用于混合动力系统的密封式镍-氢(Ni-MH)电池具有高功率密度和长使用寿命的特点。混合动力系统控制充放电速度,使HV电池保持恒定的荷电状态(SOC)。 三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍-氢电池。6个额定1.2V的镍氢电池串联组成一个7.2V的电池模块,若干组电池模块串联构成蓄电池。第一代蓄电池采用了38组模块,总电压为
273.6V。第二代和第三代蓄电池采用了28组模块,总电压为201.6V。
HV蓄电池、蓄电池ECU和SMR(系统主继电器)集中在一个信号箱中,位于后座后的行李厢中,这样可更有效地利用车内空间(图3-98)。
第19和第20模块中间的检修塞用于切断电源。维修高压电路的任何部分时,切记将此塞拔下。
充电和放电时,HV蓄电池会散发热量,为保护蓄电池的性能,蓄电池ECU控制冷却风扇工作帮助散热。
①检修塞在检查或维修前拆下检修塞(图3-99),切断HV蓄电池中部的高压电路,可以保证维修期间人员的安全。检修塞总成包括互锁的导线开关。将卡箍翻起,关闭导线开关,进而切断SMR,为安全考虑,在拔下检修塞前一定要关闭点火开关。高压电路的主熔丝位于检修塞总成的内部。
②HV蓄电池冷却系统 重复充电和放电时,HV蓄电池会产生热量,为确保其工作正常,车辆为HV蓄电池配备了专用的冷却系统(图3-100)。
行李厢右侧的冷却风扇可以通过后排座椅右侧的进气口吸出车内空气(图3-101);此后,从蓄电池顶部右侧进入的空气从上到下流经蓄电池模块并将其加以冷却;然后,空气流经排气管和车内,最终排到车外。
蓄电池ECU控制冷却风扇的工作:蓄电池ECU根据HV蓄电池内部的3个蓄电池温度传感器和进气温度传感器给出的信号将
HV蓄电池温度控制在合适的范围内。
③HV镍-氢电池 6个串联的1.2V电池组成一个模块,在2004年后出厂的普锐斯混合动力汽车上,28个模块提供201.6V的额定电压(图3-102)。HV镍氢电池的电极由多孔镍和金属氢氧化物组成。
④HV蓄电池ECU 有下列功能(图3-103)。
a.估计充放电电流向 HV ECU发出充电和放电请求信息,以将SOC始终保持在中间水平。
b.估计在充电和放电期间产生的热量,调整风扇状态,保持HV蓄电池有适当的温度。
⑤荷电状态(SOC) HV蓄电池ECU不断地检测HV蓄电池温度、电压和电流,也检查HV蓄电池是否漏电,若检测到故障,限制充电或停止充电以及放电,以保护HV蓄电池。
汽车运动时,HV蓄电池重复地充电和放电。在加速期间,电池放电驱动MG2;在减速期间,由再生制动充电。HV蓄电池ECU估计充电和放电电流,向 HV ECU输出充电和放电请求。
目标SOC是60%,若SOC降到目标SOC以下, HV ECU会给发动机ECM发出信号,增大功率输出,给HV蓄电池充电。若SOC只降20%,发动机不会发出动力。通常SOC从高到低的偏差在20%时为正常,若SOC变化量超过20%,这意味着HV蓄电池不能修正或保持SOC的差值在可接受范围内。
⑥系统主继电器(SMR) SMR按照 HV ECU的指令连接和断开到高压电路的动力。共有3个主继电器(负极1个、正极2个),以保证正常运行,如图3-104所示。
电路接通时,SMR1和SMR2导通,SMR1电路中的电阻保护
电路承受过大初始电流。SMR2导通和SMR1断开时电流在电路中可自由流动。
⑦辅助蓄电池 普锐斯混合动力汽车采用12V的免维护辅助蓄电池(图3-105)。12V的辅助蓄电池与传统汽车蓄电池类似电池接地到汽车的金属车架,通过一个管与外界空气通风。
该蓄电池对高压很敏感,给辅助蓄电池充电时,要用丰田专用充电机,普通充电器没有专用的电压控制,有可能毁坏蓄电池。在充电时,应将蓄电池从车上拆下。如果有2周以上时间不使用汽车,应断开12V辅助蓄电池,防止其放电。
