠状态,等待下一次唤醒。

通过这样的高压上下电管理流程,我们可以确保纯电车在面临突发故障时能够迅速而安全地切断高压电源,避免对人员和设备造成损害。同时,这也为驾驶者提供了更加安心和可靠的驾驶体验。


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