以日产轩逸EV车型为例,该车锂电池由锂电池控制器(LBC)控制,并将锂电池状态传送至车辆控制模块(VCM)。VCM根据锂电池状态执行车辆控制。锂电池控制器包含在锂电池组中,并安装在后模块堆的左侧位置,如图3-3-5所示。
锂电池控制器是锂电池控制的核心。LBC检测锂电池组的电压和电流,每个模块的温度以及每个电池单体的电压,以判断充电状态(SOC),它还可以计算可能的输入/输出值,仪表指示值和可充电值。
LBC通过CAN通信将锂电池状态信号发送到ⅴCM,VCM根据锂电池状态控制车辆。
锂电池控制器的主要作用:锂电池状态检查(充电状态、可能的输出值、可能的输入值温度),优化锂电池电压,过电压和过电流保护,防止过热,检测高压电路绝缘电阻的下降,检测高压线束接头和充电用插头的安装状况。
LBC采用双CPU结构,其工作原理如图3-3-6所示,两个CPU(主CPU和副CPU)集成在LBC中,CPU并行诊断并判断每个CPU的电池电压,以及温度传感器和电流传感器的数据。副CPU监视主CPU,并在必要时重新启动主CPU。每个CPU直接与诊断器通信,并可以进行诊断。
锂电池控制器(LBC)始终监控锂电池内部的状态,并通过CAN通信向VCM发送信息如锂电池的充电状态和可用的电量锂电池控制器按照如下方式执行控制(图3-3-7)。
①监控锂电池状态,并将可充电/可放电电源传送到VCM,以防止出现过压、过度放电或锂电池温度过度升高等故障。
②在发生错误时立即检测到错误(过压、过度放电、过电流或温度过度升高),并请求VCM断开系统主继电器,以中断充电/放电。
③通过电池容量调节功能持续保持最佳锂电池状态,以防止由电池容量变化引起的充电/放电容量降低。
④检测功能的接头适配状态,以检测高压线束接头的安装情况,并将检测到的状态传送到VCM,避免车辆在不稳定的状态下启动。
⑤检测功能的绝缘电阻状态,以检测高压和低压之间的绝缘电阻,并将检测到的状态传送到VCM,避免车辆在异常状态下启动⑥基于通过锂电池状态检测功能获得的数据,估计锂电池充电状态和低锂电池电量状态,并反映在锂电池容量计上锂电池有可充电/可放电的电压范围,如果充电/放电超过此范围,则会导致容量过低故障。为防止此类情况发生,锂电池控制器检测到分电池的电压并向VCM请求充电/放电能量控制以使分电池电压保持在电压范围内。锂电池的控制项目及工作条件见表3-3-2。
调节单体容量时,各单体的容量都是基于系统启动时无负荷电压估算的,调节容量以使其处于目标水平。各单体的电压在锂电池控制器的内部检测,然后,打开旁路开关以使容量过大的单体放电。通过这种方式,用锂电池控制器调节容量使所有分电池的容量都能够被充分利用。电池单体容量调节原理如图3-3-8所示。
安装在锂电池控制器内部的绝缘电阻检测电路测量每个高压部件的绝缘电阻,并通过CAN通信将测量结果发送到VCM。VCM根据接收的绝缘电阻值,判断每个高压部件中的异常绝缘电阻。绝缘电阻检测原理如图3-3-9所示。
当锂电池控制器检测到锂电池故障时,它会进入控制模式,通过停止或限制锂电池的输出/充电来保护锂电池,失效保护模式根据检测到的故障内容而不同。该模式可以分为如下七种。
模式A:无行驶,充电停止,且EV系统警告灯点亮。
模式B:行驶输出电量限制,充电停止且EV系统警告灯点亮。
模式C:行驶输出电量限制,充电限制且EV系统警告灯点亮。
模式D:EV系统警告灯点亮。
模式E:行驶输出电量限制且EV系统警告灯点亮。
模式F:继电器切断,从下一次禁止快速充电。
模式G:快速充电停止。
