2018款路虎攬勝運動插電式混合動力（PHEV）新技術（二）

青海/李生登

三、高壓部件及操作

1.高壓系統概述

混合動力系統高壓部件如圖15所示，高壓部件電路如圖16所示。高壓系統各部件的功能簡要說明如表3所示。車輛監控控制器（VSC）是混合動力系統的管理器，VSC負責整個系統的運轉。車輛監控控制器（VSC）集成在動力傳動系統控制模塊（PCM）中。VSC 負責控制以下事項：

◆混合動力部件的通電/斷電

◆高壓蓄電池荷電狀態的管理

◆高壓蓄電池加熱和冷卻策略的管理

◆動力傳動系統總扭矩/功率需求的確定

◆發動機和電動發電機（MG）之間所需推進扭矩最佳分配的確定

◆HEV工作模式的確定

◆驅動模式轉換的管理

◆結合變速器控制模塊（TCM），控制變速器離合器組件以最大程度降低傳動系統拖曳和分流

◆任何混合動力系統故障的管理

2.高壓蓄電池和蓄電池電量控制模塊（BECM）

高壓蓄電池如圖17所示，高壓蓄電池由多個鋰離子電池單元組成，它們連接在一起組成模塊。HV電池由9個模塊組成。每個模塊包含12個連接在一起的鋰離子電池。這些模塊再連接在一起就組成了HV電池。每個模塊的最高電壓為50.4V。該蓄電池的額定電壓為388.8V，13.1kWh、105kW。高壓蓄電池和電纜可為車輛提供直流電（DC）高壓電源。外部電源供應的電能通過蓄電池充電器控制模塊（BCCM）向高壓蓄電池充電，或者在再生制動時由電動發電機（MG）產生的電能向高壓蓄電池充電。

┃ 圖15 高壓部件

┃ 圖16 高壓部件電路

表3 高壓系統各部件功能

┃ 圖17 高壓蓄電池

蓄電池電量控制模塊（BECM）是高壓蓄電池的一個組成部分。BECM 控制單個電池的電壓、內部溫度、預充電接觸器和高壓繼電器（接觸器）。

BECM 通過高速（HS）控制器局域網（CAN）電源模式系統總線與高壓系統和其他車輛系統進行通信。該控制模塊直接控制：

◆高壓蓄電池泵

◆高壓蓄電池加熱器

◆高壓蓄電池冷卻器，連接至由自動溫控模塊（ATCM）控制的空調（A/C）系統

◆高壓蓄電池隔離閥

◆高壓接觸器

BECM 控制由高壓蓄電池輸送或供應的高壓電力。如果高壓蓄電池內部溫度超出正常工作溫度范圍，則BECM將會限制輸送或供應的電量。BECM也會控制高壓蓄電池的溫度。在車輛行駛時，高壓蓄電池溫度控制將會工作。當蓄電池充電器控制模塊（BCCM）通過充電端口連接至外部電源時，高壓蓄電池溫度控制也會工作。

當點火開關首次打開時，預充電接觸器關閉，之后主正極接觸器關閉以使HV 電路通過電阻形成回路。如果這一步操作成功，在監測測試之后，主負極接觸器則會關閉，以使HV電路通過全部電壓。當主負極接觸器關閉時，預充電接觸器打開。事件發生序列如下：

◆預充電接觸器關閉

◆主正極接觸器關閉

◆系統自檢完成

◆主負極接觸器關閉

◆預充電接觸器打開

這一操作用于防止突發的初始電泳，以免主接觸器端子間產生電弧。同時也會進行隔離監測，只要主接觸器關閉，即可測試所有受到監測的HV電路的絕緣完整性。當主接觸器打開時，則僅可監測HV電池的HV電路。為了在主接觸器打開時繼續監測HV電路，會啟動預充電接觸器序列，以便對電路施加電壓。電壓施加大約10ms，期間執行內部測量。在主接觸器打開時，這一測量會連續重復。

每11天，蓄電池電量控制模塊（BECM）就會對高壓蓄電池中的所有電池單元執行一次電池平衡操作。電池平衡操作會將所有蓄電池單元的電壓降至各單元的最低電壓水平。經過多次電池平衡操作后，高壓蓄電池的荷電狀態會降低。為了避免降低高壓蓄電池荷電狀態，建議長時間不使用車輛時，通過車載充電器將車輛連接至外部電源，或者每30天至少連接一次外部電源。

