1动力电池。 北汽EV200采用的是三元锂离子电池,其动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统、电池箱体及辅助元器件四部分组成。动力电池的组成及结构如图4-2和图4-3所示。电池组的参数如表4-1所示。
(1)电池模组。
①电池单体 构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外壳等构成。可实现电能与化学能之间的直接转换。
②电池模块 一组并联的电池单体的组合,该组合额定电压与电池单体的额定电压相等,是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组,可作为一个单元替换。
③模组 由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体(2)电池管理系统。
①BMS的作用 电池保护和管理的核心部件,在动力电池系统中,它的作用就相当于人的大脑。它不仅要保证电池的安全可靠使用,而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命,作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁,通过控制接触器控制动力电池组的充放电,并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。
②BMS具备的功能 通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压欠压、过流、过高温和过低温保护、继电器控制、SOC估算、充放电管理、均衡控制、故障报警及处理、与其他控制器通信功能等功能;此外电池管理系统还具有髙压回路绝缘检测功能,以及为动力电池系统加热功能。
③BMS的组成 按性质可分为硬件和软件,按功能可分为数据采集单元和控制单元。
④BMS的硬件 主板、从板及高压盒,还包括采集电压线、电流、温度等数据的电子器件。
⑤BMS的软件 监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值,通过与VCU、充电机的通信,来控制动力电池系统的充放电。
(3)辅助元器件 主要包括动力电池系统内部的电子电器元件,如熔断器、继电器、分流器、接插件、紧急开关、烟雾传感器等;维修开关以及电子电器元件以外的辅助元器件如密封条,绝缘材料等。
注:以动力电池为例说明如下。
动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联数。
动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数量。
动力电池系统的总能量=动力电池系统的额定电压×动力电池系统的容量。
动力电池系统重量比能量=动力电池系统总能量÷动力电池系统重量。
(4)工作原理 动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱内,如图4-4所示,动力电池系统使用可靠的高压接插件与高压控制盒相连,然后输出的直流电由电动机控制器转变为三相交流高压电,驱动电动机工作;系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据,时时监控动力电池的工作状态,并通过CAN线与VCU或充电机之间进行通信,对动力电池系统进行充放电等进行综合管理。
2.整车控制器。
整车控制器是进行纯电动轿车动力控制及电能管理的载体,如图4-5所示。一方面,VCU通过自身数据采集模块获取驾驶员需求信息;另一方面与电动机控制器、电池管理系统、电动辅助系统等部件组成CAN总线网络,可以实时获取当前整车状态、电动机、电池、电动辅助等部件的参数,采用优化算法协调电动辅助部件和电动机运行,在满足驾驶员对整车动力性和舒适性需求的前提下,最大限度地节约电能的消耗。
3.车载充电机。
车载充电机安装位置如图4-6所示。
(1)功用。
①为动力电池进行充电,为其补充电能。
②具有CAN通信功能,收到允诈充电信号后,将输入220V交流电,经过滤波整流后,通过升压电路和降压电路,输出适合的电压和电流给动力电池进行充电。
(2)车载充电机工作流程。
①交流供电。
②低压唤醒整车控制系统。
③BMS检测充电需求。
④BMS给车载充电机发送工作指令并闭合继电器。
⑤车载充电机开始工作,进行充电。
⑥电池检测充电完成后,给车载充电机发送停止指令。
⑦车载充电机停止工作。
⑧电池断开继电器。
(3)快充线束连接快充口到高压盒之间的线束如图4-7所示。接整车低压线束脚1脚为A—(低压辅助电源负极);2脚为A+(低压辅助电源正极);3脚为CC2(充电连接器确认);4脚为S+(充电通信CAN-H);5脚为S-(充电通信CANL);6脚为车身搭铁。
快速充电接口如图4-8所示。
(4)慢充线束 连接慢充口到车载充电机之间的线束,如图4-9和图4-10所示。
(5)车载充电机端子接口车载充电机端子接口及接口定义如图4-11和图4-12所示。
低压控制端子如图4-13所示。
4.DC/DC转换器。
DC/DC转换器的安装位置如图4-14所示。
(1)功用。
①将动力电池的高压直流电转换为能够为整车所使用的低压直流电。
②整车上电所用的电是蓄电池提供的12V的低压电,整车启动以后动力电池代替蓄电池,通过DC/DC转换器为整车提供低压电。
(2)DC/DC转换器的工作流程。
①整车ON挡上电或充电唤醒上电。
②动力电池完成高压系统预充电流程。
③VCU发给DC/DC转换器使能信号。
④DC/DC转换器开始工作。
(3)接口定义及端口含义 DC/DC转换器接口定义及各端子含义如图4-15和图4-16所示。
5.高压部件。
(1)工作条件。
①高压输入范围为DC290~420V。
②低压使能输入范围为DC9~14V。
(2)判断DC/DC转换器是否工作的方法。
①保证整车线束正常连接的情况下,上电前使用万用表测量铅酸蓄电池端电压,并记录。
②整车上通电,继续读取万用表数值,查看变化情况,如果数值在13.8~14V之间,判断为DC/DC转换器工作。
(3)整车高压线束分布 整车共分为5段高压线束,如图4-17所示。
①动力电池高压电缆 连接动力电池到高压盒之间的线缆。
②电动机控制器电缆 连接高压盒到电动机控制器之间的线缆。
③快充线束 连接快充口到高压盒之间的线束。
④慢充线束 连接慢充口到车载充电机之间的线束。
⑤高压附件线束(高压线束总成) 连接高压盒到DCDC转换器、车载充电机、空调压缩机、空调PTC之间的线東。
a.动力电池高压电缆 连接动力电池到高压盒之间的线缆,如图4-18所示。
b.电动机控制器电缆 连接高压盒到电动机控制器之间的线缆如图4-19所示。
c.高压附件线束(高压线東总成) 连接高压盒到DC/DC转换器、车载充电机、空调压缩机、空调PTC之间的线束如图4-20所示。高压附件线束(高压线束总成)接口定义如图4-21所示。
d.高压线束总成接口定义。
接充电机插件端子如图4-22所示。
①接DC/DC转换器插件、接空调PTC插件端子如图4-23和图4-24所示。
e.互锁接线原理如图4-25所示。
(4)高压控制盒 完成动力电池电源的输出及分配,实现对支路用电器的保护及切断,其结构如图4-26所示。
①高压控制盒的内部结构如图4-27所示。
②高压控制盒内部原理电路如图4-28所示。
③高压控制盒外部接口定义如图4-29所示。
④接高压附件线束插件端子如图4-30所示。
⑤高压控制盒互锁线接线如图4-31所示。
6.仪表。
仪表的作用是显示用户最关心的车辆信息,北汽电动车仪表如图4-32所示。
