本文作者:李壮哲|小鹏汽车动力总成中心工程师

纯电动车和传统汽油车有什么不同?有人说是出行方式的改变,也有人说是一场能源的变革。

当前纯电动汽车的构造,电控系统方面,主要分为高压器件跟低压器件。高压器件主要由整车控制器(VCU)、电机、电机控制器(IPU)、电池、充电机(OBC)、DCDC、高压分线盒(PDU)、空调压缩机、电加热器(PTC)等组成。低压器件主要包含各类传感器、如油门踏板、制动踏板、电子水泵、电子风扇、真空助力泵、刹车灯、充电灯、挡位传感器等。

可见,各类高压器件通过CAN总线与整车控制器(VCU)进行交互,低压附件由硬线与VCU的I/O端口进行通讯。因此,关于纯电动汽车的三电调试,主要是围绕着整车控制器VCU进行逻辑功能调试,调试内容主要集中在低压系统调试、上下电调试、高压系统联合调试、充电调试等。

低压系统调试

包含传感器类的电器功能调试以及传感器标定。

传感器类电器功能调试主要分为模拟量输入、数字量输入和数字量输出。模拟量输入主要有加速踏板传感器信号、制动踏板传感器信号、挡位传感器信号、巡航开关模拟信号、真空压力传感器信号等,主要将传感器的输入电压信号给到VCU,由VCU对各类电压信号进行处理,转换成相应的输出信号。数字量输入主要有制动开关、高压互锁信号、碰撞信号等,通过输入布尔信号给到VCU,由VCU进行该类信号的判断及执行处理。另外,VCU通过控制低边/高边驱动端口来实现数字量输出,实现控制功能。如低压器件的各类继电器开闭控制、充电灯开闭控制、电子风扇开闭控制、水泵开闭控制、电池阀开闭控制等。

传感器标定。首先了解一下什么是标定,由于各类硬件的许多参数是可调的,因此把这些参数调整到最合适的运行状态,并予以确定,这个过程就是标定。由于各类传感器的电器特性不同,需要对传感器进行标定。标定范围主要集中在传感器特性曲线的有效范围内。如油门踏板,根据初始位置跟末端位置的电压值,映射到0~100%的开度。其他类型的传感器标定方法类似。常用的标定工具有INCA、Canape等,配合CAN卡可实现标定功能。

上下电调试

上电调试是指纯电动汽车完成上高压的过程,使高压器件具备工作的条件。下电调试是指纯电动汽车完成下高压的过程,停止整车的高压器件工作。

上电过程调试主要为检测BMS、IPU、DCDC的预充情况、高压器件工作模式的切换(如Standby模式切换至Work模式),整车高压互锁功能是否正常、Can网络通讯报文发送及与VCU交互是否正常等内容。如果在上电过程中出现上电失败,则需根据VCU的上电时序进行排查,常见的故障类型有高压互锁断开、预充失败、各高压器件控制器报文发送周期异常等导致。

下电过程调试主要为确认BMS断开高压继电器,IPU放电成功,BMS/IPU/DCDC工作模式的切换,Can总线休眠等。

高压系统联合调试

简单地说,就是各种高压功能器件组合起来一起进行调试,确保可正常运行,保证车辆的功能完整及安全。往复杂地说,高压系统联合调试主要包括BMS功能调试、DCDC功能调试、挡位切换功能调试、空调压缩机调试、PTC采暖调试、车辆动态形驶功能调试等。

空调压缩机。空调压缩机的作用主要为驾驶舱的制冷及响应VCU的请求给BMS制冷。调试时,需要分2个场景执行。驾驶舱的制冷可以通过车内的AC按钮开启,观测空调压缩机的工作状态。给BMS制冷可通过标定手段,使VCU向空调压缩机请求给BMS制冷,观测空调压缩机是否响应。

PTC采暖调试。PTC(热敏电阻)的采暖跟空调压缩机类似,主要也分为驾驶舱的采暖和响应VCU(整车控制器)请求给BMS(电池管理系统)采暖。一般车辆会带2个PTC,一个提供给驾驶舱回路采暖,另一个提供给BMS采暖使用。调试手段与空调压缩机一样,分驾驶舱请求跟VCU向PTC请求2种方式,观测各个PTC是否响应。

车辆动态形势调试。动态行驶调试主要是电机的调试,开始狂踩油门了!VCU根据驾驶员的踩油门意图,判断并发起扭矩请求,此时IPU(电机控制器)响应VCU(整车控制器)的扭矩请求,进一步驱动电机工作,使车辆进行行驶。可以通过仪表上观测到车辆的车速、功率消耗等信息。

充电调试

通过完成以上的调试内容,整车的三电系统调试基本结束,车辆基本具备正常的电器功能,可正常使用及行驶。在后续的调试工作中,会更加注重VCU(整车控制系统)相关的逻辑控制问题。在车辆出现相关的故障后,根据故障的内容,定位到VCU的软件功能逻辑模块,查找软件的Bug,进一步优化。通过完整的测试用例功能测试后,VCU软件具备完整的功能,则可冻结,正式发布。