一种电动车用高压上、下电系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽车电子控制技术领域，更具体地说，涉及一种电动车用高压上、下电系统及其控制方法。

背景技术：

随着能源危机、环境污染的日益加剧，电动车成为汽车行业发展的方向。高压上、下电是电动车的关键技术，其通过控制高压继电器对高压电路进行通断，实现整车高压的安全管理。

电动车以高压的动力电池为动力源，其高压上、下电的控制方法与传统汽车不同。一旦电动车发生高压上电失败或者高压状态紧急下电等情况，驾驶员难以检修，影响行车安全性。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种电动车用高压上、下电系统及其控制方法。技术方案如下：

一种电动车用高压上、下电系统，所述系统包括：

主正继电器、预充电阻、预充继电器、动力电池组、主负继电器、电机控制器mcu、动力电池管理系统bms、整车控制器vcu、钥匙点火开关和显示系统ipk；

所述主正继电器的控制端、所述预充继电器的控制端以及所述主负继电器的控制端分别与所述bms连接；所述主正继电器的第一输出端与所述动力电池组的正极连接，所述主正继电器的第二输出端与所述mcu连接；所述主负继电器的第一输出端与所述动力电池组的负极连接，所述主负继电器的第二输出端与所述mcu连接；所述预充继电器的第一输出端与所述动力电池组的正极连接，所述预充继电器的第二输出端与所述预充电阻的第一输出端连接；所述预充电阻的第二输出端与所述mcu连接；所述钥匙点火开关通过硬线与所述vcu连接；所述vcu通过can总线分别与所述mcu、所述bms和所述ipk连接；所述mcu通过can总线与所述bms连接；

所述vcu，用于响应所述钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电；如果在高压上/下电的过程中检测到指定故障，获取所述指定故障的故障原因并发送至所述ipk，所述指定故障包括高压上电失败或者紧急下高压；

所述ipk，用于显示所述指定故障的故障原因。

优选的，所述系统还包括：远程控制系统t-box；

所述t-box通过can总线与所述vcu连接；

所述vcu，还用于将所述指定故障的故障原因发送至所述t-box；

所述t-box，用于将所述指定故障的故障原因上传至后台服务器。

优选的，用于响应所述钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电的所述vcu，具体用于：

在所述钥匙点火开关由off档切换至on档的情况下，被唤醒；在所述钥匙点火开关由所述on档切换到crank档的情况下，向所述bms发送用于请求吸合高压继电器的第一请求信号，以使所述bms基于所述第一请求信号依次吸合所述预充继电器和所述主负继电器，还使所述bms在高压附件完成预充的情况下吸合所述主正继电器并断开所述预充继电器；当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器闭合的第一反馈信号时，控制所述高压附件处于使能状态，以使所述mcu在第一电机母线电压大于第一指定电压阈值的情况下进入高压模式；在所述钥匙点火开关由所述crank档切换到所述off档的情况下，控制所述高压附件处于非使能状态，并向所述bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号，以使所述bms基于所述第二请求信号依次断开所述主正继电器和所述主负继电器；当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器断开的第二反馈信号时，控制所述mcu进入主动放电状态，并在第一等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使所述mcu在第二电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式，所述第二指定电压阈值小于所述第一指定电压阈值。

优选的，所述vcu还用于：

在向所述bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号之前，确定高压延迟时间大于第二指定时间阈值且车速小于指定车速阈值。

优选的，所述vcu还用于：

在所述钥匙点火开关由所述on档切换到所述crank档的情况下，获取系统故障；在所述系统故障满足指定条件的情况下，向所述bms发送用于紧急请求断开高压继电器的第三请求信号，以使所述bms基于所述第三请求信号同时断开所述主正继电器和所述主负继电器；当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器紧急断开的第三反馈信号时，控制所述mcu进入所述主动放电状态，并在第二等待时间大于所述第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使所述mcu在第三电机母线电压小于所述第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式。

一种电动车用高压上、下电系统的控制方法，应用于前文任意一项所述电动车用高压上、下电系统中的所述vcu，所述方法包括：

响应所述钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电；

如果在高压上/下电的过程中检测到指定故障，获取所述指定故障的故障原因并发送至所述ipk，以使所述ipk显示所述指定故障的故障原因，所述指定故障包括高压上电失败或者紧急下高压。

优选的，所述方法还包括：

将所述指定故障的故障原因发送至所述t-box，以使所述t-box将所述指定故障的故障原因上传至后台服务器。

优选的，所述响应所述钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电，包括：

在所述钥匙点火开关由off档切换至on档的情况下，被唤醒；

在所述钥匙点火开关由所述on档切换到crank档的情况下，向所述bms发送用于请求吸合高压继电器的第一请求信号，以使所述bms基于所述第一请求信号依次吸合所述预充继电器和所述主负继电器，还使所述bms在高压附件完成预充的情况下吸合所述主正继电器并断开所述预充继电器；

