整车多能源管理48V上下电控制方法及系统与流程

2021-02-03 14:02:08|

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整车多能源管理48v上下电控制方法及系统
技术领域
[0001]
本发明涉及汽车电子电控领域，具体涉及一种整车多能源管理48v上下电控制方法及系统。

背景技术：

[0002]
48v轻度混合动力汽车，是在传统汽车基础上进行混合动力化开发，并为了实现混动系统特有的一些功能，在传统汽车的基础上增加了bsg(belt-driven starter generator，皮带传动启动/发电一体化电机)和48v电池的汽车。传统汽车没有类似混合动力汽车的高压部件，其电源管理主要为24v/12v低压系统的弱电管理，而混合动力汽车的动力系统与传统汽车的动力系统相比，前者在后者的基础上，增加了bsg、mcu(micro controller unit，微控制器)、动力电池组、bms(battery management system，电池管理系统)等复杂的电力电子器件。
[0003]
对于48v轻度混合动力汽车，如何进行车辆的上下电控制极为重要。传统车辆是基于钥匙状态实现24v/12v上下电，故在48v轻度混合动力汽车中，也可以基于钥匙状态实现24v/12v上下电。在48v轻度混合动力汽车动力系统中，如果采用传统车辆的基于钥匙状态进行上下电的方式，则会对48v轻度混合动力汽车动力系统中新增的零部件，如bsg电机、48v电池等造成损伤，上下电的安全性及可靠性较低。当前，现有48v轻度混合动力汽车的上下电方案，在点火锁on档及start档位，hcu(hybrid control unit，混合动力整车控制器)根据mcu(micro controller unit，微控制器)及bms(battery management system，电池管理系统)之间的相互校验信号，控制bsg电机及48v电池先后上下电，但采用此种方案，会导致：当司机快速拧动钥匙的时候，可能会存在上电时序混乱，上电的安全性及可靠性无法保证；车辆上如有外来能源(如太阳能电池等)，以及高压电动负载(电动空调)，需要在点火锁off档及acc档用48v电的时候，无法上电，无法将多能源的利用优势发挥到最大。

