基于榮威/寶馬/比亞迪高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分析

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一、榮威E50高壓配電單元

高壓配電單元（（PDU）位于前艙中，固定在PEB和PDU托盤之上，主要作用為將高壓電池組的高壓電分配給各高壓用電器，同時可以對電空調(diào)壓縮機和加熱器高壓回路起過流保護作用。

高壓配電單元線束位于車身底板下，連接在高壓電池包和PDU之間，主要功能為將高壓電池組直流電引到PDU上。

電空調(diào)壓縮機線束位于前艙中，連接在PDU和電空調(diào)壓縮機之間，主要作用為將PDU上的高壓直流電引給電空調(diào)壓縮機。

高壓加熱器線束從乘客艙的車身前圍處穿到前艙和底板下，主要作用為連接PDU和加熱器，將PDU的高壓直流電引給加熱器；連接慢充充電器和高壓電池包，將慢充充電器的直流電傳給高壓電池組。

驅(qū)動電機線束位于前艙，連接在PEB和驅(qū)動電機之間，主要功能為將PEB上的三相交流電提供給驅(qū)動電機。

高壓配電系統(tǒng)安裝位置見圖1。

高壓配電箱線束連接如圖2所示。

高壓配電單元電路簡圖如圖3所示。

二、寶馬i3高壓系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)組成

在配有高壓系統(tǒng)的車輛中安裝了高于60V的直流電壓或高于30V的交流電壓驅(qū)動的組件。這些車輛中的組件大多數(shù)需要電氣功率。電動汽車的高壓系統(tǒng)在直流電壓低于650V的情況下運轉(zhuǎn)，并且必須為車輛的驅(qū)動裝置和一些便捷功能提供大量電力。高壓系統(tǒng)部件分布如圖4所示。

下列系統(tǒng)概況以帶增程設(shè)備的101高壓安全系統(tǒng)為例展示，高壓系統(tǒng)電路原理見圖5。

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①帶存儲器管理電子裝置（SME）的高壓蓄電池單元。高壓蓄電池電源為101的電器驅(qū)動裝置提供能量儲存。它也是一個帶有發(fā)動機的常規(guī)車輛燃油箱的等價物。

高壓蓄電池電源由以下部分組成：

a．存儲器電子管理系統(tǒng)（SME）控制單元。 b．安全箱。 c．電池監(jiān)控電子設(shè)備。 d．電池模塊。 e．制冷劑溫度傳感器。 f．帶冷卻通道和加熱裝置的熱交換器（取決于裝備）。

②電機電子伺控系統(tǒng)（EME）。電機電子伺控系統(tǒng)（EME）是一個安裝在鋁殼內(nèi)的功率電子裝置（圖6）。在該鋁殼內(nèi)具有下列組件：電機電子伺控系統(tǒng)（EME）控制單元，為12V車載網(wǎng)絡(luò)供電的DC-DC變換器，變頻器（逆變器和整流器），充電電子裝置。

變頻器（逆變器和整流器）用于將直流電壓從高壓蓄電池轉(zhuǎn)換成三相交流電壓以控制作為發(fā)動機的電機。相反，當(dāng)電機作為發(fā)電機運行時，變頻器把電機的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并因此可以裝載高電壓蓄電池。

充電電子裝置用于將從家庭電網(wǎng)中獲得的交流電壓轉(zhuǎn)換為高壓系統(tǒng)充電所需的直流電壓。

③電機。電機是一個同步電機。轉(zhuǎn)子（Rotor）位于內(nèi)部，裝備有永久磁鐵。定子（Stator）是環(huán)形的，位于外面，圍繞著轉(zhuǎn)子，由帶鐵芯的三相線圈形成。如果在定子的線圈上有三相交流電壓，則其形成一個旋轉(zhuǎn)的磁場，該磁場（在發(fā)動機運轉(zhuǎn)下）吸住轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵。

④電動空調(diào)壓縮機。電驅(qū)動的空調(diào)壓縮機在高壓車載網(wǎng)絡(luò)上運行。

冷暖空調(diào)（IHKR和IHKA）的控制單元是主控制單元。冷暖空調(diào)的控制單元通過局域互聯(lián)網(wǎng)總線與空調(diào)壓縮機的電子控制裝置通信。

電子控制裝置和變壓器均整合在空調(diào)壓縮機的殼體之中。通過流經(jīng)的制冷劑對這兩者進行冷卻。在電子控制裝置中分析冷暖空調(diào)控制單元的請求。變壓器將直流電壓轉(zhuǎn)變成交流電壓，利用交流電壓驅(qū)動空調(diào)壓縮機。

⑤電控輔助加熱器。電控輔助加熱器通過高壓車載網(wǎng)絡(luò)運行。它的基本工作原理是電熱水器。電控輔助加熱器借助加熱螺旋體按需加熱加熱循環(huán)回路中的冷卻液。此時，以間歇方式控制加熱螺旋體。

在冷暖空調(diào)控制單元中，根據(jù)不同的信號（例如腳部空間溫度傳感器的溫度信號）生成一個針對電控輔助加熱器的百分比功率請求，并將其傳輸?shù)骄钟蚧ヂ?lián)網(wǎng)總線。

⑥高壓安全插頭。高壓安全開關(guān)或插人的橋是高壓觸點監(jiān)測裝置電路的一部分。脫開高壓安全開關(guān)的插頭和軸套，高壓觸點監(jiān)測裝置的電路斷開。此外，高壓蓄電池單元中電動機械式接觸器的供電中斷。因此高壓系統(tǒng)自動向下運行，從而切斷電壓。