当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器闭合的第一反馈信号时，控制所述高压附件处于使能状态，以使所述mcu在第一电机母线电压大于第一指定电压阈值的情况下进入高压模式；

在所述钥匙点火开关由所述crank档切换到所述off档的情况下，控制所述高压附件处于非使能状态，并向所述bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号，以使所述bms基于所述第二请求信号依次断开所述主正继电器和所述主负继电器；

当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器断开的第二反馈信号时，控制所述mcu进入主动放电状态，并在第一等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使所述mcu在第二电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式，所述第二指定电压阈值小于所述第一指定电压阈值。

优选的，在所述向所述bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号之前，所述方法还包括：

确定高压延迟时间大于第二指定时间阈值且车速小于指定车速阈值。

优选的，所述方法还包括：

在所述钥匙点火开关由所述on档切换到所述crank档的情况下，获取系统故障；在所述系统故障满足指定条件的情况下，向所述bms发送用于紧急请求断开高压继电器的第三请求信号，以使所述bms基于所述第三请求信号同时断开所述主正继电器和所述主负继电器；

当接收到所述bms发送的用于表征高压继电器紧急断开的第三反馈信号时，控制所述mcu进入所述主动放电状态，并在第二等待时间大于所述第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使所述mcu在第三电机母线电压小于所述第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式。

以上本发明提供一种电动车用高压上、下电系统及其控制方法，可以实现整车控制器vcu实时监控高压上/下电的过程中的指定故障，一旦监控到，则可以将指定故障的故障原因发送给显示系统ipk，这就方便驾驶员及时了解车辆故障原因，节约维修时间和成本，提高行车安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的控制方法的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的控制方法的另一方法流程图；

图5为本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的控制方法的部分方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电动车用高压上、下电系统，该系统的结构示意图如图1所示，包括：

主正继电器1、预充电阻2、预充继电器3、动力电池组4、主负继电器5、电机控制器mcu6、动力电池管理系统bms7、整车控制器vcu8、钥匙点火开关9和显示系统ipk10。

主正继电器1的控制端、预充继电器3的控制端以及主负继电器5的控制端分别与bms7连接(图1中用虚线表示)；主正继电器1的第一输出端与动力电池组4的正极连接，主正继电器1的第二输出端与mcu6连接(图1中用单直线表示)；主负继电器5的第一输出端与动力电池组4的负极连接，主负继电器5的第二输出端与mcu6连接(图1中用单直线表示)；预充继电器3的第一输出端与动力电池组4的正极连接，预充继电器3的第二输出端与预充电阻2的第一输出端连接(图1中用单直线表示)；预充电阻2的第二输出端与mcu6连接(图1中用单直线表示)；钥匙点火开关9通过硬线与vcu8连接(图1中用单直线表示)；vcu8通过can总线分别与mcu6、bms7和ipk10连接(图1中用双直线表示)；mcu6通过can总线与bms7连接(图1中用双直线表示)。

vcu8，用于响应钥匙点火开关9的档位切换操作以实现高压上/下电；如果在高压上/下电的过程中检测到指定故障，获取指定故障的故障原因并发送至ipk10，指定故障包括高压上电失败或者紧急下高压。

本实施例中，钥匙点火开关9的档位切换操作为驾驶员基于具体驾驶需求所输入的，vcu8可以实时监测钥匙点火开关9的档位变化。

此外，vcu8检测系统故障的方式分为两种：第一种是其他控制器通过can通讯直接发送给vcu8；第二种则是由vcu8判断，比如，vcu8请求电机进入扭矩控制模式，但是电机实际反馈的模式与请求不一致，此时vcu8可以确定电机故障。

对于vcu8获取指定故障的故障原因的方式相应分为两种：如果故障是由其他控制器发送的，则vcu8直接显示相应部件故障，比如bms7发送故障，可显示动力电池组4故障；而如果故障由vcu8自行判断，则故障原因可以结合具体策略而定。

ipk10，用于显示指定故障的故障原因。

本实施例中，ipk10可以以文字显示或者语音播报等形式显示指定故障的故障原因。当然，在此基础上，vcu8还可以点亮动力系统故障灯以进一步提醒驾驶员。

在其他一些实施例中，为实现人工客服远程指导驾驶员排查故障，为驾驶员提供应急救援，在图1所示电动车用高压上、下电系统的基础上，系统还包括如下远程控制系统t-box11，此时结构示意图如图2所示：

t-box11通过can总线与vcu8连接(图2中用双直线表示)。

vcu8，还用于将指定故障的故障原因发送至t-box11。

t-box11，用于将指定故障的故障原因上传至后台服务器。

本实施例中，t-box11将指定故障的故障原因上传至后台服务器，由后台服务器按照指定规则，比如分配排队人数最少的坐席，再比如分配专门解决该指定故障的坐席等为该驾驶员分配坐席端，由坐席端的人工客服以电话或者视频或者对话框等形式指导驾驶员排查故障。

