雷克薩斯UX300e動(dòng)力電池的拆卸與安裝(上)

◆文/北京 馮永忠

動(dòng)力電池的拆卸與安裝是新能源汽車更換動(dòng)力電池的基本步驟，雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車其他部件的拆卸和安裝步驟與其他非電動(dòng)雷克薩斯車型類似，但動(dòng)力電池等高壓電氣系統(tǒng)除外。認(rèn)識(shí)和理解雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車的高壓電氣系統(tǒng)功能和相關(guān)操作規(guī)范非常重要。雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車如圖1所示。

圖1 雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車

動(dòng)力電池給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電加熱器和帶轉(zhuǎn)換器的逆變器輸送高壓直流電。前大燈和組合儀表等所有其他傳統(tǒng)汽車電氣設(shè)備都由單獨(dú)的12V低壓蓄電池供電。

雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)了許多保護(hù)裝置，以確保355.2V高電壓的鋰離子動(dòng)力電池在事故中保持安全。鋰離子動(dòng)力電池由密封的單體電池組成，類似于某些電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)工具和其他消費(fèi)品中使用的可充電電池。電解液被電池板吸收，即使電池破裂，通常也不會(huì)泄漏。高壓電纜通過(guò)橙色絕緣層和接頭識(shí)別，與車上的金屬底盤絕緣。

在閱讀動(dòng)力電池的拆卸與安裝步驟之前，先介紹如何識(shí)別雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車，以及動(dòng)力電池等主要高電壓系統(tǒng)元件的位置和描述。

一、車輛識(shí)別

從外觀上看，雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的雷克薩斯非電動(dòng)UX車型幾乎完全相同。觀察車內(nèi)車外和電機(jī)艙的圖示有助于識(shí)別車輛。車輛識(shí)別代碼(VIN)位于前風(fēng)擋風(fēng)玻璃罩左側(cè)下方、右側(cè)前排座椅下方的地板上和右側(cè)B柱上，如圖2所示。例如車輛識(shí)別代碼(VIN)的前八位是JTHAAABH，雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車由車輛識(shí)別代碼(VIN)的第五個(gè)字母是A標(biāo)識(shí)。

圖2 車輛識(shí)別代碼(VIN)位置

根據(jù)車輛外觀特征及車身標(biāo)識(shí)等信息，進(jìn)行車輛的識(shí)別，如圖3所示。雷克薩斯(LEXUS)標(biāo)識(shí)位于左右后車門上，UX300e標(biāo)識(shí)位于尾門上，快速充電口位于左后側(cè)板上，如圖4所示。普通慢速充電口位于右后側(cè)板上，如圖5所示。

圖3 外部標(biāo)識(shí)

圖4 快速充電口

圖5 普通慢速充電口

位于方向盤后面儀表板上的電表、就緒(READY)指示燈、充電指示燈和警告燈等儀表，雷克薩斯UX300e與傳統(tǒng)雷克薩斯非電動(dòng)UX車型上的儀表不同，如圖6所示。注意如果車輛關(guān)閉，儀表盤儀表將熄滅，而不是點(diǎn)亮。電機(jī)艙通過(guò)橙色電纜識(shí)別，如圖7所示。

圖6 組合儀表標(biāo)識(shí)

圖7 橙色電纜識(shí)別

二、電氣元件的位置和描述

高電壓系統(tǒng)元件包括動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器和帶轉(zhuǎn)換器的逆變器，低電壓系統(tǒng)元件主要介紹低壓蓄電池，電氣元件位置如圖8和圖9所示，具體描述列于表1。

表1 電氣元件的具體描述

圖8 電氣元件位置-1

圖9 電氣元件位置-2

三、動(dòng)力電池

雷克薩斯UX300e純電動(dòng)汽車配備了一個(gè)高電壓的動(dòng)力電池總成，其中包含密封的鋰離子單體電池。動(dòng)力電池總成密封在一個(gè)殼體中，并牢固地安裝在地板下，外殼與高電壓絕緣，如圖10所示。

圖10 動(dòng)力電池

動(dòng)力電池電池組由動(dòng)力電池總成、1號(hào)動(dòng)力電池盒、2號(hào)動(dòng)力電池盒、電池控制單元、電池冷卻風(fēng)扇、電池電壓傳感器及維修塞等組成，如圖11所示。

圖11 動(dòng)力電池電池組

動(dòng)力電池總成由288個(gè)3.7V的低壓鋰離子單體電池組成，這些單體電池串并聯(lián)產(chǎn)生約355.2V的電壓，如圖12所示。動(dòng)力電池的技術(shù)規(guī)范列于表2。

圖12 動(dòng)力電池總成

表2 動(dòng)力電池技術(shù)規(guī)范

每個(gè)鋰離子單體電池都不能溢出電解液，密封在一個(gè)殼體內(nèi)。鋰離子單體電池中使用的電解液為易燃有機(jī)電解液。電解液被單體電池分隔裝置吸收，即使發(fā)生碰撞，通常也不會(huì)泄漏。

四、高壓安全

動(dòng)力電池總成給高壓電氣系統(tǒng)輸送直流電。從車輛底板下的動(dòng)力電池總成開始，正極和負(fù)極橙色高壓電纜連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和帶DC/DC轉(zhuǎn)換器的逆變器。逆變器包含一個(gè)為電機(jī)供電的電路，該電路將動(dòng)力電池總成的355.2V直流電升壓并逆變?yōu)?00V交流電。帶轉(zhuǎn)換器的逆變器產(chǎn)生三相交流電為電機(jī)供電。高壓電纜從帶轉(zhuǎn)換器的逆變器連接到驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電加熱器和電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。高壓安全系統(tǒng)可以幫助車內(nèi)乘員和應(yīng)急響應(yīng)人員免受高壓電的傷害。

