別克純電動車VELITE6新技術(shù)剖析(一)

◆文/河北 商愛朋

VELITE6是上汽通用全新量產(chǎn)新能源車，純電力驅(qū)動，零排放，是別克品牌新能源車的標(biāo)志性車型，定位為多功能型轎車。此車型在外觀、動力、電氣及信息互聯(lián)上與傳統(tǒng)燃油車型大有不同。VELITE6的續(xù)航里程約為300km，最高時速為150km/h，0-100km/h加速時間為12.2s、最大爬坡度為30%。

一、系統(tǒng)詳解

1.高壓系統(tǒng)

(1)電池包與電機(jī)

①電池包與電機(jī)簡介

VELITE6電池包和電機(jī)的主要參數(shù)如圖1所示。電池包為大容量三元鋰離子電池包，采用高能量密度的鎳鈷錳三元材料，冷卻方式為直接風(fēng)冷，具備嚴(yán)密的電池能量和安全監(jiān)控。電機(jī)為高效率、寬調(diào)速范圍的三相交流電機(jī)，輸出功率大、反應(yīng)速度快。使用高效冷卻液系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，并支持制動能量回收。

②充電

快充：為車輛進(jìn)行直流快速充電前需要先確認(rèn)充電接口是否匹配，充電線必須短于10m，給車輛進(jìn)行直流充電(圖2)的步驟如下。

? 掛入P擋，啟動電子駐車制動，關(guān)閉車輛；

? 打開直流充電口門，若天冷，此處可能結(jié)冰；

圖2 直流快速充電

? 插入直流充電插頭，確保連接牢固；

? 按照充電樁的步驟給車輛充電；

? 確保儀表板頂部的充電指示燈點(diǎn)亮，并發(fā)出提示聲。

當(dāng)車輛充滿電后，充電樁仍會有電量輸出。這可以確保電池包處于最佳工作溫度，使續(xù)航里程最大化。充電結(jié)束后取出充電插頭時，確認(rèn)充電插頭從車輛充電接口上解鎖，充電到80%需要40min。

慢充：在交流慢速充電時，同樣也需要先確認(rèn)充電接口、線纜是否匹配良好。具體步驟如下。

? 掛 P擋，啟用駐車制動，關(guān)閉車輛，選擇充電電流；

圖1 VELITE6電池包和電機(jī)的主要參數(shù)

圖3 交流慢速充電

? 打開車輛右側(cè)前方的交流充電口門；

? 打開行李箱門，拆開載物地毯并取出充電槍(圖3)；

? 將充電槍插頭插入電氣插座，不得使用延長線；

? 將充電槍插入充電口中，確認(rèn)充電燈點(diǎn)亮并有提示音；

? 用遙控鑰匙為車輛上鎖，同時啟用充電槍鎖止機(jī)構(gòu)；

? 在充電結(jié)束后使用遙控鑰匙解鎖車輛以解除充電槍鎖止機(jī)構(gòu)。

使用交流充電，充到100%需要6h。

圖4 充電狀態(tài)指示燈

圖5 12V低壓電源中心

圖7 驅(qū)動電機(jī)

交流充電指示燈位于儀表板上方，和防盜燈做成一體。充電指示燈共有三種工作狀態(tài)(圖4)。即便高壓電池包電量充足，如果環(huán)境溫度低于0℃或高于32℃，須將車輛連接到充電樁進(jìn)行充電，這樣可以最大限度地延長高壓電池包的使用壽命。12V蓄電池位于行李箱左后部，高壓系統(tǒng)的14V輔助電源模塊可向12V蓄電池充電。全車12V車身電氣系統(tǒng)共有兩個電源中心(圖5)，即發(fā)動機(jī)艙熔絲盒和儀表板熔絲盒。

(2)高壓電驅(qū)單元

高壓電驅(qū)單元是別克VELITE6的核心動力部件，位于車輛的前機(jī)艙內(nèi)，高壓電驅(qū)單元主要包括電機(jī)控制模塊、驅(qū)動電機(jī)和減速器三個部件(圖6)。驅(qū)動電機(jī)為三相交流永磁同步電動機(jī)，受電機(jī)控制模塊的控制，為車輛提供動力，其詳細(xì)性能參數(shù)如圖7表格所示。電機(jī)控制模塊(PEB)外殼為鑄鋁，可將高壓直流電轉(zhuǎn)換成3相交流電，也可將3相交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電。電機(jī)控制模塊由高壓部件冷卻系統(tǒng)的冷卻液進(jìn)行冷卻，是動力總成運(yùn)行的主控制器。可決定工作模式，如驅(qū)動電機(jī)或再生制動。其主要性能參數(shù)如圖8所示。VELITE6采用針對純電動車開發(fā)的單級減速器(圖9)，恰到好處的減速比不僅起到了減速增扭的作用，降低電機(jī)功率需求，同時也帶來完全不同于傳統(tǒng)燃油車的駕駛平順性。減速器通過減速和減速機(jī)構(gòu)將動力傳遞給車輪，帶有機(jī)械式的P擋鎖止機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)P、R、N、D共4個擋位。減速器內(nèi)部的主要部件包括輸入軸、輸出軸和差速器(圖10)。電機(jī)控制模塊與驅(qū)動電機(jī)做為總成一起進(jìn)行維修，減速器內(nèi)部和油封可以單獨(dú)進(jìn)行維修(圖11)。

