高电压蓄电池总成是一个完整系统,不仅包含高电压蓄电池本身,还包括以下组件:蓄电池控制模块(BCM)电子控制单元; 电动机械式接触器;高电压导线接口;高电压安全插头;冷却系统;通风装置。 高电压蓄电池总成的主要任务是从高电压车载网络吸收、存储电能并在需要时提供。高电压蓄电池单元参数见表4-6。它还执行有助于确保高电压系统安全的重要任务,例如高电压接触监控。此外,高电压蓄电池总成还能关闭供电和防止重新接通,从而确保安全地在高电压系统上进行工作。
(1)高电压蓄电池总成安装位置高电压蓄电池总成安装在后座椅后的行李厢地板上,如图427所示。与两个12V蓄电池一样,高电压蓄电池总成也被行李厢地板盖板所覆盖。
高电压蓄电池总成通过4个固定螺栓与行李厢地板连接在起。通过这些固定螺栓还能在高电压蓄电池总成壳体与接地之间建立起导电连接。导电连接用于补偿电位,而且是实现绝缘监控功能的前提条件。固定螺栓、高电压蓄电池总成壳体上的开孔和螺纹套不允许喷漆或覆盖其他绝缘层。
(2)蓄电池系统电路高电压蓄电池总成系统电路如图4-28所示。
(3)高电压蓄电池高电压蓄电池是高电压系统的实际蓄能器,如图4-29所示。
通过串联总共260个单元电池(额定电压1.2V)得到312V额定
电压。每10个单元电池组成一个模块。13个模块并排布置,构成列。两列叠加布置,构成整个高电压蓄电池套件,如图4-30所示。
单元电池采用镍氢电池技术。该技术具有能量密度、充电电流和放电电流较高的特点。这是在全混合动力驱动模式下实现较高电功率的主要前提条件。镍氢电池技术是一项可靠技术,其特点已为大家所熟知。这一点有助于在车辆上应用并能确保持久耐用。
采用镍-氢电池技术的单元电池将用水稀释的氢氧化钾溶液作为电解液。虽然这种液态电解液具有危险性,但是蓄电池模块严密
密封,因此无论在行驶过程中还是进行维修时电解液都不会溢出如果由于发生事故致使高电压蓄电池壳体和/或模块损坏,电解液可能溢出。
每列单元电池都装有两个温度传感器,用于监控单元电池温度并根据需要调节冷却功率。每个模块的电压也同样受到监控,从而避免各单元电池电量过低或过高。流入和流出高电压蓄电池的电流强度通过一个电流传感器进行测量和电子监控。
在串联的单元电池正中间接入了高电压安全插头,该插头还包括一个高电流熔丝。拉动高电压安全插头或触发熔丝时都会使串联连接中断。然后,高电压蓄电池外部接口处不再存在任何电压。电动机械式接触器的触点断开时也会达到相同效果。在将高电压蓄电
池接口向外连接之前,这些触点在正极和负极上。电动机械式接触器由蓄电池控制模块进行控制。通过安全型蓄电池接线柱为接触器供电。
针对高电压蓄电池使用寿命的要求比较严格(车辆使用寿命),不得随意使用高电压蓄电池(例如将镍氢电池用于家用设备),否则根据具体使用情况,这些电池常在一年后便无法继续使用。因此,必须在严格规定的范围内使用高电压蓄电池,从而确保其使用寿命最大化。相关边界条件如下:将单元电池温度保持在25~55℃的最佳范围内(通过加热或冷却);不允许充电电流和放电电流超过热敏规定限值;不能完全用完可存储的蓄电池能量。
(4)蓄电池控制模块蓄电池控制模块(BCM)安装在高电压蓄电池总成内部,从外部无法接触到。蓄电池控制模块负责执行以下功能:控制冷却循环回路;确定高电压蓄电池的荷电状态和老化状态;确定(以及根据需要限制)高电压蓄电池的可用功率;由混合动力主控控制单元根据要求控制高电压系统的启动和关闭;安全功能(例如高电压接触监控);监控电池的电压和温度以及电流;向混合动力主控控制单元传输故障状态。
蓄电池控制模块自身没有故障代码存储器。蓄电池控制模块发现故障后通过混合动力CAN总线传输到混合动力主控控制单元,在混合动力主控控制单元内存储高电压蓄电池相关故障代码以便进行诊断。
