某纯电动汽车各种状态下充电逻辑控制研究
1概述
新能源汽车事故频发,以及用户抱怨充电不便利,经常充不进去电,在钥匙处于ON挡状态进行充电时继电器来回地断开吸合,或者在充电过程中无法开启空调系统等,这些问题都凸显了新能源汽车的路还有很长的技术提升优化空间。
本文以某型纯电动汽车为例,研究并制定了其各种状态下的插枪充电,使其确保都能正常充电,提高用户使用充电的便利性和舒适性。
2电池内部高压线路原理
新能源汽车高压上电后,即动力电池输出高压电,供给车辆高压用电设备,高压控制盒、电机控制器、驱动电机、空调压缩机以及PTC等。
图1为某型纯电动汽车动力电池内部继电器控制原理线路图,在充电过程中,主要是控制电池包内继电器的动作顺序,在响应充电指令时,会优先检测绝缘问题,以确保在充电时安全可靠。
BMS在控制继电器的状态时,主要接收来源于3个方面的信号源:一个是快充桩的A+信号、一个是慢充枪的CP信号、另一个是VCU的指令。在响应充电时,设定优先级为:快充信号>慢充信号>VCU指令,慢充时不响应VCU的指令,快充时判断VCU的指令,控制总正继电器(即车辆处于快充状态下,当检测到VCU的指令为0xAA时,吸合总正继电器,以便快充的时候可以开空调,当检测到VCU的指令为0x00或0x55时,断开总正继电器)。当BMS接收到VCU的指令0x22后(该指令具有最高优先级),关闭所有继电器,快充慢充都不响应。吸合总正之前,必须进行预充。
3各种状态下策略控制
3.1未插入钥匙(即钥匙处于OFF挡,此时VCU发送0x00)
在检测到插枪后,再插入钥匙,不管钥匙处于任何挡位,慢充时BMS不响应VCU的状态,充电优先。快充时响应VCU的指令,以便控制空调。
1)单独插入慢充枪情况:插入慢充枪,当BMS检测到CC和CP唤醒后,启动充电过程,先吸合总负,然后吸合预充,预充完成后再吸合总正,开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于OFF,VCU的指令为0x00,BMS自动断开总正总负,延时后BMS主动进入休眠状态。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开总正总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于OFF,VCU的指令为0x00,可以直接下电,断开总正总负。慢充流程如图2所示。
2)单独插入快充枪情况:插入快充枪,当BMS检测到CC2唤醒后,启动充电过程,先吸合总负,然后吸合快充继电器,开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于OFF,VCU的指令为0x00,BMS自动断开快充继电器和总负,延时后BMS主动进入休眠状态。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开快充继电器和总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于OFF,VCU的指令为0x00,可以直接下电,断开快充继电器和总负。快充流程如图3所示。
3)快充和慢充枪都插入的情况:原则是优先响应快充。
①先插入快充枪,逻辑按单独插入快充枪情况2)执行,在快充过程中,若此时再次插入慢充枪以及插入慢充枪后拔掉慢充枪,BMS不响应慢充逻辑。②先插入慢充枪,逻辑按单独插入慢充枪情况1)执行,在慢充正常充电过程中,若再次插入快充枪,优先响应快充,此时BMS应该先给AC/DC充电机发停止充电的指令同时断开总正,总负不要断开。在完成慢充下电后,再吸合快充继电器,开始快充。在正常快充过程中,若此时拔掉快充枪(注:慢充枪还处于插枪状态),BMS此时只断开快充继电器,总负不要断开,BMS在完成快充下电后,进入慢充逻辑,先吸合预充,预充完成后,再吸合总正,开始慢充。慢充过程中插入快充枪流程如图4所示。
3.2插入钥匙(钥匙处于ACC挡,此时VCU发送0x55)
在插入钥匙和充电同时存在时,优先响应充电,在拔枪后,各继电器的状态根据钥匙状态而维持。此时总负继电器已经处于吸合状态。
1)在钥匙处于ACC状态(注:此时总负已经吸合),单独插入慢充枪情况:插入慢充枪,当BMS检测到CC和CP唤醒后,启动充电过程(注:在启动充电之前,不要将已经吸合的总负继电器断开,然后延时后又将其吸合),吸合预充,预充完成后再吸合总正,开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于ACC,VCU的指令为0x55,BMS只需断开总正,总负维持在吸合状态。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开总正总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于ACC,VCU的指令为0x55,BMS只需断开总正,总负维持在吸合状态。
2)单独插入快充枪情况:插入快充枪,当BMS检测到CC2唤醒后,启动充电过程(注:在启动充电之前,不要将已经吸合的总负继电器断开,然后延时后又将其吸合),吸合快充继电器,开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于ACC,VCU的指令为0x55,BMS只需断开快充继电器。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开快充继电器和总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于ACC,VCU的指令为0x55,BMS只需断开快充继电器,总负维持在吸合状态。快充和慢充枪都插入的情况:原则是优先响应快充。
3.3插入钥匙(钥匙处于ON挡或Ready挡,此时VCU发送0xAA)
此时总正总负已经都处于吸合状态。
1)在钥匙处于ON状态(注:此时总正总负已经吸合),单独插入慢充枪情况:插入慢充枪,当BMS检测到CC和CP唤醒后,启动充电过程(注:在启动充电之前,不要将已经吸合的总正总负继电器断开,然后延时后又将其吸合),BMS直接给AC/DC充电机发充电指令开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于ON,VCU的指令为0xAA,BMS只需给充电机发停止充电指令,总正总负维持在吸合状态。在枪未拔出的情况下,BMS还是需要上报给VCU充电连接状态,以保证在插枪状态下,VCU不能Ready后驾驶车辆。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开总正总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于ON,VCU的指令为0xAA,BMS只需给充电机发停止充电指令,总正总负维持在吸合状态。
2)在钥匙处于ON状态(注:此时总正总负已经吸合),单独插入快充枪情况:插入快充枪,当BMS检测到CC2唤醒后,启动充电过程(注:在启动充电之前,不要将已经吸合的总正总负继电器断开,然后延时后又将其吸合),吸合快充继电器,开始充电。电池充满后,BMS判断钥匙的状态,此时钥匙处于ON,VCU的指令为0xAA,BMS需断开快充继电器。在电池正常充电过程中,若中途拔枪,在断开快充继电器和总正总负之前,BMS还需要判断钥匙的状态,此时钥匙处于ON,VCU的指令为0xAA,BMS只需断开快充继电器,总正总负维持在吸合状态。
4结论
通过以上逻辑控制的实车上验证,能很好地满足用户充电需求,并带来非常好的用户体验。该控制策略能在频繁地使用充电时,减少继电器频繁地动作,为继电器的使用寿命以及整车的整体性能提升有一定的效果。
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