(1)启动高电压系统混合动力主控控制单元通过混合动力CAN总线上的电码以及另一个独立的信号导线(PWM设码)要求启动高电压系统。随后由蓄电池控制模块控制启动。启动过程分为多个步骤:测试高电压车载网络;提高电压;闭合接触器触点。只有成功完成当前步骤才会继续进行下一步骤。 在第一步即测试高电压系统时检测以下内容:高电压管路是否连接在高电压蓄电池总成上,是否建立起与供电电控箱的连接;高电压接触监控电路是否闭合;高电流熔丝是否功能正常;高电压蓄电池是否处于准备状态。 即使已成功完成测试,接触器触点仍可能没有闭合。由于高电压电路电容的缘故(中间电路电容器),会有很高的接通电流经过,
期下罢不仪会对电容器造成损坏,还会对接触器造成损坏。因此要事先让电压缓慢升高。
为此首先闭合用于负极导线的接触器触点。通过一个脉冲控制式继电器和正极导线内的一个降压电阻器使高电压系统内的电压缓慢升高。每次继电器触点闭合时都会有受到降压电阻器限制的电流经过并为高电压车载网络内的电容器充电。约300ms后,高电压车载网络内的电压仅稍稍低于蓄电池电压。之后闭合用于启动正极导线的接触器触点。
如果启动成功,蓄电池控制模块就会通过混合动力CAN总线与其他混合动力组件,特别是混合动力主控控制单元进行通信。如果启动失败,也会通过同样方式发出故障状态信号。
(2)正常关闭高电压系统关闭高电压系统分为正常关闭和快速关闭两种情况。此处所述的正常关闭可以保护电气部件。此外还会执行监控功能,对与安全有关的组件和高电压系统特性进行检测。正常关闭的步骤如下。
甲国①高电压车载网络内的电流降为零(通过供电电控箱内的控制单元)。
②混合动力主控控制单元通过混合动力CAN总线上的一个总线信号和一个独立导线(PWM)信号要求断开高电压蓄电池总成内的接触器。
③蓄电池控制模块断开高电压蓄电池总成内的接触器触点。
④通过蓄电池控制模块进行控制,对高电压导线的绝缘电阻进行测量并监控是否超出允许范围。如果识别出绝缘电阻低于限值,就会在故障代码存储器内存储一条记录。通过一条检查控制信息提示驾驶员出现故障。但是通常情况下仍可以重新启动高电压系统,因为对人没有任何直接危害。
⑤蓄电池控制模块检查接触器触点是否真正断开。由此确保高电压蓄电池总成的高电压接口不再存在危险电压。如果识别出触点未正常断开,就会防止重新启动高电压系统。否则无法继续确保对高电压系统进行安全操作。
⑥检查并确认接触器触点成功断开后,蓄电池控制模块就会
发出该接触器状态信号。
⑦使高电压电路主动放电并使电动机绕组短路。该任务由供电电控箱控制单元进行控制。
上述正常关闭过程最长持续2min。特别是测量绝缘电阻和检查断开触点需要一定时间,因此持续时间较长。如果期间重新开始启动(例如由于驾驶员重新接通总线端15),就会中断关闭过程。如果出现需要快速关闭高电压系统的情况,也会中断正常关闭过程。
(3)快速关闭高电压系统如果出现基于安全考虑必须尽快使高电压系统内的电压降至安全范围的情况,就会快速关闭高电压系统。
下面描述了这些情况以及关闭高电压系统后的影响①高电压接触监控 如果识别出高电压接触监控电路断路且存在人员接触高电压系统带电部件的可能,就会断开接触器触点。
车辆静止或发动机室盖/行李厢盖打开时,就会认为存在这种可能在没有事先将电流降至零的情况下会立即断开接触器触点。这样会使接触器触点承受很大负荷,因此不允许随意重复这一过程。同时会使高电压电路主动放电并使电动机绕组短路。
②事故 如果碰撞和安全模块识别出相应严重程度的事故就会断开安全型蓄电池接线柱与12V蓄电池正极的连接。在宝马X6混合动力汽车上,由安全型蓄电池接线柱的总线端30为电动机械式接触器供电。因此在断开接触器触点的同时断开安全型蓄电池接线柱蓄电池控制模块和混合动力主控控制单元还会对安全型蓄电池接线柱的总线端30状态进行分析。如果这两个控制单元都识别出安全型蓄电池接线柱已断开,就会采取进一步措施关闭高电压系统。
③短路监控 如果通过电流传感器识别出高电压导线内的电流过大,蓄电池控制模块也会触发快速关闭从而保护组件。在极端情况下还会触发(高电压安全插头内的)熔丝从而强制断开高电压线路。
④蓄电池控制模块监控熔丝状态 如果由于短路造成关闭,蓄电池控制模块就会发出该状态信号,以便能够重新实现主动放电和绕组短路。
⑤高电压蓄电池总成12V供电失灵时 与在所有其他高电压组件内一样,也会为电子控制装置(蓄电池控制模块)供电,为了确保最大安全,会在12V供电失灵时快速关闭高电压系统,因为在此情况下蓄电池控制模块也不再工作,此时通过硬件关闭功能而作软件功能实现快速关闭。
