關於整車上下電流程的理解

通常在我們的認知中，車輛是在擰鑰匙或者按下啟動按鈕後啟動的，但是實際上車輛中的大部分ECU在你按下解鎖和開車門的時候已經起來，等候工作。

那車輛中的電控單元是怎麼被喚醒，以及新能源車中最重要高壓系統是怎麼上下電的呢？下面來看看。

整車上下電簡介

雖然控制單元可以IG ON、網路或者其他方式喚醒，不過就目前車輛上的ECU而言，大多數是採用網路喚醒，因為整車上有八九十個

ECU

，採用硬線控制會使總成本和重量都增加，而且透過網路控制更加靈活。

當鑰匙按下解鎖鍵或開啟車門或按下啟動鍵時，喚醒訊號透過閘道器轉發至整車控制器（VCU），並將其喚醒，VCU喚醒後控制低壓繼電器盒，使其他ECU上電，並透過傳送網路管理將其ECU喚醒，ECU啟動並完成自檢後，如果沒有問題，則可以正常工作了，然後在上高壓電（後面會講）。

在低壓下電過程中，當啟動鍵切換到OFF檔，首先進行將斷開高壓供電，車輛各ECU開始陸陸續續停髮網絡管理報文，然後停發應用報文，進入休眠下電流程，最後控制電源管理模組，斷開供電。

另外在車輛休眠時，大部分ECU的低壓常電都是透過低壓繼電器盒斷開的，保證車輛靜置時暗電流小，能量消耗最低，儘量延長低壓蓄電池虧電時間，因為在車輛靜置時，低壓蓄電池電量不能透過高壓動力電池進行補充。不過也有些ECU在靜置時需要定期執行，比如BMS就需要定期喚醒檢查高壓動力電池的狀態。

高壓系統上下電邏輯

前面提到了高壓系統（如圖1所示）的上下電，在純電車中，這是很重要的一環，首先高壓存在安全問題，另外如果高壓無法上電，車輛是無法開動的，類似於傳統車上，發動機沒有啟動，車輛動不了一樣。

圖1 高壓系統電氣圖（來源知網）

高壓上下電的上層控制單元是VCU，它負責各個子系統的協調，以及整車執行狀態的管理。除了管理高壓上下電，也負責根據加速踏板、檔位、制動踏板等駕駛員的操作意圖和動力電池的電量，計算出所需的電機輸出扭矩等引數，從而保障車輛的正常形式，另外也根據動力電池的電量、電池溫度以及行車制動來實現不同等級的能量回收。

高壓上下電需要滿足的原則：

1、避免車輛出現非預期的加速、減速、轉向等動作；

2、應避免因高壓故障引起人員傷亡及裝置損壞；

3、滿足高壓上下電效能要求；

首先高壓上電功能需求主要包括：鑰匙上電、直流/交流充電、遠端控制（例如遠端開啟空調），這三種場景僅僅是喚醒的方式不一樣，高壓上電的邏輯和時序是差不多的。對於整個上電過程，透過會有時間要求，比如要求1s內區域網內各ECU（通常包括VCU、DCDC、DCU、BMS等）應完成上電流程，並進入工作模式。

在上電流程中，首先是VCU被喚醒（鑰匙喚醒、網路喚醒、或者充電cc訊號硬線喚醒），啟動後傳送請求閉合HVIL迴路使能線和必要的12V低壓繼電器的CAN報文，同時監控HVIL迴路狀態，然後DCU、DC/DC、BMS被喚醒（VCU傳送的網路管理報文或者IG ON訊號喚醒）並進行自檢，監控HVIL迴路狀態，對於BMS來說還需計算絕緣阻值，確認絕緣是否正常，無故障後進入待機模式（standby狀態）。

隨後VCU請求BMS閉合主繼電器，BMS則先後閉合主負繼電器和預充繼電器，當檢測到母線電壓達到閾值後，判斷預充電成功，然後閉合主正繼電器，並斷開預充繼電器，到這則高壓上電完成，在VCU請求BMS閉合主繼電器時，同時也會請求DCU、DC/DC進入工作模式，時序圖如圖2所示。

為什麼要預充呢？對於低壓來說，例如平時用的電池或者是12V低壓蓄電池，是不需要開關，直接拔電池不會有什麼風險。但對高壓而言，直接接電池是不行的，有可能會產生較大的衝擊，燒壞功率器件。

預充是將預充電阻串聯到高壓回路中，由預充電阻分掉一部分電壓，然後，隨著各ECU內的電容充電上來，等到電壓上升到某一閾值，主正繼電器閉合，這樣預充迴路就完成了它的工作了，如圖1。

圖2 高壓正常上電時序（來源知網）

在正常下電流程中，當檢測到鑰匙訊號、硬線訊號關閉或網路喚醒訊號停發，VCU立即請求DCU離開工作模式，並且功率器件迅速降低功率，隨後VCU請求DC/DC離開工作模式，然後VCU在請求BMS斷開繼高壓繼電器，BMS完成響應後，VCU斷開HVIL迴路和低壓繼電器，各節點進入下電休眠流程，如圖3所示。

圖3 高壓正常下點（來源知網）

在正常上電狀態下，如果出現絕緣阻值低於閾值、高壓互鎖斷開、IGBT過流等嚴重故障時，VCU會進行緊急下高壓電流程，首先VCU請求DC/DC脫離工作模式，DCU進入failure模式，隨後VCU請求BMS斷開高壓繼電器，並且斷開HVIL迴路，隨後 VCU 請求 IPU 進入緊急放電模式， DCU在規定時間內完成餘電洩放，若鑰匙為關閉狀態，則各節點進入休眠流程，如圖4所示。