需要说明的是，本实施例中对于vcu8将指定故障的故障原因发送至ipk10和t-box11的时序并不限定。

在具体实现过程中，用于响应钥匙点火开关9的档位切换操作以实现高压上/下电的vcu8，具体用于：

在钥匙点火开关9由off档切换至on档的情况下，被唤醒；在钥匙点火开关9由on档切换到crank档的情况下，向bms7发送用于请求吸合高压继电器的第一请求信号，以使bms7基于第一请求信号依次吸合预充继电器3和主负继电器5，还使bms7在高压附件完成预充的情况下吸合主正继电器1并断开预充继电器3；当接收到bms7发送的用于表征高压继电器闭合的第一反馈信号时，控制高压附件处于使能状态，以使mcu6在第一电机母线电压大于第一指定电压阈值的情况下进入高压模式；在钥匙点火开关9由crank档切换到off档的情况下，控制高压附件处于非使能状态，并向bms7发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号，以使bms7基于第二请求信号依次断开主正继电器1和主负继电器5；当接收到bms7发送的用于表征高压继电器断开的第二反馈信号时，控制mcu6进入主动放电状态，并在第一等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使mcu6在第二电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式，第二指定电压阈值小于第一指定电压阈值。

本实施例中，钥匙点火开关9由off档切换至on档，12v电源接通，vcu8、bms7和mcu6均通过硬线被唤醒。还可以进行高压上电前各控制器之间的通信来保持通讯状态，等待信号的发送接收；以及各控制器自身的故障自检，一般是监测通讯信号是否正常，硬件是否正常等。

钥匙点火开关9由on档切换到crank档，为提高高压上电的安全性，实际应用中vcu8首先收到bms7发送的自检通过信号，再确定系统无禁止上高压故障，比如车辆碰撞故障，再比如电机等级较高的故障，再比如通讯故障等后，才可以向bms7发送第一请求信号，而由于mcu6有较高等级故障时会发送给vcu8因此可以不向vcu8发送自检通过信号。bms7依次吸合预充继电器3和主负继电器5，此时，高压附件，比如空调，再比如ptc等通过预充电阻将电流逐渐升上去，防止瞬间大电流击穿高压器件中的电容或烧坏继电器，bms7通过监测预充的电压大小，如果电压值达到目标值后，则认为高压附件完成预充，进而断开预充继电器3并吸合主正继电器1。

vcu8接收到bms7发送的第一反馈信号时，持续向bms7发送使能信号，由bms7控制高压附件使能，也就是vcu8通过can通讯发送使能指令给高压附件控制器，如果驾驶员有打开高压附件开关的操作，则高压附件控制器控制高压附件工作。反之，如果vcu8不向高压附件控制器发送使能指令，即使驾驶员打开高压附件开关，高压附件控制器也不会控制高压附件工作。此外，mcu6进入高压模式后，驱动车辆行驶的同时等待vcu8下发进入扭矩控制模式的指令。

钥匙点火开关9由crank档切换到off档，vcu8停止向bms7发送使能信号，此时，高压附件停止工作，并向bms7发送第二请求信号。bms7依次断开主正继电器1和主负继电器5，并向vcu8发送第二反馈信号。此时，vcu8控制mcu6进入主动放电状态，具体的，mcu6主动将将电机母线上的高压通过电容、电阻释放掉。

在其他一些实施例中，为避免驾驶员频繁拧钥匙、高压继电器反复吸合断开导致黏连的危险，可以设置一高压延迟的时间阈值；而为防止高车速下误拔钥匙导致车辆失去动力，可以设置一车速阈值。vcu8还用于：

在向bms7发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号之前，确定高压延迟时间大于第二指定时间阈值且车速小于指定车速阈值。

需要说明的是，指定时间阈值和指定车速阈值可以结合实际应用进行设置，本实施例对此不做限定。

在其他一些实施例中，为实现紧急下高压，vcu8还用于：

在钥匙点火开关9由on档切换到crank档的情况下，获取系统故障；在系统故障满足指定条件的情况下，向bms7发送用于紧急请求断开高压继电器的第三请求信号，以使bms7基于第三请求信号同时断开主正继电器1和主负继电器5；当接收到bms7发送的用于表征高压继电器紧急断开的第三反馈信号时，控制mcu6进入主动放电状态，并在第二等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使mcu6在第三电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式。

