研究
VCU（VechileControllerUnit,整车控制器）承担整车的集成控制，控制整车的BMS（BatteryManagementSystem,电池管理系统）、MCU（MotorControllerUnit,电机控制器）以及其他相关控制单元动作并监控整车运行状态[2]。
为保证整车在启动时有较高的安全性以及对整车其他控制单元的保护性，纯电动汽车良好的整车上电控制策略显得尤为重要[3]。此外，优秀的整车上电控制策略可以带给编程人员一种清晰地编程思路，也给相关控制单元提供足够多的指导。
一个良好的控制策略除了能够控
摘要：为保证纯电动汽车的驾驶性能与整车上电安全性，文中DOI:10.3969/j.issn.1009-847X.2019.04.004纯电动汽车
整车上电控制策略研究
▶……………………………………………………………………………◀
卢光明王家忠杜森谢立洁
制整车上电之外，还要有较好的处理干扰电信号的能力。对于常见的纯电动汽车整车上电控制策略，大部分都采用“一步式”策略，即只有一条路线，一旦在上电控制过程中接收到干扰整车上电的信号时，都按故障处理，这种控制策略可满足安全性要求不高和智能化程度要求不高的电动车辆。有的探研人员虽能提出整车上电控制策略，尽管考虑了充电模式与故
以整车控制器为核心，分别从正常模式、充电模式、故障模式给出了控制策略以及上电流程。利用硬件在环测试平台对各种模式下上电过程中的部分功能进行验证。实验结果表明，三种模式下的控制策略能够保证纯电动汽车整车上电的安全可靠性以及控制策略的合理性，并能够处理实际中出现的各种意外情况的发生。关键词：纯电动汽车整车上电控制策略在环测试0绪论
纯电动汽车以动力电池组为能量
一[1]。随着纯电动汽车的普及与推广，对于电动汽车的节能性、安全性和智能性提出了更高的要求，同时对纯电动汽车整车控制策略要求也越来越高。
作为纯电动汽车的核心部件——
障模式存在的情况，仍然采取“一步式”策略，并没有对这两种模式下的整车上电控制进行进一步的研究。或将故障进行细分，使整车在上电控制过程中能够上报相应故障，并未对充电模式下整车上电的控制策略作进一
来源，以电动机作为驱动装置，成为人们日常出行最受欢迎的交通工具之
车轮
钥匙信号
车辆管理模式
硬线信号
CAN报文
电池系统
CAN报文电机系统
机械连接
变速箱
机械连接
差速器
档位信号
整车控制器
CAN报文
加速踏板位置信号制动踏板位置信号
能量管理模式
车轮
图1整车控制模式框图
16
汽车工业研究·季刊2019年第4期
步研究。
本文在查阅相关文献以及实际工作中总结的经验，提出采用“分步式”的整车上电控制策略。所谓“分步式”策略是指在整车上电控制过程中不只有一条控制策略，对于不同模式下的整车上电，VCU会有相应的控制方式。文中从正常模式、充电模式以及故障模式下分别给出了相关控制策略。
1整车上电控制策略
纯电动汽车整车控制策略包括整
车上、下电控制策略，车辆运行控制策略，车辆充电过程控制策略等。整车控制模式如图1所示。
整车控制器控制过程如下：整车控制器接收到来自驾驶员的操作信号之后，开始执行相关动作，并将接收到的信号传输给电池以及电机等相关系统，对电池以及电机等相关系统回馈信息作相应处理[4]。在整车处于正常情况下，电机将按照驾驶员需求进行对整车的驱动。在整个运行过程中，整车控制器时刻监控整车的运行状态，这样持续进行下去，使得整车在整个运行期间能够保持安全而又稳定。
无论是哪个环节出现问题，将会导致整车出现故障。在实车调试过程中，整车上电的一瞬间，最容易出现故障。在车辆接收到钥匙信号以后，整车各个电控单元会执行自检过程。若在电控单元的自检过程中出现自检故障，相关控制单元会将故障码上报给VCU。VCU接收到相应故障码后，会立即终止上电，并将故障发送到汽车仪表盘，请求驾驶员停止驾驶动作。可见，纯电动汽车的整车上电控制策略是保证整车进入正常运行状态的重要保障。
1.1所谓正常模式，就是在整车无任
正常模式下整车上电控制策略研究
Research
开始
VCU发送BMS发送预上强电命令
充完成命令
VCU检测到唤醒信号
N
BMS闭合N
主负继电器？
DC-DC使能输出？
VCU进行自检
Y
Y
N
BMS控制预充继电器N
VCUN
闭合？
START检测到信号
自检通过？
Y
Y
VCU高边驱N
预充端与BMS检测到MCU母线VCU动引脚输出电压差值＜MCU发送15V
使能12V信号
信号
Y
N
MCU自检完成？
N
BMS控制主正READYVCU发送继电器闭合？状态
Y
Y
NBMS自检完成？
N
BMS控制预充仪表显示继电器断开？
READY，上电结束
Y
Y
上报相应故障
图2正常模式下整车上电流程