高电压蓄电池总成内部的蓄电池控制模块(BCM)电气接口分为两个插头,一个用于低电压导线,一个用于高电压导线(5)高电压接口高电压蓄电池总成的接口位于一个独立盖板下,如图431所示。需要对高电压接口进行操作时必须取下该盖板。此时会使盖板内的跨接线断开并使高电压接触监控电路断路。只要盖板处于未安装状态就不会导致误启用高电压系统。
在高电压蓄电池总成的高电压接口上进行工作前必须使高电压系统断电并检查断电状态。在工作期间无法防止重新接通,因此取
下高电压接口上方的盖板时必须短时拔出反向插入的高电压安全插头。
高电压导线与高电压蓄电池总成间的电气连接通过一个正极和个负极螺纹端子实现。此外还必须使高电压导线的屏蔽层与高电压蓄电池总成壳体形成电气连接。这一点通过一个固定安装在蓄电池壳体内的带螺母螺栓实现,该螺栓将一个金属夹压在两个髙电压导线的屏蔽层上。同时,该螺栓连接还用作高电压导线的拉力卸载装置。
(6)高电压安全插头宝马X6混合动力汽车的高电压安全插头安装在高电压蓄电池总成壳体上侧,如图4-32所示。
高电压安全插头执行多项任务:关闭高电压系统供电;防止重新接通;作为高电压蓄电池高电流熔丝的支架。
高电压安全插头内的熔丝直接插在串联连接的单元电池之间,因此是一个高电压部件。为此以橙色进行标记,如图4-33所示。
(7)高电压蓄电池冷却系统为了尽可能延长高电压蓄电池的使用寿命并获得最大功率,需在规定温度范围内使用蓄电池,如图4-34所示。
在低温范围内,电池充电或放电时的化学反应很慢。电荷载体的传输速度减慢,从而限制最大电流和最大功率。在此低温范围内,冷却系统处于停用状态。通过运行策略使高电压蓄电池变热。
该目标通过不断重复充电和放电循环实现。流动的电流使电池内阻处产生热能,从而使电池温度升高。
在中等温度范围内会有目的地限制蓄电池最大功率(通过蓄电池控制模块内的软件),从而尽可能地延长蓄电池使用寿命。此时冷却系统已经处于启用状态并尝试将电池温度保持在35~45℃的范围内。
在高温范围内必须对高电压蓄电池进行强效冷却,同时大大降低蓄电池功率。电池温度较高时会导致内压增高,通风阀必须打开。这样会造成少量电解液随之溢出,如果重复出现这种情况就会导致蓄电池迅速老化。因此,还要限制蓄电池功率并考虑到混合动力功能会由此受限的缺点,例如以纯电动方式行驶或回收利用制动能量时。
冷却系统工作时以液态冷却液作为冷却介质。冷却液流过蓄电池模块自身,从而有效排出多余热能。冷却液由50%水和50%乙
醇混合而成。
高电压蓄电池总成的冷却系统由高电压蓄电池总成内部和外部组件构成,如图4-35所示。
高电压蓄电池总成内部的以下组件属于冷却系统:电动冷却液泵,功率可控,最大功率50W;带有液位测量装置的冷却液补液罐;冷却液管路接口;高电压蓄电池总成内的冷却液管路和通道;
冷却液温度传感器(在冷却液供给管路和回流管路内各有1个);
电池温度传感器(共4个);蓄电池控制模块(温度监控和冷却液泵控制)。
高电压蓄电池总成内的冷却系统通过两个接口与冷却液管路(供给管路和回流管路)相连,进而与高电压蓄电池总成外部的冷却系统相连,如图436所示。高电压蓄电池总成外部的冷却系统拥有与制冷剂循环回路相连的独立冷却循环回路,如图4-37所示。
该回路由以下组件构成:带有连接高电压蓄电池总成的快速接头的冷却液管路;冷却循环回路内的双阀门;冷却总成(冷却液/制冷剂热交换器);冷却液/空气热交换器。
(8)排气镍-氢电池充电和放电时可能会产生气体,其中包含少量氢气。
运行策略可将该气体量降至最小。如果产生大量气体,就会打开高
电压蓄电池总成内的通风阀从而使气体通过通风软管向外排出,如图4-38所示。拆卸高电压蓄电池总成时必须将通风软管与其断开。
安装高电压蓄电池时必须按规定将通风软管重新安装在高电压蓄电池总成上。否则,逸出气体可能会进入车厢内。
