混合动力车辆的控制系统的上、下电控制方法及控制装置

摘要

本发明提供了一种混合动力车辆的混合动力车辆的混合动力控制装置的上、下电控制方法，上电方法包含：自检、闭合主继电器、油泵建油压、将DC/DC和电机设置成工作模式，检查电驱变速箱的状态并确认液压状态；下电方法包含：接收电源关断命令、发准备关断指令、行三相交流绝缘检测并反馈信号、打开主继电器以及执行高压下电过程。本发明还提供了一种混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置，包含：整车控制单元控制器；以及油泵、电池管理系统、起动发电机一体机微控制单元（ISGMCU）、DC/DC和ACP。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术，本发明尤其涉及混合动力汽车控制系统的上、下电的控制技术。

 

背景技术

混合动力汽车（hybrid electrical vehicle，简称HEV），是一种同时装备有两种动力来源的汽车，即，由传统汽油机或者柴油机产生的热动力源，和由电池与电动机产生的电动力源的汽车。

这种混合动力汽车，通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行情况来实现灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低了油耗和排放。

传统车辆的动力系统，其上、下电时序控制方式是无法满足新能源车的应用的。这是因为，新能源车的动力系统与传统车的动力系统相比，前者在后者的基础上，增加了磷酸铁锂电池、ISG电机（Integrated Starter Generator，起动发电一体机）及PEB电机控制器(Power Electronics Box，电力电子箱)、电驱变速箱等部件。为此，为了符合新能源车辆状态，需要对新能源车的上、下电时序进行重新优化。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于混合动力车辆的混合动力控制系统上下电时序的控制方法。

本发明的另一个目的在于提供一种用于混合动力车辆的混合动力控制系统上下电时序的控制装置。

按照本发明的第一个方面，提供了一种混合动力车辆的混合动力控制装置的上电控制方法，包含：

1）插入钥匙处于Ignition On位置，整车控制单元激活，其自检模块对所述整车控制单元中所包含的各个模块进行自检；

2）开启点火；

3）由所述整车控制单元中的电池控制模块控制主继电器，使其闭合；

4）由所述整车控制单元中的油泵控制模块启动油泵建油压；

5）由所述整车控制单元中的电机控制模块将DC/DC和电机设置成工作模式； 

6）由所述整车控制单元中的变速箱控制单元（TCU,Transmission control unit）模块检查电驱变速箱的状态，并确认液压系统状态。

按照本发明的第二个方面，提供了混合动力车辆的混合动力控制装置的下电控制方法，包含：

i) 拔出钥匙，由整车控制单元接收电源关断命令;

ii)所述整车控制单元在等待确认后，由所述整车控制单元中所包含的各个模块向各控制器发送动力传动机构准备关断指令；

iii）汽车起动发电机一体机控制单元开始进行三相交流绝缘检测，并在交流绝缘检测结束后，向所述整车控制单元反馈信号；

iv) 所述整车控制单元向电池管理系统发出指令，打开主继电器；

v）所述电池管理系统在接收到打开主继电器的指令后，通过硬件控制打开主接触器。

按照本发明的第三个方面，提供了一种混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置，包含：

整车控制单元控制器；以及

与整车控制单元控制器耦合的油泵、电池管理系统、起动发电机一体机、DC/DC（直流/直流变换器）和ACP（Air－Conditioner Compressor, 空调压缩机），

其中，整车控制单元控制器包括整车控制单元自检模块、油泵控制模块、电池管理系统控制模块、电机控制模块，以及TCU模块。

在按照本发明第三个方面中的混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置中，混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置执行下述上电过程：

1）插入钥匙处于Ignition On位置，整车控制单元激活，其自检模块对所述整车控制单元中所包含的各个模块进行自检；

2）开启点火；

3）由所述整车控制单元中的电池控制模块控制主继电器，使其闭合；

4）由所述整车控制单元中的油泵控制模块启动油泵建油压；

5）由所述整车控制单元中的电机控制模块将DC/DC和电机设置成工作模式； 

6）由所述整车控制单元中的变速箱控制模块（TCU）检查电驱变速箱的状态，并确认液压系统状态。

在按照本发明第三个方面中的混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置中，所述混合动力车辆的混合动力控制系统的上、下电控制装置执行下述下电过程：

i) 拔出钥匙，由整车控制单元接收电源关断命令;

ii)所述整车控制单元在等待确认后，由所述整车控制单元中所包含的各个模块向各控制器发送动力传动机构准备关断指令；

iii）汽车起动发电机一体机微控制单元开始进行三相交流绝缘检测，并在交流绝缘检测结束后，向所述整车控制单元反馈信号；

iv) 所述整车控制单元向电池管理系统发出指令，打开主继电器；

v）所述电池管理系统在接收到打开主继电器的指令后，通过硬件控制打开主接触器。

 

附图说明

图1是示意说明本发明的混合动力车辆的控制系统的上、下电控制方法的原理流程图，其中，（a）示出的是高压上电流程，（b）示出的是高压下电流程；而

图2是示意说明本发明的混合动力车辆的控制系统的上、下电控制装置的原理图。

 

具体实施方式

混合动力车辆中，通常把用电器分为两类。

一类是低压用电器，通常包括各控制器、传感器、低压执行器等。

而另一类是高压用电器，如PEB（Power Electronics Box，即电机控制器）、电机、电空调、高压电池等。

本发明中，根据混合动力车辆动力系统特点，为了在上、下电过程中对低压用电器及高压用电器的安全状态进行时序判断，以达到优化车辆上、下电时间和保证安全上、下电的效果，在混合动力汽车中采用自动变速箱、电力电子电机控制器、电池控制器及整车控制器。相关控制器之间通过高速控制器网络HSCAN（High Speed Controller Area Network）进行通信。上、下电过程中，把混合动力系统控制器状态信息输入到整车控制器，由整车控制器控制相关的高压控制器上、下高压的顺序，并由高压控制器接受指令，完成高压的安全上、下电过程。