本实施例中，vcu8获取系统故障的方式参见上述说明，在此不再赘述。此外，vcu8可以预先将系统故障分为多个等级，如果获取到的系统故障为等级大于指定等级阈值的故障，则向bms7发送第三请求信号。当然，还可以预先指定紧急下高压的系统故障，此时，如获取到的系统故障为预先指定的故障，则向bms7发送第三请求信号。因此，本实施例中，对于指定条件并不限定，可以结合实际需要进行设置。

本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统，可以实现整车控制器vcu实时监控高压上/下电的过程中的指定故障，一旦监控到，则可以将指定故障的故障原因发送给显示系统ipk，这就方便驾驶员及时了解车辆故障原因，节约维修时间和成本，提高行车安全性。

基于上述实施例提供的电动车用高压上、下电系统，本发明实施例则提供一种电动车用高压上、下电系统的控制方法，该方法应用于vcu，该方法的方法流程图如图3所示，包括如下步骤：

s10，响应钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电。

s20，如果在高压上/下电的过程中检测到指定故障，获取指定故障的故障原因并发送至ipk，以使ipk显示指定故障的故障原因，指定故障包括高压上电失败或者紧急下高压。

在其他一些实施例中，为实现人工客服远程指导驾驶员排查故障，为驾驶员提供应急救援，在图3所示电动车用高压上、下电系统的控制方法的基础上，还包括如下步骤，此时方法流程图如图4所示：

s30，将指定故障的故障原因发送至t-box，以使t-box将指定故障的故障原因上传至后台服务器。

需要说明的是，本实施例中对于vcu将指定故障的故障原因发送至ipk和t-box的时序并不限定，图4仅为其中一个示例。

另外，具体实现过程中，步骤s10“响应钥匙点火开关的档位切换操作以实现高压上/下电”可采用如下步骤，部分方法流程图如图5所示：

s101，在钥匙点火开关由off档切换至on档的情况下，被唤醒。

s102，在钥匙点火开关由on档切换到crank档的情况下，向bms发送用于请求吸合高压继电器的第一请求信号，以使bms基于第一请求信号依次吸合预充继电器和主负继电器，还使bms在高压附件完成预充的情况下吸合主正继电器并断开预充继电器。

s103，当接收到bms发送的用于表征高压继电器闭合的第一反馈信号时，控制高压附件处于使能状态，以使mcu在第一电机母线电压大于第一指定电压阈值的情况下进入高压模式。

s104，在钥匙点火开关由crank档切换到off档的情况下，控制高压附件处于非使能状态，并向bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号，以使bms基于第二请求信号依次断开主正继电器和主负继电器。

s105，当接收到bms发送的用于表征高压继电器断开的第二反馈信号时，控制mcu进入主动放电状态，并在第一等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使mcu在第二电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式，第二指定电压阈值小于第一指定电压阈值。

在其他一些实施例中，为避免驾驶员频繁拧钥匙、高压继电器反复吸合断开导致黏连的危险，可以设置一高压延迟的时间阈值；而为防止高车速下误拔钥匙导致车辆失去动力，可以设置一车速阈值。在图5所示向bms发送用于请求断开高压继电器的第二请求信号之前，还包括如下步骤：

确定高压延迟时间大于第二指定时间阈值且车速小于指定车速阈值。

在其他一些实施例中，为实现紧急下高压，在图5所示电动车用高压上、下电系统的控制方法的基础上，还包括如下步骤：

在钥匙点火开关由on档切换到crank档的情况下，获取系统故障；在系统故障满足指定条件的情况下，向bms发送用于紧急请求断开高压继电器的第三请求信号，以使bms基于第三请求信号同时断开主正继电器和主负继电器；

当接收到bms发送的用于表征高压继电器紧急断开的第三反馈信号时，控制mcu进入主动放电状态，并在第二等待时间大于第一指定时间阈值的情况下进入休眠模式，以使mcu在第三电机母线电压小于第二指定电压阈值的情况下进入休眠模式。

本发明实施例提供的电动车用高压上、下电系统的控制方法，可以实现整车控制器vcu实时监控高压上/下电的过程中的指定故障，一旦监控到，则可以将指定故障的故障原因发送给显示系统ipk，这就方便驾驶员及时了解车辆故障原因，节约维修时间和成本，提高行车安全性。

以上对本发明所提供的一种电动车用高压上、下电系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。