3.高壓互鎖

高壓互鎖回路是一個安全系統，用于防止高壓電纜在因為任何原因斷開時帶電。高壓互鎖回路由蓄電池電量控制模塊（BECM）進行控制，通過檢測回路的電流和電阻，判斷回路是否斷開。拆下任何高壓部件上的高壓電纜后，高壓互鎖回路電路將會斷開，BECM 將會斷開高壓電路。BECM會將高壓蓄電池內的2個繼電器斷電，從而以電氣方式斷開高壓蓄電池。如圖18所示，高壓互鎖回路有一個12V電氣回路，該回路連接以下部件高壓接頭：

◆高壓蓄電池

◆直流/直流轉換器

◆蓄電池充電器控制模塊（BCCM）

◆高壓接線盒（HVJB）

◆電動空調（A/C）壓縮機

◆高壓冷卻液加熱器。

4.手動維修斷開裝置（MSD）

手動維修斷開裝置（MSD）如圖19所示，位于電壓蓄電池（行李箱地板下方）的左前角中。MSD用于斷開高壓蓄電池內的電路。MSD具有一個鎖桿，必須先移動該鎖桿才可從接頭上拆下MSD。MSD含有一個250A保險絲，用于高壓電源供應。拆下MSD后，高壓接觸器之前的高壓電源正極將會變為斷路。這意味著，在MSD斷開/拆下之后，將無法在HV 蓄電池接線柱上測到任何電壓。

┃ 圖18 高壓互鎖回路

┃ 圖19 手動維修斷開裝置（MSD）

5.高壓接線盒（HVJB）

高壓接線盒（HVJB）如圖20所示，它得到來自高壓蓄電池的供電，并將電能分配給高壓部件，如空調壓縮機和直流/直流轉換器、空調壓縮機等。當車輛連接至電網供電進行充電時，HVJB 還會接收來自BCCM的電源。HVJB 內含高壓系統的保險絲。該保險絲無法單獨更換。

┃ 圖20 高壓接線盒（HVJB）

6.蓄電池充電器控制模塊（BCCM）

蓄電池充電器控制模塊（BCCM）如圖21所示，在連接至外部電源時，BCCM 將交流電（AC）電壓轉換為對高壓蓄電池充電所需的直流電（DC）。BCCM將會調節充電電流以防止高壓蓄電池損壞。BCCM 通過HS CAN 電源模式0 系統總線與高壓蓄電池中的蓄電池電量控制模塊（BECM）進行通信。

7.直流/直流轉換器

直流/直流（DC/DC）轉換器如圖22所示，它為車輛和啟動蓄電池提供12V電源。直流/直流轉換器位于右側的車輛地板下方，在電力變頻轉換器（EPIC）上方。直流/直流轉換器由高壓蓄電池供電，將來自高壓蓄電池的高壓電源轉換為12V電源，用于對12V啟動蓄電池充電，并提供給所有12V部件使用。直流/直流轉換器的輸出約為14V。發電機不再執行此功能。高壓電路和低壓電路以“電流隔離”的方式相互隔離（高壓和12V電路之間沒有直接連接）。這就防止了高壓和低壓電路連接到一起。直流/直流轉換器并不能將12V電壓轉換為高壓來為高壓蓄電池充電。警告：直流/直流轉換器屬于12V電源。對于需要斷開12V蓄電池的任何維修，必須也要斷開直流/直流轉換器（例如，拆卸安全氣囊時）。利用Jaguar LandRover 診斷設備上的應用程序，可以用電氣方式完成此操作。如果應用程序不可用，則必須以物理方式從直流/直流轉換器上斷開12V連接。

┃ 圖21 蓄電池充電器控制模塊（BCCM）

┃ 圖22 直流/直流（DC/DC）轉換器

┃ 圖23 直流/直流轉換器控制框圖

直流/直流轉換器控制框圖如圖23所示，它有兩個用于提供冷卻的發動機冷卻液連接。發動機冷卻液的流量由EPIC控制。EPIC 控制一個電動冷卻液泵，以便根據冷卻需求調節發動機冷卻液的流量。直流/直流轉換器通過HS CAN 電源模式系統總線接收來自車身控制模塊/網關模塊（BCM/GWM）的通信。BCM/GWM 將會發送充電負載請求，直流/直流轉換器將會生成正確的輸出電壓和電流以匹配車輛負載請求。在下列情況，直流/直流轉換器可能會被禁用：

◆溫度過高

◆高壓系統電壓過高或過低

◆12V系統電壓過高或過低

◆電流過高

◆ CAN 信號不正確

8.電力變頻轉換器（EPIC）

電力變頻轉換器（EPIC）如圖24所示，它控制混合動力驅動總成，該總成包含電動發電機（MG）。EPIC 接收來自動力傳動系統控制模塊（PCM）的信息并根據需要在電機和發電機兩個角色之間切換MG的操作。當MG作為電機工作時，由高壓蓄電池提供電力。當MG作為發電機工作以實現再生制動時，高壓蓄電池存儲電能。當需要MG作為電機時，EPIC 通過三相電纜提供高壓交流電（AC）。交流電（AC）的相位根據來自MG的扭矩需求和來自MG位置傳感器的信號進行變化。當需要MG作為發電機時，MG向EPIC 提供三相交流電（AC）。EPIC 將交流電（AC）整流為直流電（DC）并調節電壓以便向高壓蓄電池充電。