(4)充电策略和运行策略高电压蓄电池充电策略的目的在于尽可能延长高电压蓄电池的使用寿命并针对额外能量吸收(制动能量回收利用)和能量消耗(例如助推功能)保存储备。混合动力驱动裝置运行策略的主要目的在于在尽可能多的情况下利用混合动力驱动装置提高效率和动力。无论是助推功能、电动行驶、发动机节能启停功能还是制动能量回收利用功能,所有这些功能都应在尽可能大的高电压蓄电池充电状态范围内提供使用。如图4-39所示,这一点在技术上已在宝马X6混合动力汽车上实现。只有在超过充电状态限值影响高电压蓄电池使用寿命的情况下,才需限制各项功能。
发动机处于运转状态时(例如车速高于60km/h时)会使高电压蓄电池充电至最佳标记位置。处于这种充电状态时,留出的蓄电池储备量足以在诸如离开高速公路制动时将额外能量存储在高电压蓄电池内。而这种最佳充电状态最主要的特点在于其能含量很大足以通过电动驱动装置提供支持或实现纯电动行驶。
发动机节能启停功能无法一直使用至充电状态下限。结合示例进行说明:车辆减速至静止状态时,通常发动机在行驶期间便已关闭而高电压蓄电池在减速期间开始充电。车辆静止期间从高电压蓄电池获取能量来驱动电动空调压缩机并为14V车载网络供电。几乎在达到充电状态下限前,发动机一直保持关闭状态。
达到该限值时必须启动发动机以便通过电动机重新提供电能。
然后通过电动机为用电设备供电并为高电压蓄电池充电。为了避免经常启动和关闭发动机,在发动机能够重新关闭前必须首先重新达到较高的高电压蓄电池充电水平。因此通过滞后作用可确保发动机静止期间拥有足够大的能量储备。
(5)监控功能在很多监控功能中都有高电压蓄电池总成或蓄电池控制模块的重要参与。其中包括:用于确保高电压系统安全的监控功能;用于确保高电压蓄电池最佳运行条件的监控功能。
就与安全有关的监控功能而言,要特别提到高电压蓄电池总成在高电压接触监控和绝缘监控功能上的重要作用。 Active HybridX6高电压接触监控系统的系统电路如图4-40所示。
用于控制和产生高电压接触监控检测信号的电子系统集成在宝马X6混合动力汽车的蓄电池控制模块内。高电压系统启动时开始产生检测信号,高电压系统关闭时停止产生检测信号。蓄电池控制模块产生一个矩形交流电信号作为检测信号,并将其输送到检测导线上。检测导线采用环形拓扑结构。在环形上的两个位置对检测导线信号进行分析:在供电电控箱内以及环形最终端的蓄电池控制模块内。该信号的电流必须在12~35mA之间。
如果电流超出该范围,就会识别为电路断路或检测导线短路。如果同时出现人员接触带电部件的情况,就会立即关闭高电压系统。
供电电控箱和蓄电池控制模块都可以开始执行关闭过程。绝缘监控功能可确定带电高电压部件(例如高电压导线)与车辆接地间的绝缘电阻是否高于或低于所需最低限值。如果绝缘电阻低于最低限值,就会存在车辆部件带有危险电压的可能。如果人员接触第二个带电高电压部件,就会存在电击危险。因此,针对宝马X6混动力汽车高电压系统提供全自动绝缘监控功能。该功能取决于以下两个高电压组件:蓄电池控制模块和供电电控箱。
在两根高电压导线与高电压蓄电池总成壳体之间存在测量电阻。这些电阻可针对绝缘监控功能单独启用。测量电阻上的电压以
电子方式探测。根据电压值可计算出高电压导线与壳体之间的绝缘电阻。由此可分辨出是一根还是两根高电压导线的绝缘电阻过小只有在高电压系统未启用的情况下才能进行该过程。
根据高电压系统启用期间的连续电压测量值,供电电控箱也能确定高电压导线与壳体间的绝缘电阻。更准确地说是可以确定绝缘电阻之间的相互关系。也就是说,供电电控箱内的绝缘监控系统只能确定一根高电压导线的绝缘故障。通过这种方式无法识别出两根导线的绝缘故障。
如上所述,通过电压测量进行绝缘监控时以一个高电压组件的壳体电位作为参考基准,在不采取其他措施的情况下,通过这种方式在蓄电池控制模块和供电电控箱内只能确定局部绝缘故障,但是确定分布在车辆上的高电压导线与车辆接地间的绝缘故障也同等重要,因此所有高电压组件导电壳体都与车辆接地导电连接,这样可以通过在两个中央位置执行绝缘监控功能确定整个高电压车载网络内的绝缘故障。
高电压组件壳体与车辆接地的正确电气连接是正常执行绝缘监控功能的一个重要前提,因此在维修期间中断该连接的情况下必须重新小心建立起电气连接。
高电压蓄电池内的其他监控功能负责确保蓄电池的电压、充电状态和温度保持在可实现高电压蓄电池最佳功率利用率和最大使用寿命的范围内。