何故障、无充电信号的前提下进行整车上电的。当VCU接收到钥匙信号以VCU障码按照相关协议进行相关处理。直对应的故障码，VCU对收到的故后，首先进行自检，自检通过以后再到没有任何禁止上电故障后，VCU才判断电池以及电机等相关系统工作是会允许整车闭合高压继电器，进行上否正常。只有当电池以及电机系统可高压，同时也会将整车的状态信息发以正常工作时，VCU才会使能相关继送到仪表盘，以便驾驶员对整车实时电器。当然，在闭合各个继电器的同信息的掌握。此时VCU将使能MCU，时，也会判断在该过程中会不会出现使得电机进入驱动模式，等待驾驶员异常。一旦出现异常，便会采取相应相关操作指令。
的处理方式。正常情况下整车上电控制流程图如图2所示。
1.2当整车处于充电模式下，强行给充电模式下整车上电控制策略从控制流程图2中可以看到，整整车进行上电时，若VCU不对充电信个上电流程的控制是很复杂的。在整号进行控制，就会出现充电行车的可个过程中，VCU是控制的核心，一旦能。一旦出现这种情况，后果是非常有问题出现，相应环节将会上报给
严重的。如果电动车恰好是处于快充
汽车工业研究·季刊
2019年第4期
17
Research
研究
N
自检通过？
N
VCU是否收到钥匙ON信号？
开始
Y
YVCU高边VCU发送驱动引脚输上高压指出12V信号
钥匙信号令给BMS
OFF
VCU上报N
对应故障码
MCU自检完成？
有充电N
BMS自检完成？
Y
信号接入
Y
N
VCUSTART检测到信号
VCU检测到唤醒信号
N
DC-DCY使能输出？
VCUMCU发送使能信号为不使能
VCUVCU上报进行自检对应故障码
Y
整车处于VCU发送BMS进入充电状态
整车状态
充电状态？
仪表显示正在充电，上电结束
图3充电模式下整车上电流程
电击危险，更可能引发充电桩与电动汽
开始
执行正常的车之间因电流过大产生电火弧，引发火上电流程
灾，造成不可估量的损失。
VCU检测到唤醒信号
VCU进入汽车作为服务型的交通工具，主跟功率模式
要目的还是要满足驾驶员以及乘客的VCU进行自检
VCU将故障信息发送现实需要。当驾驶员所驾驶的车辆正至仪表
处在炎炎夏日或者刺骨寒冬的环境中是否检测到N
有故障存在？
上电结束
时，驾驶员以及乘客对空调以及暖风的需求是必不可少的，而空调及暖风Y
的能量来源都是纯电动汽车上的高压禁止上电
Y
判断该故障是否为严重禁止上电故障？
动力电池。当整车处于充电模式下，N
为满足驾乘人员的需求，VCU就不能图4故障模式下整车上电流程
阻止整车上电，这种情况下就要求VCU模式下，由于快充模式下充电电流非系，而不至于发生失控。
能够正确处理充电与上电的关常大，能达到200A[5]，此时将车启动，当驾驶员由于疏忽而忘记整车还强大的冲击电流不仅会对动力电池包造处于充电状态下时，如果强行启动车成损坏，还会使驾驶员因整车漏电发生
辆，这时候VCU会在接收到钥匙ON
18
汽车工业研究·季刊2019年第4期
唤醒信号以后执行上电流程，当收到MCU时，要能立即对此信号作出回应，禁
反馈给VCU的要请求使能信息止电机使能。最后能够将充电状态信息发送到仪表盘，使驾驶员能够看到整车充电信息，便于驾驶员掌握整车的充电状态。整个流程如图3所示。
1.3与传统燃油车不同，纯电动汽车故障模式下整车上电控制策略能量来源是储存在动力电池组中的电能。这使得纯电动汽车的控制更加复杂，整个控制过程中，只要有某一条控制策略出了问题，就会造成整车失控，特别是在高速行驶中，一旦出现控制失效，后果不堪设想。
正常情况下，纯电动汽车出现故障以后，是不允许上电的。考虑到实际中驾乘人员的需求，对于一些不影响整车控制系统以及驾乘人员人身安全的故障，VCU要能够对其进行识别，并作出相应故障处理，使得整车允许正常上电。当VCU检测到有故障存在时，要能够对驾驶员作出提示，并对整车的控制逻辑进行处理，以满足驾驶员的需求。
2整车上电控制策略验证
为验证上述提出的整车控制策略能
否实现，将以上控制策略转化为程序语言，刷写到整车控制器中，利用VCU硬件在环测试平台对部分控制策略进行验证。在本控制策略验证过程中，为了便于对结果的观察分析，对采集上的数据利用OriginProPorable软件进行分析，然后将分析结果与控制策略的期望结果进行对比，得出相关结论。的验证
2.1正常模式下整车上电控制策略按照正常模式下整车上电控制策略的要求，利用纯电动汽车VCU硬件在环测试平台给定相应的控制信号，然后通过CAN总线进行数据采集，对采集到的数据利用OriginProPorable软
件进行分析后，得到如图5结果。
从图5可以看到，当钥匙ON信号有效时，在200ms左右MCU自检通过，同时BMS自检也通过。在BMS自检通过后，总负继电器闭合，间隔150ms时，BMS后，预充继电器开始闭合，此进入预充状态。预充继电器闭合后的约800ms时，总正继电器闭合，又经过大约500ms，预充继电器断开，整车预充电过程结束。在大约2200ms的时候，VCU检测到钥匙START信号，MCU进入使能状态。整车进入READY2.2状态，整车上电过程结束。的验证
