某純電動汽車各種狀態下充電邏輯控制研究

王元林

（湖南獵豹汽車股份有限公司，湖南 長沙 410100）

1 概述

新能源汽車作為汽車產業的新動能正在醞釀重塑產業力量的大趨勢。在國家大力支持下，新能源汽車長期發展趨勢向好，2019年中國新能源汽車產銷超過120萬輛，居全球領先地位。尤其是國外品牌特斯拉的入駐中國，帶動了新能源汽車積極向上的發展態勢。

經過這些年國內新能源汽車的發展，中國自主研發的新能源汽車，無論從性能、舒適性、充電便利性，還是從續航里程上等，都得到了很大的提升。但是，新能源汽車事故頻發，以及用戶抱怨充電不便利，經常充不進去電，在鑰匙處于ON擋狀態進行充電時繼電器來回地斷開吸合，或者在充電過程中無法開啟空調系統等，這些問題都凸顯了新能源汽車的路還有很長的技術提升優化空間。

本文以某型純電動汽車為例，研究并制定了其各種狀態下的插槍充電，使其確保都能正常充電，提高用戶使用充電的便利性和舒適性。

2 電池內部高壓線路原理

新能源汽車高壓上電后，即動力電池輸出高壓電，供給車輛高壓用電設備，高壓控制盒、電機控制器、驅動電機、空調壓縮機以及PTC等。

圖1為某型純電動汽車動力電池內部繼電器控制原理線路圖，在充電過程中，主要是控制電池包內繼電器的動作順序，在響應充電指令時，會優先檢測絕緣問題，以確保在充電時安全可靠。

圖1 動力電池內部繼電器原理

BMS在控制繼電器的狀態時，主要接收來源于3個方面的信號源：一個是快充樁的A+信號、一個是慢充槍的CP信號、另一個是VCU的指令。在響應充電時，設定優先級為：快充信號>慢充信號>VCU指令，慢充時不響應VCU的指令，快充時判斷VCU的指令，控制總正繼電器 （即車輛處于快充狀態下，當檢測到VCU的指令為0xAA時，吸合總正繼電器，以便快充的時候可以開空調，當檢測到VCU的指令為0x00或0x55時，斷開總正繼電器）。當BMS接收到VCU的指令0x22后 （該指令具有最高優先級），關閉所有繼電器，快充慢充都不響應。吸合總正之前，必須進行預充。

3 各種狀態下策略控制

3.1 未插入鑰匙 （即鑰匙處于OFF擋，此時VCU發送0x00）

在檢測到插槍后，再插入鑰匙，不管鑰匙處于任何擋位，慢充時BMS不響應VCU的狀態，充電優先。快充時響應VCU的指令，以便控制空調。

1）單獨插入慢充槍情況：插入慢充槍，當BMS檢測到CC和CP喚醒后，啟動充電過程，先吸合總負，然后吸合預充，預充完成后再吸合總正，開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，BMS自動斷開總正總負，延時后BMS主動進入休眠狀態。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開總正總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，可以直接下電，斷開總正總負。慢充流程如圖2所示。

圖2 慢充流程

2）單獨插入快充槍情況：插入快充槍，當BMS檢測到CC2喚醒后，啟動充電過程，先吸合總負，然后吸合快充繼電器，開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，BMS自動斷開快充繼電器和總負，延時后BMS主動進入休眠狀態。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開快充繼電器和總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于OFF，VCU的指令為0x00，可以直接下電，斷開快充繼電器和總負。快充流程如圖3所示。

3）快充和慢充槍都插入的情況：原則是優先響應快充。①先插入快充槍，邏輯按單獨插入快充槍情況2）執行，在快充過程中，若此時再次插入慢充槍以及插入慢充槍后拔掉慢充槍，BMS不響應慢充邏輯。②先插入慢充槍，邏輯按單獨插入慢充槍情況1）執行，在慢充正常充電過程中，若再次插入快充槍，優先響應快充，此時BMS應該先給AC/DC充電機發停止充電的指令同時斷開總正，總負不要斷開。在完成慢充下電后，再吸合快充繼電器，開始快充。在正常快充過程中，若此時拔掉快充槍 （注：慢充槍還處于插槍狀態），BMS此時只斷開快充繼電器，總負不要斷開，BMS在完成快充下電后，進入慢充邏輯，先吸合預充，預充完成后，再吸合總正，開始慢充。慢充過程中插入快充槍流程如圖4所示。

圖3 快充流程

圖4 慢充過程中插入快充槍流程

3.2 插入鑰匙 （鑰匙處于ACC擋，此時VCU發送0x55）

在插入鑰匙和充電同時存在時，優先響應充電，在拔槍后，各繼電器的狀態根據鑰匙狀態而維持。此時總負繼電器已經處于吸合狀態。

1）在鑰匙處于ACC狀態 （注：此時總負已經吸合），單獨插入慢充槍情況：插入慢充槍，當BMS檢測到CC和CP喚醒后，啟動充電過程 （注：在啟動充電之前，不要將已經吸合的總負繼電器斷開，然后延時后又將其吸合），吸合預充，預充完成后再吸合總正，開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開總正，總負維持在吸合狀態。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開總正總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開總正，總負維持在吸合狀態。

2）單獨插入快充槍情況：插入快充槍，當BMS檢測到CC2喚醒后，啟動充電過程 （注：在啟動充電之前，不要將已經吸合的總負繼電器斷開，然后延時后又將其吸合），吸合快充繼電器，開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開快充繼電器。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開快充繼電器和總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ACC，VCU的指令為0x55，BMS只需斷開快充繼電器，總負維持在吸合狀態。快充和慢充槍都插入的情況：原則是優先響應快充。

3.3 插入鑰匙 （鑰匙處于ON擋或Ready擋，此時VCU發送0xAA）

此時總正總負已經都處于吸合狀態。

1）在鑰匙處于ON狀態 （注：此時總正總負已經吸合），單獨插入慢充槍情況：插入慢充槍，當BMS檢測到CC和CP喚醒后，啟動充電過程 （注：在啟動充電之前，不要將已經吸合的總正總負繼電器斷開，然后延時后又將其吸合），BMS直接給AC/DC充電機發充電指令開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需給充電機發停止充電指令，總正總負維持在吸合狀態。在槍未拔出的情況下，BMS還是需要上報給VCU充電連接狀態，以保證在插槍狀態下，VCU不能Ready后駕駛車輛。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開總正總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需給充電機發停止充電指令，總正總負維持在吸合狀態。

2）在鑰匙處于ON狀態 （注：此時總正總負已經吸合），單獨插入快充槍情況：插入快充槍，當BMS檢測到CC2喚醒后，啟動充電過程 （注：在啟動充電之前，不要將已經吸合的總正總負繼電器斷開，然后延時后又將其吸合），吸合快充繼電器，開始充電。電池充滿后，BMS判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS需斷開快充繼電器。在電池正常充電過程中，若中途拔槍，在斷開快充繼電器和總正總負之前，BMS還需要判斷鑰匙的狀態，此時鑰匙處于ON，VCU的指令為0xAA，BMS只需斷開快充繼電器，總正總負維持在吸合狀態。

4 結論

通過以上邏輯控制的實車上驗證，能很好地滿足用戶充電需求，并帶來非常好的用戶體驗。該控制策略能在頻繁地使用充電時，減少繼電器頻繁地動作，為繼電器的使用壽命以及整車的整體性能提升有一定的效果。