連接動(dòng)力電池總成的正極和負(fù)極高壓電纜由12V常開系統(tǒng)主繼電器②控制，如圖13所示。當(dāng)車輛關(guān)閉時(shí)，繼電器會(huì)阻止電流從動(dòng)力電池流出。打開電源開關(guān)和車輛運(yùn)行時(shí)，繼電器閉合，電流從動(dòng)力電池流出，如圖14所示。

圖13 關(guān)閉車輛時(shí)的高壓安全系統(tǒng)電路圖

圖14 打開電源開關(guān)和車輛運(yùn)行時(shí)的高壓安全系統(tǒng)電路圖

正極和負(fù)極高壓電纜均與金屬車身絕緣，高壓電流流過(guò)這些電纜，而不是流過(guò)金屬車身。金屬車身與高壓元件絕緣，因此可以安全接觸。

在車輛運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)汽車整車控制電腦的接地故障監(jiān)測(cè)器持續(xù)監(jiān)測(cè)金屬底盤的高壓漏電。如果檢測(cè)到高壓系統(tǒng)發(fā)生故障，電動(dòng)汽車整車控制電腦將點(diǎn)亮組合儀表中的主警告燈，并在多功能信息顯示屏上指示“EV系統(tǒng)故障”。

在足以激活安全氣囊的碰撞中，動(dòng)力電池總成繼電器將自動(dòng)斷開，以停止流出電流。還可以通過(guò)拔下高壓維修塞，切斷高壓電路，如圖15所示。

圖15 拔下高壓維修塞

警告車輛關(guān)閉或停用后，高壓系統(tǒng)可能會(huì)保持通電長(zhǎng)達(dá)10min。為防止嚴(yán)重?zé)齻蛴|電造成重傷或死亡，請(qǐng)勿觸摸、切割或打開任何橙色高壓電力電纜或高壓元件。

五、動(dòng)力電池的拆卸

進(jìn)行高電壓作業(yè)時(shí)，用A4紙先打印以下指示牌，作業(yè)負(fù)責(zé)人簽字后，放在車頂，如圖16所示。操作人員要戴好絕緣手套等防護(hù)裝備，使用絕緣工具。

圖16 高電壓作業(yè)指示牌

1.關(guān)閉電源開關(guān)

按一下電源開關(guān)，“READY”指示燈熄滅，關(guān)閉車輛系統(tǒng)，如圖17所示。

圖17 關(guān)閉電源開關(guān)

2.從空調(diào)制冷系統(tǒng)中回收制冷劑

(1)打開電源開關(guān)。

(2)按表3所示的工況，操作電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)。這會(huì)使來(lái)自空調(diào)系統(tǒng)各零部件的大部分壓縮機(jī)油收集在電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)中。

表3 參數(shù)及工況

(3)關(guān)閉電源開關(guān)。

(4)使用制冷劑回收裝置從空調(diào)制冷系統(tǒng)中回收制冷劑。

3.斷開12V低壓蓄電池負(fù)極電纜

松開螺母，從12V低壓蓄電池負(fù)極樁頭斷開電纜，如圖18所示。

圖18 斷開12V低壓蓄電池負(fù)極電纜

4.拆卸動(dòng)力電池維修口外蓋板

拆下4個(gè)卡子，再拆下動(dòng)力電池維修口外蓋板，如圖19所示。

圖19 拆卸動(dòng)力電池維修口外蓋板

5.拆卸動(dòng)力電池維修口內(nèi)蓋板

拆下4條螺栓，拆下動(dòng)力電池維修口內(nèi)蓋板，如圖20所示。

圖20 拆卸動(dòng)力電池維修口內(nèi)蓋板

6.拆卸動(dòng)力電池維修塞蓋

拆下4條螺栓，拆下動(dòng)力電池維修塞蓋，如圖21所示。

7.拆卸動(dòng)力電池維修塞

戴好絕緣手套等防護(hù)用具，如箭頭所示，按照?qǐng)D22中所示的順序旋轉(zhuǎn)維修塞手柄，拆下動(dòng)力電池維修塞手柄。

8.拆卸逆變器端子蓋

戴好絕緣手套，拆下2條螺栓，松開導(dǎo)桿并拆下端子蓋，如圖23所示。注意不要觸摸接頭的防水密封件，不要讓任何異物或水進(jìn)入帶轉(zhuǎn)換器的逆變器。

圖23 拆卸逆變器端子蓋

9.測(cè)量逆變器端子電壓

戴好絕緣手套，使用直流750V或更大測(cè)量范圍的萬(wàn)用表測(cè)量?jī)上嘟宇^端子之間的電壓，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)值0，如圖24所示。注意不要讓任何異物或水進(jìn)入帶轉(zhuǎn)換器的逆變器。

圖24 測(cè)量逆變器端子電壓

10.拆卸動(dòng)力電池蓋鎖閂

使用維修塞手柄，拆下兩個(gè)動(dòng)力電池蓋鎖閂，如圖25所示。

圖25 拆卸動(dòng)力電池蓋鎖閂

11.拆卸前下護(hù)板

拆下3條螺栓、4個(gè)螺母和動(dòng)力電池前下護(hù)板，如圖26所示。

圖26 拆卸前下護(hù)板

(未完待續(xù))