在使用电动汽车的过程中，我们第一步是要启动车辆，常见的方式是插入钥匙并拧动钥匙，车辆便进入 Ready 状态，此时只要挂挡踩油门，车辆便可以按照你的驾驶意图开始跑起来。但是从钥匙插入到 Ready 这个过程电动汽车都做了哪些工作？如何从休眠到唤醒？如何实现整车高压上电，达到行车准备就绪状态？今天我们就来为大家介绍这个过程都经历了什么？
01.电动汽车启动方式
电动汽车的启动方式主要有以下几种：
1、钥匙启动
传统汽车使用钥匙启动的方式，电动汽车也可以设计成插入钥匙启动。通常，驾驶者插入钥匙，车辆系统会检查各项指标，确保电池电量足够、系统正常，然后允许车辆启动。
2、无钥匙启动
许多现代电动汽车采用无钥匙启动技术。驾驶者只需携带智能钥匙或卡片，进入车辆后按下启动按钮，车辆会自动识别钥匙信号并启动。
3、手机应用启动
一些电动汽车品牌提供手机应用，驾驶者可以通过手机远程启动或解锁车辆。这种方式方便且增加了车辆的智能化体验。
无论采用何种启动方式，电动汽车的启动过程相对简单，电动汽车的启动过程我们也称为上电。
02.电动汽车上电低压控制原理
本文以钥匙启动为例说明电动汽车上电的控制原理。首先介绍电动汽车上电的低压控制原理。
VCU 作为电动汽车的大脑，在上电控制中扮演着接收输入信号、上电逻辑判断并输出上电指令的角色。
1、输入信号
与电动汽车启动相关的输入信号主要包括钥匙信号、档位信号及制动信号。
1）钥匙信号
钥匙信号一般为硬线信号，当驾驶员将钥匙从 OFF 拧至 ON 挡时，钥匙通过内部的传感器或开关，将驾驶员的拧钥匙操作转化为相应的电信号，会发送一个高电平或低电平的硬线信号，当驾驶员将钥匙从 ON 挡拧到 Start 时，钥匙也会通过内部的传感器或开关，将驾驶员的拧钥匙操作转化为相应的电信号会发送一个高电平或低电平的硬线信号，通过硬线线束连接至 VCU，VCU 会根据定义好的高电平或低电平有效判定 ON 挡或 Start 信号是否有效，作为上电控制的输入信号。
2）档位信号
档位信号一般为硬线信号或 CAN 信号。
硬线控档位器：驾驶员操作档位器后，档位器通过内部的传感器或开关，将驾驶员的换挡操作转化为相应的电信号，发送高电平或低电平的硬线信号，通过硬线线束连接至 VCU，VCU 接收硬线信号后，判断当前档位信号是否有效，作为上电控制的输入信号。
CAN 控档位器：驾驶员操作档位器后，档位器通过内部的 CAN 通信模块，将换挡信号编码为 CAN 报文，并通过 CAN 总线发送给 VCU，VCU 接收到这些报文后，会进行解码和处理，作为上电控制的输入信号。
3）制动信号
制动信号一般为硬线信号，包括制动开关信号及制动行程信号。
制动开关信号：驾驶员踩下制动踏板后，制动踏板通过内部的传感器或开关，将驾驶员的踩制动踏板操作转化为相应的电信号，发送高电平或低电平的硬线信号，通过硬线线束连接至 VCU，VCU 接收硬线信号后，判断当前制动信号是否有效，作为上电控制的输入信号。
制动行程信号：驾驶员踩下制动踏板后，制动踏板通过内部的位移传感器，将驾驶员的制动踏板操作转换为相应的电压信号，通过硬线线束连接至 VCU，VCU 接收硬线信号后，根据制动踏板行程电气特性，将电压信号转换为 0-100%的制动行程量，作为启动控制的输入信号。
2、上电控制逻辑
VCU 接收到钥匙信号、档位信号及制动信号后，根据设定的上电判定逻辑，判定进入钥匙 ON 挡上高压流程或钥匙 Start 上高压流程。
1）钥匙 on 挡上电控制逻辑
VCU 判定整车无影响上高压的严重故障，且接收到钥匙 ON 挡信号有效，则进入钥匙 ON 挡上高压流程。
2）钥匙 Start 上电控制逻辑
VCU 判定整车无影响上高压的严重故障，且接收到当前档位信号为 N 挡，制动信号有效（制动开关有效或制动行程大于 3%），钥匙 Start 信号持续有效 T ms（比如 200ms），则进入钥匙 Start 上高压流程。
3）输出信号
VCU 接收钥匙信号、档位信号、制动信号，并结合判定的当前故障等级，决定进入钥匙 ON 挡或 Start 上高压流程后，会通过硬线信号唤醒 BMS 及多合一控制器（包括 PDU、DCDC、MCU 等），然后通过 CAN 信号发送主负接触器、附件接触器、主正接触器及 DCDC 使能，电机控制器使能等信号控制车辆高压的接通、DCDC 工作。
03.电动汽车整车高压原理
VCU 通过上电逻辑判断后输出控制信号，需要高压器件响应指令，而想要了解高压器件的控制逻辑需要先了解电动汽车的高压原理，下面介绍一种典型的电动汽车高压原理。
本电动汽车高压原理示意图仅选取其中关键部分。其中钥匙 ON/START 上高压主要控制的是主负接触器、主正接触器以及附件接触器的闭合，DC-DC 转换器的启动。接触器，是一种用途广泛的开关电器，利用电磁、气动或液动原理，通过控制电路来实现主电路的通断。
1、主负接触器
主负接触器一般在动力电池包内，由 BMS 控制，VCU 发送主负接触器闭合指令，BMS 接收到 VCU 发送的闭合主负指令后，经设定条件的判断闭合主负接触器。
