新能源汽车高压上电控制逻辑流程

“ 电动汽车的高压系统涉及到高压电池、 电机控制器 、 充电机等多个高压部件。 高压上下电策略是保证车辆安全运行的重要环节， 主要目的是1）确保人员安全: 防止在维护或维修时误触高压部件。2）保护电池系统: 防止高压突变对电池造成损坏。3）提高系统可靠性: 避免因高系统异常导致车辆故障。”

目录：

1 高压系统的组成

新能源汽车的高压系统是一个由多个关键部件协同工作的复杂网络，各部件各司其职，共同保障车辆的正常运行。

新能源汽车高压系统架构由多种关键部件协同构成，能量核心动力电池存储电能，电池管理系统监控其状态、优化充放电；驱动电机将电能转机械能，电机控制器调控电机，逆变器（常集成于电机控制器）转换电流、控制电机转矩转速；高压配电箱分配高压电力，电动压缩机为空调供能，DC/DC 转换器实现高低压电转换，车载充电机为电池充电，PTC 加热器调节温度，高压线束连接部件、高压互锁回路保障安全，整车控制器协调系统、决策运行；混动车型中，发电机构成混动系统，发电机控制器管理其工作、转换电能，这些部件相互协作，保障车辆高效、安全运行 。

图：新能源汽车高压系统架构图

2. 高压上下电的流程

2.1 上电过程

涉及休眠与唤醒的机制。BMS可以通过ON档唤醒或充电唤醒（无论是快充还是慢充）。在接收到唤醒信号后的短时间内，BMS应迅速响应并被唤醒。当唤醒信号消失后，BMS应在关闭主继电器后的特定时间内进入休眠状态，并确保休眠电流保持在极低水平。

在充电唤醒的情况下，BMS还需负责唤醒VCU和MCU。但在其他工况下，BMS不应向VCU和MCU发送唤醒信号。

此外，BMS还应在辅助电瓶电压满足一定条件时，控制主继电器和预充继电器正常工作。

上电顺序

整车上电后，BMS首先被唤醒并进行自检。若自检通过，BMS将进入正常工作模式，并检测主负继电器和主正继电器的工作状态。随后，BMS等待VCU的上电指令。一旦收到指令，BMS将按照预定顺序闭合预充继电器和主负继电器，最终闭合主正继电器并完成预充过程（通过判断总压和预充时间来确认预充完成）。

2.2 正常下电流程

在ON档消失后，BMS将等待VCU的下电指令。若在一定时间内未收到指令，BMS将采取强制下电措施使系统进入休眠状态。

若BMS收到VCU的下电指令，它将根据母线电流的大小采取不同的下电策略。若母线电流较小，BMS将依次断开主正继电器和主负继电器，并监控母线电压的下降情况。一旦电压下降到断电前的一定比例，BMS将向VCU发送下电完成指令，并随后进入休眠状态。

若母线电流较大，BMS将逐渐降低最大允许电流直至为零。若在一定时间内母线电流仍未能降低到安全水平，BMS将采取强制下电措施确保系统安全。

3 高压系统上下电相关模块联动原理

在新能源汽车的高压上下电流程中，多个关键模块协同工作，每个模块都发挥着不可或缺的作用，共同保障高压系统的稳定运行。

VCU根据驾驶员操作、 车辆状态等信息， 向BMS、 MCU等发出控制指令。 BMS根据VCU的指令， 控制电池组的充放电状态， 并向VCU反馈电池信息。 MCU根据VCU的指令， 控制电机的工作。 高压继电器在VCU的控制下， 完成高压电路的连接和断开。

3.1 整车控制器（VCU）

VCU 在高压上下电过程中扮演着指挥官的角色，它负责协调整个高压系统的上下电过程。

VCU 会实时监测车辆的各种状态信息，包括车速、挡位、电池状态等，还会接收驾驶员的操作指令，如启动、停车、加速、减速等 。然后，根据这些信息，发出相应的控制指令，控制高压系统各组件的工作状态，保障车辆的正常行驶。

