新能源汽車關(guān)鍵零部件解析(中)

◆文/江蘇 吳書龍

(接2020年第11期)

4.高壓維修開關(guān)

維修技師在準備檢修高壓系統(tǒng)之前，必須先讓高壓系統(tǒng)無法上電，主要通過拔出高壓維修開關(guān)來進行標準斷電。高壓維修開關(guān)通常設(shè)計為人工操作的安全開關(guān)，如圖6所示。在維修或更換高壓組件時，要保證通過人工操作維修開關(guān)能夠在緊急情況下將電池電壓斷開。

必須通過標準斷電流程將高電壓系統(tǒng)切斷為無電壓狀態(tài)，即先關(guān)閉點火開關(guān)(至少等待5s)，拔出高壓維修開關(guān)，再打開點火開關(guān)，通過組合儀表確認無高壓上電，這樣可使互鎖電路斷開。在維修時不建議通過萬用表測量維修開關(guān)插座導電極或用診斷儀確認有無高壓上電，而是由高壓管理系統(tǒng)進行監(jiān)測并通過CAN信號向組合儀表發(fā)送監(jiān)測結(jié)果。只有組合儀表從所有高壓管理系統(tǒng)處同時接收到無高壓上電信號時，才會顯示無高壓上電信號信息。寶馬新能源汽車高壓斷電確認顯示為帶斜線的紅色閃電符號，如圖7所示。一般情況下新能源汽車還會在組合儀表上出現(xiàn)“動力系統(tǒng)故障”文字提醒。未確認顯示無高壓上電信號信息時，不允許對高電壓系統(tǒng)進行相關(guān)檢修。

圖7 高壓斷電確認顯示

5.動力電池組

動力電池是新能源汽車的核心部件之一，相當于內(nèi)燃機驅(qū)動車輛的燃油箱，是電動驅(qū)動裝置的蓄能器。電池必須存儲有足夠的電能容量，且總電勢必須大，以產(chǎn)生足夠的電流(通常為100A或以上)來驅(qū)動或支持其他部件驅(qū)動整車。市場主流的動力電池為鎳氫電池、鋰離子電池(磷酸鐵鋰和三元鋰)以及未來的燃料電池，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)都以電池的正極材料作為命名的標準。

動力電池組主要由各模組總成、電池信息采集系統(tǒng)、電池控制單元(BMU)、高壓安全盒(B-BOX)等部件組成。動力電池包總成安裝在車體下部，封裝在箱體內(nèi)，如圖8所示。動力電池箱體的作用是承載并保護動力電池組及其內(nèi)部的電氣元件，所以具有較高的強度和剛度并且防塵防水。電池箱體的防護等級為IP67。

6.電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)(BMS)的作用是監(jiān)視電池的狀態(tài)(溫度、電壓、剩余電量)，可以為電池提供通信、安全、單體均衡及管理控制，并提供與應(yīng)用設(shè)備的通信接口。電池管理系統(tǒng)可以進行充放電控制、上下電控制、SOC/SOH(荷電狀態(tài)/電池容量)估算、故障診斷處理、熱管理、功率控制、BMU(電池管理單元)管理、均衡管理、電氣傷害管理等，還具有電池狀態(tài)的監(jiān)視以及通過CAN信號與其他管理模塊通訊的功能。電池管理系統(tǒng)主要由電池模組、電池信息采集單元、電池管理單元、熱管理系統(tǒng)、采樣線、高壓繼電器盒和通訊系統(tǒng)等組成，如圖9所示。

圖8 動力電池組

圖9 BMS整體信息及布置圖

電池信息采集器(CSC)的主要功能是采集或監(jiān)測單體電池或模組的電和熱數(shù)據(jù)的電子裝置，包括單體電池的均衡等；采集系統(tǒng)將相關(guān)信息通過采樣線(含傳感器)上報電池管理器，并根據(jù)電池管理器的指令執(zhí)行單體電壓均衡。電池管理器(BMU)是電池管理系統(tǒng)核心部件，主要進行控制、管理、檢測或計算電池系統(tǒng)的電和熱相關(guān)參數(shù)，并提供電池系統(tǒng)和其他車輛控制器通訊的電子裝置。主要實現(xiàn)充放電控制、上下電控制、SOC/SOH估算、故障診斷處理、熱管理、功率控制、BMU管理、均衡管理、電氣傷害管理等。

7.高壓安全盒

當高壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，高壓安全盒及時斷開高壓電池的輸出，保護高壓電路和組件。高壓安全盒安裝在動力電池總成的正負極輸出端，由高壓正極接觸器、高壓負極接觸器、預(yù)充接觸器、電流傳感器和預(yù)充電阻等組成，如圖10所示。

圖10 高壓安全盒

其中兩個接觸器被并聯(lián)安裝在動力電池組與電機控制器之間電路的正極一側(cè)或負極一側(cè)。一個是預(yù)充接觸器，另外一個是高壓主接觸器，如圖11所示。當車輛上電時，為保護高壓回路，預(yù)充接觸器通過接觸電阻(限流)先閉合，將動力電池組連接到電機控制器上，同時動力電池組對電機控制器電容進行充電，形成反灌電壓。當高壓管理系統(tǒng)的某個功能自檢沒有通過，預(yù)充接觸器會立刻斷開，并產(chǎn)生一個故障碼。如果所有的系統(tǒng)自檢都能通過，同時電容充滿電(反灌電壓≤50V)，此時高壓主接觸器閉合，預(yù)充接觸器斷開，開始全電流上電。若是車輛被斷電，或者車輛高壓驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出急停指令，高壓主接觸器會立刻或延時幾秒后斷開，強制將動力電池組與高壓回路電路切開。

圖11 接觸器控制電路示意圖

(未完待續(xù))