圖6 高壓電驅(qū)單元

圖8 電機(jī)控制模塊

圖9 減速器

圖10 減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖11 電驅(qū)單元維修策略

(3)高電壓控制系統(tǒng)

高電壓控制系統(tǒng)部件示意圖如圖12所示。如圖13所示的充電器只能通過交流充電口為車輛充電，并通過4個狀態(tài)指示燈來指示充電的狀態(tài)。車輛上只有兩個充電接口，分別是直流快充接口和交流慢充接口，可以通過儀表臺上的充電狀態(tài)指示燈來掌握充電狀態(tài)(圖14)。整車控制模塊位于中央扶手正下方地板上(圖15)，主要功能有：啟動功能及低壓電管理、駕駛模式選擇、制動能量回收、巡航控制、熱管理、儀表及擋位控制、電動相關(guān)儀表顯示等。整車控制模塊的控制框圖如圖16所示。

(4)高壓配電盒

圖12 高壓控制系統(tǒng)部件示意圖

圖13 交流充電

圖14 充電口

圖15 整車控制模塊

高壓配電盒位于車輛前艙右側(cè)(圖17)，主要功能有在驅(qū)動模式下，將電池包的電能傳遞給14V輔助電源模塊、高壓加熱模塊、高壓空調(diào)壓縮機(jī)、電機(jī)控制模塊；在直流快充充電模式下，將直流電傳遞給電池包，對電池包進(jìn)行充電。高壓配電盒包括10個高壓接口和一個低壓接口(圖18)。14V輔助電源模塊位于車輛前艙右側(cè)，高壓配電盒下方(圖19)。14V輔助電源模塊是一個能取代傳統(tǒng)車輛上發(fā)電機(jī)的電子裝置，能夠?qū)⒏邏号潆姾蟹峙溥^來的高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓12V直流電，以便為附件電氣運(yùn)行供電。14V輔助電源模塊能夠提供電流高達(dá)150A的12V直流電，通過高壓冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。14V輔助電源模塊具有較高的輸入電壓范圍效率和輸出電壓精度，其主要功能參數(shù)如圖20表格所示。

圖16 整車控制模塊的控制框圖

圖17 高壓配電裝置

圖18 高壓配電盒

圖19 14V輔助電源模塊

圖20 性能參數(shù)

(5)車載充電機(jī)

車載充電機(jī)位于車輛前艙左前側(cè)(圖21)，在使用交流充電接口給車輛充電時，車載充電機(jī)能夠?qū)⒔涣鞒潆娍诮尤氲?20V交流電能轉(zhuǎn)換成350V的直流高壓電能并傳遞給電池包，從而實(shí)現(xiàn)電池包充電。車載充電機(jī)在工作時通過高壓冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。

圖21 車載充電機(jī)

(6)高壓電纜高壓電纜(圖22)是電力傳輸?shù)妮d體，用于連接各高壓用電設(shè)備并傳輸電能。其特點(diǎn)是具有橘黃色外皮或標(biāo)簽，部分電纜內(nèi)有編織屏蔽線，使用了3mm2、25 mm2、50 mm2等不同尺寸的電纜，部分電纜內(nèi)有互鎖電路。VELITE6高壓電纜主要包括如圖23所示的5部分。駕駛時的動力流如圖24所示。直流快充時的動力流如圖25所示。

(7)電池包控制模塊

圖22 高壓電纜

圖23 高壓電纜主要組成

圖24 驅(qū)動時的動力流

圖25 直流快充動力流

電池包控制模塊通過監(jiān)測高壓回路之間，以及與車身、低壓系統(tǒng)之間的電阻判斷是否存在高壓絕緣失效(圖26)。一旦高壓絕緣監(jiān)測失敗將切斷高壓，并設(shè)置故障碼，防止人員觸電。高壓互鎖回路是由電池包控制模塊監(jiān)測的一個低壓封閉回路，用于防止人員意外接觸高壓觸電。高壓互鎖部件主要包括電池包模塊、14V輔助電池模塊、電機(jī)控制模塊、驅(qū)動電機(jī)、高壓加熱器模塊、高壓空調(diào)壓縮機(jī)、高壓配電盒、手動維修開關(guān)(MSD)。在一些高壓部件上，安裝了與車身搭鐵相連的等電位線(如圖27)，當(dāng)高壓部件殼體發(fā)生漏電時能夠使高壓電相對車身搭鐵在同一電位而不形成電位差，從而起到防止觸電的作用。

圖26 絕緣監(jiān)測

圖27 等電位線