当驾驶员按下启动按钮时，VCU 会首先唤醒低压系统，为后续的高压上电流程做好准备；在高压下电时，VCU 会判断车辆状态，确保满足下电条件后，才会发出下电指令，控制高压继电器断开，实现高压系统的安全下电。

3.2 电池管理系统（BMS）

BMS 主要负责监控电池组的电压、电流、温度等参数，并向 VCU 提供准确的电池状态信息。

在高压上电前，BMS 会进行严格的自检，确保电池组处于安全状态。BMS检查电池的电压是否在正常范围内，温度是否过高或过低，以及电池的健康状态等，如果发现电池存在异常，及时发出警报，并采取相应的保护措施，防止电池在不安全的状态下进行上电操作，避免引发安全事故 。在充电过程中，BMS 也起着关键作用，它会根据电池的状态，控制充电电流和电压，确保电池能够安全、高效地充电。

3.3 电机控制器（MCU）

MCU 是控制电机工作的关键部件，在高压上电后，它会根据 VCU 的指令对电机进行精准控制。

当车辆需要加速时，VCU 会向 MCU 发送指令，MCU 根据指令控制电机输出相应的转矩，驱动车辆加速前进；当车辆需要减速或制动时，MCU 会控制电机进入再生制动模式，将车辆的动能转化为电能并存储到电池中，实现能量回收 。MCU 还会对电机的工作状态进行实时监测，包括电机的转速、温度、电流等参数，确保电机在安全、高效的状态下运行。如果发现电机出现故障，MCU 会及时采取保护措施，如限制电机的输出功率或停止电机的运行，防止故障进一步扩大。

3.4 高压继电器

高压继电器是连接和断开高压电路的关键执行元件，控制着高压电流的通断。

图：高压继电器

在高压上电时，高压继电器会在 VCU 的控制下闭合，连接高压电池和负载，使高压电能能够传输到各个高压部件，为它们提供运行所需的能量；在高压下电时，高压继电器会在 VCU 的指令下断开，切断高压电池与负载之间的连接，防止电池继续放电，确保电路安全 。

高压继电器的动作需要精准可靠，它的质量和性能直接影响到高压上下电过程的安全性和稳定性。为了确保高压继电器的正常工作，通常会采用一些特殊的设计和保护措施，如采用高耐压的触点材料，增加灭弧装置等，以防止在高压通断过程中产生电弧，损坏继电器或引发安全事故。

3.5 充电机（OBC）

在充电状态下，充电机与 BMS 协同工作，共同控制充电过程，确保电池能够安全、高效地充电。

充电机负责将外部的交流电转换为直流电，并根据 BMS 的指令，调整充电电流和电压的大小 。BMS 则会实时监测电池的状态，包括电池的电压、电流、温度、荷电状态（SOC）等参数，并根据这些参数向充电机发送控制指令，控制充电的开始、停止以及充电的速率。当电池电量较低时，BMS 会指示充电机以较大的电流进行快速充电；当电池电量接近充满时，BMS 会控制充电机降低充电电流，采用涓流充电的方式，以保护电池，避免过充。充电机还会与车辆的其他系统进行通信，如与 VCU 通信，告知充电状态和充电进度等信息，以便车辆进行相应的显示和控制。

4. 安全保护措施

高压互锁: 确保高压系统只有在满足特定条件下才能上电。

过流保护: 防止高压系统发生过流故障。

过压保护: 防止高压系统发生过压故障。

欠压保护: 防止高压系统发生欠压故障。

过温保护: 防止高压系统发生过温故障。

绝缘监测: 持续监测高压系统的绝缘状态， 防止漏电。

5. 特殊情况下的处理

紧急断电: 当车辆发生故障或出现紧急情况时， 系统会自动触发紧急断电， 切断高压电路。

充电状态下的高压上下电: 充电状态下， 高压上下电的流程与行车状态有所不同， 需要考虑充电机的控制逻辑。

新能源汽车的高压上下电流程，涵盖了从车辆启动到行驶，再到停车的全过程，涉及多个关键模块的协同工作和一系列严格的安全保护措施。了解这一流程，不仅能让我们更好地掌握新能源汽车的工作原理，也能在日常使用和维护中，更加规范地操作，确保车辆的安全运行 。