2、附件接触器
附件接触器属于 PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元），一般集成在高压多合一控制器内，主要控制 DC-DC 转换器、电空调、EPS 等高压附件的供电。附件高压回路上一般会有一个附件接触器和一个附件预充接触器，附件预充接触器的作用是，在接通附件接触器之前，先控制闭合附件预充接触器，使附件接触器两端电压达到与母线电压一致，附件预充接触器回路带有一个电阻及二极管，可以防止反向电压冲击附件高压部件及电压突然升高，瞬间电流过大冲击附件高压部件。在附件预充接触器闭合后，且附件接触器两端电压达到与母线电压一致，闭合附件接触器，然后断开附件预充接触器。
3、DC-DC 转换器
直流-直流转换器（DC-to-DC converter）也称为 DC-DC 转换器，简称 DCDC，是电能转换的电路或是机电设备，可以将直流（DC）电源转换为不同电压的直流（或近似直流）电源。电动汽车用的 DC-DC 转换器是将动力电池的高压直流电转换为低压直流电供整车的低压电器使用并给蓄电池充电。一般在附件接触器闭合后，DCDC 输入高压接通，此时可发送 DCDC 启动指令，控制 DCDC 启动工作。
4、主正接触器
主正接触器属于 PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元），一般集成在高压多合一控制器内，主要控制电机控制器的高压供电。电机控制器直流高压母线连接在整车高压母线上，在电机控制器高压母线上一般会有一个主正接触器和一个主预充接触器，主预充接触器的作用是，在接通主正接触器之前，先控制闭合主预充接触器，使主正接触器两端电压达到与母线电压一致，主预充接触器回路带有一个电阻及二极管，可以防止反向电压冲击电机控制器及电压突然升高，瞬间电流过大冲击电机控制器。在预充接触器闭合后，且主正接触器两端电压达到与母线电压一致，闭合主正接触器，然后断开主预充接触器。
04.电动汽车钥匙 ON 挡及 Start 上电流程
通过以上电动汽车低压控制原理及高压原理的介绍，大家应该对电动汽车上电相关的零部件及控制原理有了一定了解，具体整个上电过程按照什么流程一步一步进行呢？下面将为大家介绍上电流程并通过上电流程图的形式为大家展示电动汽车上电的流程。
1、上电流程
电动汽车钥匙 ON 挡及 START 上电的控制是 VCU 通过判断驾驶员操作意图对上电过程动作时序进行控制，一般按照以下流程进行控制：
1）自检
VCU 被唤醒后，首先进行自检，自检通过后低压上电。
2）唤醒 BMS 及多合一控制器
VCU 自检成功低压上电完成后，发送 BMS 唤醒信号及多合一控制器唤醒信号。BMS 及多合一控制器接收到唤醒信号后，唤醒并自检。
3）VCU 发送主负接触器闭合指令
BMS 及多合一控制器自检后，如果有影响上高压的严重故障，报故障，上电流程中止；如果没有影响上高压的故障，VCU 发送主负接触器闭合指令。
4）闭合主负接触器
BMS 接收到 VCU 闭合主负接触器指令后，进行预充后闭合主负接触器并反馈主负接触器闭合状态。如果超过设定时间 VCU 未收到 BMS 反馈的主负接触器闭合状态，则报主负接触器闭合超时故障，上电流程中止。
5）VCU 发送附件接触器闭合指令
在设定时间内，VCU 接收到 BMS 反馈的主负闭合状态后，VCU 发送闭合附件接触器指令。
6）闭合附件接触器
PDU 接收到附件接触器闭合指令后，闭合附件接触器并反馈附件接触器闭合状态。如果超过设定时间 VCU 未收到 PDU 反馈的附件接触器闭合状态，则报附件接触器闭合超时故障，上电流程中止。
7）启动 DCDC
在设定时间内，VCU 收到附件接触器闭合状态后，VCU 发送 DCDC 启动指令，DCDC 接收到启动指令后，启动工作。
8）VCU 发送主正接触器闭合指令
在设定时间内，VCU 接收到 PDU 反馈的附件接触器闭合状态后，VCU 发送闭合主正接触器指令。
9）闭合主正接触器
PDU 接收到 VCU 发送的主正接触器闭合指令后，进行预充后闭合主正接触器并反馈主正接触器闭合状态。如果超过设定时间 VCU 未收到 PDU 反馈的主正接触器闭合状态，则报主正接触器闭合超时故障，上电流程中止。
10） Ready
如果 VCU 接收到 PDU 反馈的主正接触器闭合状态，则 VCU 发送 Ready 状态，仪表点亮 Ready 灯，上电完成。
2、上电流程图
05.总 结
本文介绍了电动汽车的启动方式，并以钥匙启动为例，介绍了电动汽车上电的低压控制原理，高压原理及钥匙 ON 挡及 Start 上电流程，系统的介绍了电动汽车从钥匙插入到 Ready 的整个过程，希望能让读者对电动汽车启动过程有一个全面的了解。
END
作者：电控极客
来源：汽车电子与软件
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