充电模式下整车上电控制策略依据图3提出的控制策略，进行整车在充电模式下的上电验证。首先给出充电信号，整车进入充电状态，然后根据控制策略流程验证VCU的处理决策，结果如图6所示。
图6显示了在充电信号有效的情况下，VCU被唤醒。DC/DC继电器处于使能状态，但此时钥匙信号仍然一直处于OFF档，在大约700ms处，钥匙ON信号有效，VCU接收到钥匙ON信号，开始执行正常上电流程。整个过程中，VCU一直按照正常模式下上电流程执行。但是由于有充电信号的存在，是不允许VCU给MCU发送使能信号的，所以在图6中可以很清晰地看到，MCU一直处于休眠状态。直到VCU然没有发出检测到STARTMCU使能信号，保证了在信号以后，VCU仍充电过程中，驾驶员可以使用整车上任何电器设备，比如空调、暖风等等。但是为了保证整车充电时的安全，MCU一直处于不被激活的状态。的验证
2.3故障模式下整车上电控制策略在上电过程中，利用VCU硬件在环测试平台制造一个严重故障，由于直观难以判断整车状态，根据曲线可知：
在有严重故障上电过程中，从图7中可以直观地看到整个过程较正常
模式与充电模式简单，在钥匙信号处于ON档时，VCU被激活。当在上电过程中，VCU检测到有严重故障存在时，VCU禁止上高压。这也就说明在存在严重故障的整车上电过程中，VCU制策略作出相应的处理方式。
能够及时判断故障信息并按照控3结论
本文以整车控制器为核心，以驾驶性能为主，从正常模式、充电模式以及故障模式详细分析并给出了相应上电流程。在硬件在环测试设备上对提出的控制策略进行验证，结果也表明三种模式下的上电控制策略中VCU表现是很优秀的。对于三种模式下的上电流程，VCU都能够对各种可能出现的问题进行处理，不仅仅满足了纯电动汽车的上电控制策略，也满足了驾驶员的需求，提高了驾驶员的安全性，同时也提升了车辆的智能性。
参考文献
[1]刘帝平.硬件在环测试在纯电动汽车VCU开发中的运用[J].机电技术,2013,36(01):93-ware-96.Purein-Liuthe-Diping.TheLoopApplicationofHard⁃ElectricalElectricTestintheDevelopmentofTechnology,2013,36(01):P93-96.
VehicleVCU[J].Mechanical&Stateflow[2]蔡敏超的纯电动汽车整车上下电策略,殷浩,舒少龙.基于Simulink/
[J].系统仿真技术,2018,14(01):30-38.CaiMinchao,DownYinHao,ShuShaolong.PowerUpon
StrategyofPureElectricVehiclesBasedTechnology,Simulink/Stateflow[J].System
[3]芦文峰2018,,李占东14(01):,郭威P30-38.
Simulation
,唐岚,丁宗恒.
纯电动汽车整车下电控制策略设计[J].汽车实用技术,2018,44(11):3-4+8.LuWenfeng,Lieng.Zhandong,purePowerdownGuoWei,controlTangstrategyWei,DingdesignZongh⁃oftechnology,electric[4]秦大同2018,44(11):P3-4+8.
vehicle[J].Automotivepractical,陈淑江,胡明辉,隗寒冰.基于驾驶员意图识别的纯电动汽车动力性驱动控
研究
Research
图5正常模式下整车上电时序图
图6充电模式下整车上电时序图
图7故障模式下整车上电时序图
制策略[J].汽车工程,2015,37(01):26-32+37.QinHanbing.DriveDatong,ChenShujiang,HuMinghui,YanPerformanceonofControlPureElectricStrategyVehiclesforthePowerBasedEngineering,DriverIntention[5]王东旭2015,,李前进37Recognition[J].(01):,郭晖P26-32+37.
Automotive.电动汽车高压
上下电控制电路及系统研究[J].山东工业技术,2017(23):38.WangDongxu,LiQianjin,GuoandcontrolHui.ResearchonShandongcircuitIndustrialandhighsystemvoltageTechnology,2017
ofelectricpower-vehi⁃on(23):P38.
cle[J].汽车工业研究·季刊2019年第4期
19
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容