电动汽车钥匙ON挡上下电策略及Simulink建模方法

一、整车高压原理

一种电动汽车的高压原理，动力电池内有主负接触器控制高压主回路的通断，DCDC连接在高压主回路上，接收VCU发送的控制指令，启动或者停机，将动力电池的高压直流电转换为低压电器使用的低压电，比如VCU、BMS、MCU的等各控制器，为低压电器零件供电，比如风扇、水泵等冷却系统，为低压蓄电池充电

二、钥匙ON挡上下电控制策略

一般来说，电动汽车ON挡上电的目标是完成动力电池高压电的接通，启动DCDC供给低压电，为钥匙Start上电接通驱动电机高压供电电做准备。钥匙OFF下电控制的目标是停止DCDC，断开动力电池高压，并让控制器进入休眠状态。

1、钥匙ON挡上电控制策略

1）控制器唤醒

控制器处于休眠状态下，当VCU接收到钥匙ON挡唤醒电后，发送唤醒信号给BMS和电机控制器及PDU，控制器被唤醒，初始化后开始自检，并发送报文

2）控制器自检

VCU、BMS等控制器被唤醒后，进行自检，如果检测有故障，影响上高压，则VCU进行判断后，禁止上高压；如果自检无故障，则进入下一步骤，开始上电流程

3）ON挡上电控制流程

在自检无影响钥匙ON挡上高压故障后，VCU发送主负接触器闭合指令（控制动力电池高压接触器通断的指令），BMS接收到VCU闭合主负接触器的指令后，应在一定时间内（比如设定为3s）响应闭合，接通高压。如果规定时间内没有完成VCU闭合主负接触器的指令，则报故障，进入下电流程。

如果在规定时间内接收到主负接触器闭合状态信号，则进入下一步流程，VCU发送DCDC闭合指令，DCDC应在规定时间内（比如设定为3s）工作并反馈工作状态，如果在规定时间内反馈DCDC工作状态为工作，则进入ON挡高压状态，如果在规定时间内DCDC未反馈工作状态为工作，则报DCDC故障，并进入ON挡高压状态（避免因DCDC故障，导致整车无法上高压行车，驾驶员可根据DCDC故障码将车辆开至服务站进行维修）

2、钥匙OFF下电控制策略

1）钥匙OFF等待下电状态

在车辆处于ON挡高压状态时，收到钥匙OFF信号后，进入OFF等待下电状态，开始计时。如果在规定时间内（比如设定为3s）再次接收到钥匙ON挡信号，则不进入钥匙OFF下电流程，重进进入ON挡高压状态。避免在钥匙快速上下电时，频繁停止启动DCDC，断开闭合接触器。

2）DCDC停机控制

如果超过规定时间，钥匙仍保持OFF状态，则进入钥匙OFF下电流程。进入钥匙OFF下电流程后，VCU首先发送DCDC停机指令，DCDC接收到停机指令后停机并反馈DCDC停机状态，如果DCDC一直未反馈停机状态，则超过一定时间（比如10s），则进入断主负流程。

如果DCDC反馈DCDC停机状态，进入计时判断状态，如果超过一定时间（比如100ms）且BMS总电流小于10A或超过3sBMS总电流仍未小于10A进入断主负流程。

3）主负接触器断开控制

进入断主负流程后，VCU发送主负接触器断开指令，BMS接收到VCU发送的断开主负接触器指令后应在一定时间内断开主负接触器并反馈主负接触器断开状态，如果在规定时间内（比如3s）BMS反馈主负接触器断开状态且在此期间未收到钥匙ON挡信号，则进入初始化状态，如果在规定时间内，未接收到BMS反馈的主负接触器断开状态，则报BMS主负断开超时故障，并进入初始化状态。

4）控制器停机休眠

在进入初始化状态后，如果仍未收到钥匙ON挡信号，则进入控制器停机休眠流程，停止发送CAN报文，并进入休眠状态。

三、钥匙ON挡上下电Simulink建模

1、输入信号

KeyON_Sw：钥匙ON挡信号

BMS_BatSOC：电池SOC值

FltLvl：整车故障等级

BMS_RlyOffReq：BMS下高压请求

BMS_MainNegRly_St：主负接触器闭合状态

DCDC_Work_St：DCDC工作状态

BMS_BatCurr：电池总电流

2、输出信号

PCANTxActive_En：PCAN报文发送使能

ECANTxActive_En：ECAN报文发送使能

Sleep：VCU休眠状态

MainNegRly_En：主负接触器控制指令

DCDC_En：DCDC使能

DCDC_Err：DCDC故障状态

BMS_Err：BMS故障状态

3、控制逻辑建模

1）自检状态判定

自检判断电池SOC、整车故障等级级BMS下高压请求信号，如果同时满足电池SCO＞1%，整车故障等级≤3级，BMS无下高压请求，且延时判定10个周期100ms，则判定为自检状态无故障SelfCheck_St=1

2）钥匙ON挡上下电输入输出信号搭建，由于上下电流程有较多状态跳转，比较适合使用stateflow，因此在钥匙ON挡上下电控制中采用stateflow进行控制逻辑的建模

3）VCU休眠到初始化的状态切换控制

根据控制策略中ON挡上高压及钥匙OFF下高压控制逻辑，搭建从钥匙ON挡时，从控制器休眠至初始化状态；钥匙OFF时，从初始化状态至控制器休眠的模型

4）VCU初始化状态到ON挡高压状态、ON高压状态到钥匙OFF等待状态再到钥匙OFF下电状态切换

5）整个ON挡上下电控制模型

四、总结

本文介绍了一种电动汽车钥匙ON挡上高压及钥匙OFF下高压的控制策略，并使用Simulink搭建了钥匙ON挡上下电的模型，由于上下电流程中涉及的因素较多，本文仅选取其中关键的信号及步骤做简要的说明，实际控制中考虑的因素及上下电流程复杂度更高。希望能给相关技术人员带来一些参考和帮助。