下面，参照图1，描述本发明混合动力车辆的控制系统的上、下电控制方法的原理。

首先描述上电过程。

如图1所示。

当没有插上钥匙时，混合动力系统处于off（关闭）状态。

当插上钥匙并且将档位开关拨到KL15档位（即点火“Ignition On”档位）后，相关的控制单元如HCU（hybrid control unit，整车控制单元）、BMS（battery management system，电池管理系统）、ISG MCU（integrated starter generator/micro control unit，起动发电机一体机控制单元）、EMS（engine management system，发电机管理系统）将会执行上电过程。

从开始上电到自检结束，需要120—200ms的时间。

当把钥匙从点火（ignition）档转向曲轴（crank）档后，HCU将要通过HSCAN发送PT Enable（Power Train Enable，动力传动机构使能）信号给相关控制单元状态。

，电驱变速箱，液压系统开始建立主油压管的压力。电驱变速箱由HCU控制。建油压的时间不超过3秒钟时间（3秒为正常环境温度条件下的推荐值）。

相关控制单元（HCU，BMS，MCU，ISG）在收到该动力传动机构使能信号后，并且在没有故障发生的情况下，电池管理系统将对高压母线实现预充电过程。

一旦预充电过程结束，BMS将会通过HSCAN发送主继电器闭合命令。

高压母线的预充电过程通常在600毫秒时间内完成。

在收到主继电器闭合信号、同时没有故障发生的前提下，空调压缩机将进入准备状态。

此时， ISG MCU和DC/DC将控制IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）管的门驱动，DC/DC控制器进入工作状态。

所有的相关控制器会发出相关的响应信号给HCU，说明自己的状态。

控制器在收到来自BMS、ISG MCU、ACP有关油压状态、档位状态以及没有任何故障的信息反馈后，HCU将发出动力传动机构准备就绪（PT Ready）信号。

就此，混合动力系统上高压过程完成。

综上所述，整个上电过程由下述6个步骤来完成：

1．HCU控制器自检：由HCU完成；

2．Crank：驾驶员动作；

3．电池闭合主继电器：由HCU控制BMS的动作；

4．启动油泵，建油压：由HCU控制油泵的动作；

5．将DC/DC和电机设置成工作状态模式：由HCU控制PEB的工作；

6．检查EDU的状态，并确认液压状态：由HCU中TCU模块来完成该项检查和确认。

当完成以上6个步骤，并且没有出现故障时，即表示上电成功。

下面继续参照图1，描述本发明中的下电过程。

当钥匙拨到附件档或者拔出，高压系统将执行下述下电流程。

i)  接收KL15 OFF（KL15关断）命令；

ii)   HCU控制器在确认后，将会发送PT Ready off （PT准备关断）指令给各控制器（即BMS、ISG MCU、DC/DC和ACP）；

iii) ISG MCU开始做三相交流绝缘检测，并在交流绝缘检测结束后，向HCU反馈信号，

iv) HCU向电池管理系统发出指令，指令要求打开主继电器，

电池管理器在接收到有关打开主继电器的指令后，主继电器由硬件控制打开。

上文中，参照图1描述了本发明的车辆混合动力控制系统的上电和下电的控制方法。

实际上，结合图1所示的原理流程图，并参照图2，还可以说明本发明的车辆混合动力控制系统的上、下电的控制系统。

如图2所示。

本发明的车辆混合动力控制系统的上、下电的控制系统由HCU控制器和一系列的受控制单元组成。

控制器包含HCU自检模块、油泵控制模块、BMS控制模块、电机控制模块以及TCU模块。

而受控制单元则包括一系列需要受控的装置。例如，油泵、BMS、ISG MCU、DC/DC和ACP。这些受控装置受HCU控制器中对应的模块的控制，从而完成本发明的目的，即，对车辆混合动力控制系统的上、下电进行控制。

由于图2所示的控制流程已在前文中进行了详尽的描述，所以，为避免赘述，下文中不再重复叙述，这是本领域中的技术人员能够理解的。

与传统汽车的整车上、下电过程相比，混合动力汽车在上电过程中由自动变速箱的建油压、车载电池主继电器状态控制及DC/DC、电机状态控制代替了发动机控制器控制的上、下电时序，同时有效利用了电机来启动车辆。

由于混合动力系统特点，车载电池状态及自动变速箱油泵建油压是否正常，会影响整车上高压的正常时序。而本发明提供一种混合动力系统来满足新能源车辆特点的正常安全上高压的方法。本发明考虑到上电过程中高压母线电流、高压母线电压、车载电池预充电、信号传送、油压建立、电机控制模式、绝缘检测情况等特点，保证并判断上、下电过程能否正常进行或进入故障处理模式。

上文中，参照图1和图2描述了按照本发明的混合动力车辆控制系统上、下电时序控制方法和相应的控制系统的原理。但是，应当特别指出的是，上文中参照图2针对控制系统所作的描述应当结合图1的描述来理解。采用这样的描述方式，是为了节省篇幅，使描述更为简洁。这是本领域中的普通技术人员应当能够理解的。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施例。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，还可以对本发明的上述实施例作某些修改和变更。实施例的描述仅仅是为了使本领域中的普通技术人员能够理解、实施本发明，不应当将本发明理解仅仅限于这些实施例。本发明的保护范围由权利要求书所限定。