技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种整车多能源管理48v上下电控制方法及系统，能够避免bsg带高压上电，减少快速旋动点火锁带来的电控系统状态混乱问题。
[0005]
为达到以上目的，本发明提供一种整车多能源管理48v上下电控制方法，包括上电步骤和下电步骤，所述上电步骤具体包括：
[0006]
获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；
[0007]
电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电；
[0008]
电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于on档时，基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电；
[0009]
所述下电步骤包括：
[0010]
获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；
[0011]
电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于off档时，控制bsg下电；
[0012]
电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电器附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电。
[0013]
在上述技术方案的基础上，所述上电步骤还包括：
[0014]
当电源总开关状态为关闭，点火锁钥匙状态为off档时，pcu、bms和mcu均为非工作状态；
[0015]
当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档时，pcu、bms和mcu均为激活状态。
[0016]
在上述技术方案的基础上，所述电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电，具体为：
[0017]
当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档时，若太阳能电池输入电压不小于预设值，且动力电池soc不大于设定值，则pcu发送动力电池上电信号给bms，bms控制动力电池上电，反之，则pcu不发送动力电池上电信号给bms；
[0018]
当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从off档置于acc档时，若太阳能电池输入电压不小于预设值，且动力电池soc不大于设定值，则pcu发送动力电池上电信号给bms，bms控制动力电池上电，反之，则pcu不发送动力电池上电信号给bms。
[0019]
在上述技术方案的基础上，所述基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电，具体为：
[0020]
当mcu的运行状态为待运行状态或后运行结束状态，且bsg电机实际转速小于预设转速时，基于动力电池上电状态，控制bsg上电。
[0021]
在上述技术方案的基础上，
[0022]
所述待运行状态为在电源总开关的一个上电循环中，bsg未曾运行过；
[0023]
所述后运行结束状态为在电源总开关的一个上电循环中，bsg曾运行过。
[0024]
在上述技术方案的基础上，所述基于动力电池上电状态，控制bsg上电，具体为：
[0025]
若动力电池的上电继电器为闭合状态，则pcu控制正在工作的电器附件关闭，动力电池的上电继电器断开，mcu控制bsg上电，然后pcu控制动力电池的上电继电器闭合；
[0026]
若动力电池的上电继电器为断开状态，则mcu控制bsg上电，然后pcu控制动力电池的上电继电器闭合。
[0027]
在上述技术方案的基础上，当控制bsg下电之后，还包括：
[0028]
pcu对电器附件的工作状态进行监测，若所有电器附件均处于停止工作状态，则pcu控制动力电池的上电继电器断开，反之，则动力电池的上电继电器继续保持闭合状态。
[0029]
在上述技术方案的基础上，所述电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电器附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电，具体为：
[0030]
当电源总开关状态为从打开置于关闭，mcu停止工作，pcu判断电器附件的工作状态：
[0031]
若所有电器附件均处于停止工作状态，则bms和pcu进入休眠状态；
[0032]
若存在处于工作状态的电器附件，则pcu控制处于工作状态的电器附件关闭，然后控制动力电池的上电继电器断开，之后bms和pcu进入休眠状态。
[0033]
本发明提供的一种整车多能源管理48v上下电控制系统，包括：
[0034]
上电控制模块，其用于在上电步骤中，获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于on档时，基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电；
[0035]
下电控制模块，其用于在下电步骤中，获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于off档时，控制bsg下电；电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电器附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电。
[0036]
与现有技术相比，本发明的优点在于：基于动力电池的上电状态进行bsg的上电，以使得bsg上电时动力电池处于下电状态，避免bsg带高压上电，减少快速旋动点火锁带来的电控系统状态混乱问题，且bsg没有上电时，电器附件依旧可以使用48v电能，方便多能源供电管理需求。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]
图1为本发明实施例中上电步骤的流程图；
[0039]
图2为本发明实施例中24v电、48v电、mcu状态、点火锁钥匙状态时序图；
[0040]
图3为本发明实施例中下电步骤的流程图；
[0041]
图4为本发明实施例中车辆的混动电控系统的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
本发明提供一种整车多能源管理48v上下电控制方法，基于动力电池的上电状态进行bsg的上电，以使得bsg上电时动力电池处于下电状态，避免bsg带高压上电，减少快速旋动点火锁带来的电控系统状态混乱问题，且bsg没有上电时，电器附件依旧可以使用48v电能，方便多能源供电管理需求。本发明实施例相应地还提供了一种整车多能源管理48v上下电控制系统。
[0043]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0044]
本发明实施例提供的整车多能源管理48v上下电控制方法，适用于24v-48v弱混车辆及12v-48v弱混车辆。对于24v车辆、12v车辆、48v与24v混动车辆、48v与12v混动车辆，上电时电源类开关的操作顺序为：打开电源总开关(点火锁钥匙处于off档)
→
打开点火锁钥匙从off档到acc档
→
打开点火锁钥匙从acc档到on档
→
打开点火锁钥匙从on档到start档(车辆起动)；下电时的操作顺序为：关闭点火锁钥匙从on档到acc档
→
关闭点火锁钥匙从
acc档到off档
→
关闭电源总开关(点火锁钥匙处于off档)。
[0045]
本发明实施例提供的整车多能源管理48v上下电控制方法包括上电步骤和下电步骤。参见图1所示，上电步骤具体包括：
[0046]
s101：获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；
[0047]
s102：电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电；
[0048]
s103：电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于on档时，基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电。
[0049]
本发明实施例中，上电步骤还包括：当电源总开关状态为关闭，点火锁钥匙状态为off档时，pcu、bms和mcu均为非工作状态；当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档时，pcu(power control unit，动力控制单元)、bms和mcu均为激活状态。
[0050]