EPIC由動力傳動系統控制模塊（PCM）控制。PCM 通過FlexRay與EPIC進行通信。EPIC連接至發動機冷卻系統，并控制一個電動冷卻液泵以防止EPIC過熱。EPIC利用脈寬調制（PWM）信號控制電動冷卻液泵的轉速，從而控制冷卻液的流量。由EPIC 控制的冷卻液流量也對高壓蓄電池車載充電器、MG 和直流/直流轉換器進行冷卻。

9.變速器和電動發電機（MG）

ZF 8P75XPH 變速器是電控液動的8速自動變速裝置，專用于插電式混合動力電動汽車（PHEV）。如圖25所示，ZF8P75XPH 變速器在設計上與傳統的ZF 8HP70 變速器類似，但有以下主要差別：

┃ 圖24 電力變頻轉換器（EPIC）

┃ 圖25 ZF 8P75XPH 自動變速

◆變矩器由電動發電機（MG）和帶發動機斷開離合器（K0）的獨立雙質量飛輪（DMF）所取代

◆變速器中的制動器“B”取代了傳統的變矩器功能，充當“起步離合器”，讓車輛從靜止狀態開始移動（一體式啟動機元件）

除了機械變速器油泵之外，車輛上還安裝了一個電動變速器油泵，用于在車輛未行駛且發動機熄火時供應液壓壓力。該泵由12V系統供電，由TCM 通過PWM 信號進行控制。電動油泵位于變速器內的閥塊后部。

┃ 圖26 電機-發電機（MG）

施加到變速器上的扭矩由一體式啟動機元件進行控制。TCM 和PCM控制起步離合器的操作。一體式啟動機元件就是先前傳統ZF 8HP70 變速器中的“制動器B”離合器。起步離合器提供受控的離合器打滑，在傳統變速器中，該打滑由變矩器提供。

電機發電機（MG）如圖26所示，它的運行由電力變頻轉換器（EPIC）以及動力傳動系統控制模塊（PCM）進行控制。EPIC 根據需要在電機和發電機兩個角色之間切換MG 的操作。當需要MG 作為電機時，EPIC 向MG 中的三相繞組提供高壓交流電（AC）。三相交流電（AC）的相位由EPIC 利用來自3個MG 位置傳感器的信號數據控制。當需要MG 作為發電機時，MG 生成三相高壓交流電（AC）并通過三相電纜傳輸至EPIC。

MG剖面圖如圖27所示，它的外側環繞著一個水套，該水套提供了供發動機冷卻液循環并冷卻MG的通道。發動機冷卻液的循環由EPIC控制。MG是不可維修部件，無法單獨更換。發動機斷開離合器位于MG 內，并非可維修項目。通過機電一體控制閥體內的電磁閥操作的閥，離合器活塞接收來自機械和電動自動變速器油（ATF）泵的加壓自動變速器油（ATF）。分離離合器位于發動機和電動發電機（MG）之間。分離離合器是一個濕式多片式液壓離合器組件。分離離合器由變速器控制模塊（TCM）進行控制。TCM控制供應至多片式液壓離合器組件的液壓油壓力。在變速器閥塊將液壓油壓力供應至分離離合器時，發動機將連接至變速器。在選擇純電動模式時，分離離合器從變速器上斷開發動機。通過從變速器上分離發動機，分離操作將會降低純電動模式下的能量損失。然后，在純電動模式下，發動機將會停止。

10.接地

高壓電路結構由兩個字母識別：首字母用于識別電源是否與接地點直接相連。

┃ 圖27 電機發電機（MG）剖面圖

┃ 圖28 IT高壓網絡結構示意圖

I = 未直接連接到地面（與地面絕緣）

T = 直接連接到地面

第二個字母用于識別耗電元件是否直接連接到接地點

N = 在電源處直接連接到地線。零線連接至地面。

T = 直接連接到地面

所以，高壓網絡共有三種配置，即 TN、TT 或 IT。

從高的安全性的容錯考慮，高壓混合動力車輛一般采用IT結構，即I= 高壓電源（無論是正還是負）與車體絕緣；T = 耗電元件直接連接到車體。網絡結構示意圖如圖28所示。

（待續）