本发明实施例中，电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电，具体为：
[0051]
当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档时，若太阳能电池输入电压不小于预设值，且动力电池soc不大于设定值，则pcu发送动力电池上电信号给bms，bms控制动力电池上电，反之，则pcu不发送动力电池上电信号给bms；pcu通过硬线或总线发送动力电池上电信号给bms，然后bms控制动力电池的上电继电器闭合，实现动力电池上电的。
[0052]
当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从off档置于acc档时，若太阳能电池输入电压不小于预设值，且动力电池soc不大于设定值，则pcu发送动力电池上电信号给bms，bms控制动力电池上电，反之，则pcu不发送动力电池上电信号给bms。当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从off档置于acc档时，pcu保持激活状态，bms保持激活状态。当电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于on档时，pcu保持激活状态，bms保持激活状态。
[0053]
本发明实施例中，基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电，具体为：当mcu的运行状态为待运行状态或后运行结束状态，且bsg电机实际转速小于预设转速时，基于动力电池上电状态，控制bsg上电。
[0054]
待运行状态为在电源总开关的一个上电循环中，bsg未曾运行过，待运行状态下，点火锁钥匙状态为off档或acc档，且在当前上电循环中，点火锁钥匙状态未曾处于on档。
[0055]
后运行结束状态为在电源总开关的一个上电循环中，bsg曾运行过，后运行结束状态下，点火锁钥匙状态为off档或acc档，且在当前上电循环中，点火锁钥匙状态曾处于on档，且是从on档回到off档或acc档。通过考虑点火锁钥匙从acc-on-acc-on的反复切换状态中，避免bsg被频繁上下电。
[0056]
24v电、48v电、mcu状态、点火锁钥匙状态时序图如图2所示，其中，pre-run表示待运行状态，run表示运行状态，post-run表示后运行状态，post-run finished表示后运行结束状态。mcu的各状态通过总线报文发出，pcu可监测。
[0057]
本发明实施例中，基于动力电池上电状态，控制bsg上电，具体为：若动力电池的上电继电器为闭合状态，则pcu控制正在工作的电器附件关闭，动力电池的上电继电器断开，mcu控制bsg上电，然后pcu控制动力电池的上电继电器闭合；若动力电池的上电继电器为断开状态，则mcu控制bsg上电，然后pcu控制动力电池的上电继电器闭合。电器附件为太阳能
电池电池、电动空调、dc-dc等。dc-dc是一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。
[0058]
参见图3所示，下电步骤包括：
[0059]
s201：获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；
[0060]
s202：电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于off档时，控制bsg下电；
[0061]
s203：电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电动附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电。
[0062]
本发明实施例中，在下电步骤中，当控制bsg下电之后，还包括：pcu对电器附件的工作状态进行监测，若所有电器附件均处于停止工作状态，则pcu控制动力电池的上电继电器断开，反之，则动力电池的上电继电器继续保持闭合状态。即当bsg下电，将mcu置于后运行状态，pcu检测到mcu处于后运行状态后，对电器附件的工作状态进行监测，若所有电器附件均处于停止工作状态，则pcu控制动力电池的上电继电器断开，反之，则动力电池的上电继电器继续保持闭合状态。
[0063]
本发明实施例中，电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电器附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电，具体为：
[0064]
当电源总开关状态为从打开置于关闭，mcu停止工作，pcu判断电器附件的工作状态：若所有电器附件均处于停止工作状态，则bms和pcu进入休眠状态；若存在处于工作状态的电器附件，则pcu控制处于工作状态的电器附件关闭，然后控制动力电池的上电继电器断开，之后bms和pcu进入休眠状态。
[0065]
需要说明的是，本发明实施例中，电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从on档置为start档时，上下电部分不额外执行更多的动作逻辑，保持原状；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从on档置为acc档时，上下电部分不额外执行更多的动作逻辑，保持原状。同时，点火锁钥匙或电源总开关不按上述顺序进行操作，同样依据上述状态的切换，按对应条目进行逻辑判断和控制命令执行判断。本发明实施例中的预设值、设定值和预设转速可以标定，也可以依据经验或台架测试值而调整。
[0066]
参见图4所示，本发明实施例中所述车辆的48v混动电控系统包括48v电池、bms、bsg、mcu、dc-dc转换器(48v转24v或48v转12v)、太阳能电池、48v空调压缩机、pcu和相关高低压连接线束。
[0067]
本发明实施例所述方法的软件载体，可以集成在vcu(vehicle control unit，电动汽车整车控制器)、hcu(hybrid control unit，混合动力整车控制器)、pcu、eecu(engine electronic control unit，发动机控制组件)或bcm(body control module，车身控制器)内部，通过总线信号或硬线来控制相关部件。点火锁钥匙的机械形式在实车上有类似的实现形式，不管是4档(off-acc-on-start)、5档(lock-off-acc-on-start)或4档(lock-acc-on-start)，只要具有acc档、on档以及acc档之下的1个档位，总共3个点火锁钥匙档位实现上了上述控制逻辑，均为本发明实施例的实现方式。
[0068]
对上电继电器的控制，不管是上述方案描述中的pcu直接控制，还是pcu发送总线信号或硬线信号给bms，再由bms控制上电继电器，均为本方案的实现方式。48v高压电器附件的具体形式，比如太阳能、电动空调、dc-dc的有无，均为本方案的实现方式。48v混和电系
形式，不管是48v-24v电系，还是48v-12v电系，均为本方案的实现方式(12v电气系统传统蓄电池为12v规格，高低压转换dc-dc为48v转12v规格)。
[0069]
本发明实施例的整车多能源管理48v上下电控制方法，基于动力电池的上电状态进行bsg的上电，以使得bsg上电时动力电池处于下电状态，避免bsg带高压上电，减少快速旋动点火锁带来的电控系统状态混乱问题，且bsg没有上电时，电器附件依旧可以使用48v电能，方便多能源供电管理需求，以及满足延时断电需求，同时还可以避免bsg带转速上电而被损坏。
[0070]
本发明实施例提供的一种整车多能源管理48v上下电控制系统，包括上电控制模块和下电控制模块。上电控制模块用于在上电步骤中，获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为off档或从off档置于acc档时，基于外来输入能源状态，控制动力电池上电；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于on档时，基于mcu的运行状态、动力电池上电状态和bsg电机转速，控制bsg上电；下电控制模块用于在下电步骤中，获取车辆电源总开关状态和点火锁钥匙状态；电源总开关状态为打开，点火锁钥匙状态为从acc档置于off档时，控制bsg下电；电源总开关状态为从打开置于关闭，基于电动附件的工作状态，控制动力电池直接下电或延迟下电。
[0071]
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0072]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

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