高壓安全開關(guān)的插頭和軸套無法完全相互脫開。兩個部件在機械上是防止完全脫開的。為了斷開高壓觸點監(jiān)測裝置的電壓，將兩個部件相互脫開，直到可以使用防止重新接通的U形鎖即可。

⑦高壓充電接口。高壓充電接口的高壓線與電機電子伺控系統(tǒng)（EME）連接。相線和零線設(shè)計為屏蔽型高壓線。數(shù)據(jù)導(dǎo)線和監(jiān)控導(dǎo)線是屏蔽的，并接在充電接口模塊（LIM）中的插頭上。監(jiān)控導(dǎo)線識別充電插頭是否插在充電接口上，同時確定充電電纜最大可能的電流負(fù)荷。

⑧增程設(shè)備電動機電子單元（REME ）。增程設(shè)備電動機電子單元（REME）的主要任務(wù)是控制范圍擴展電機。

REME完全作為發(fā)電機進行工作。REME控制單元中的變頻器將電機的三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。產(chǎn)生的直流電壓可以給高壓蓄電池充電。該過程在增程設(shè)備運行時進行。

⑨便捷充電電子控制系統(tǒng)（KLE）。便捷充電系統(tǒng)僅在以7. 4kW的電功率進行交流充電以及用交流電流和直流電進行組合充電時使用。

以7. 4kW的電功率進行交流充電時便捷充電系統(tǒng)（KLE）的主要任務(wù)是將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓。通過從整流器中切換完成該任務(wù)。該功率電子裝置由KLE控制單元控制。

（2）系統(tǒng)功能

高壓系統(tǒng)具有以下功能：控制用于接通和關(guān)閉高壓系統(tǒng)的接觸器；主動和被動放電；監(jiān)控高壓系統(tǒng)是否有絕緣故障。下面將逐個具體介紹。

①打開和關(guān)閉高壓系統(tǒng)。通過電機電子伺控系統(tǒng)EME和存儲器電子管理系統(tǒng)SME控制單元的共同工作啟動高壓系統(tǒng)。EME此時作為主控單元，SME則成為待執(zhí)行的副控單元。附屬的命令作為總線信號通過PT-CAN2傳輸。

當(dāng)總線端K1. 15接通或存在停車空調(diào)或充電請求時，EME請求啟動高壓系統(tǒng)。以多個步驟啟動：

a．測試高壓車載網(wǎng)絡(luò)（預(yù)負(fù)荷）。檢查高壓蓄電池單元和整個高壓車載網(wǎng)絡(luò)是否工作準(zhǔn)備就緒。其中還包括高壓觸點監(jiān)測裝置電路必須閉合。 b．電壓升高。由于高壓電路中的電容（中間電路電容器）將流過很高的接通電流，該電流會永久損壞中間電路電容器和接觸器，因此電壓慢慢升高。 c．閉合接觸器觸點接頭。高壓系統(tǒng)的關(guān)閉分為常規(guī)關(guān)閉和快速關(guān)閉。常規(guī)關(guān)閉時，主要起到保護電氣部件和檢查高壓系統(tǒng)的作用。例如，當(dāng)電流強度降到接近0A數(shù)值時，應(yīng)打開電動機械式接觸器觸點接頭，否則會施加高負(fù)荷。

出于安全考慮，高壓系統(tǒng)的電壓必須盡快降到無危險值時，必須快速關(guān)閉高壓系統(tǒng)。具體情況如下。

根據(jù)事故嚴(yán)重程度，通過總線信號指令關(guān)閉或通過分離12V電池正極的安全蓄電池接線柱，切斷電源。在第二種情況下，電動機械式接觸器的供電自動斷開，從而自動打開其觸點接頭。

·過電流。借助電壓電流傳感器監(jiān)控高壓車載網(wǎng)絡(luò)中的電流強度。如果識別到過大的電流強度，則SME會要求強制打開接觸器。 ·短路。 ·臨界狀態(tài)（單格電池上的低電壓、過壓或溫度過高）。

· 高壓觸點監(jiān)測裝置的電路斷路。

②主動和被動放電。高壓組件在內(nèi)部安裝的電容器中存儲電能。為了確保在高壓系統(tǒng)關(guān)閉后或在故障情況下在較短時間內(nèi)將高壓電路中儲存的能量放電，集成了以下兩種類型的放電。

a．主動放電。在每次高壓系統(tǒng)關(guān)閉后通過接通一個電阻在短于5s的時間內(nèi)將存儲的能量放電。如果電機或電機擴充器需仍需旋轉(zhuǎn)，則通過兩個電機接口的短路避免感應(yīng)電壓的產(chǎn)生。

b．被動放電。如果主動放電失敗或高壓組件帶著仍存儲在其中的能量從電機電子伺控系統(tǒng)（EME）中被斷開，被動放電便會產(chǎn)生作用。電機電子伺控系統(tǒng)、增程設(shè)備電動機電子單元和空調(diào)壓縮機（電器）配有電阻器，以便在2 min內(nèi)釋放電能。

③監(jiān)控高壓系統(tǒng)是否有絕緣故障。絕緣監(jiān)控用于檢測，激活的高壓部件（例如高壓線）和車輛接地之間的絕緣電阻是否超過或低于要求的最小值。如果絕緣電阻低于最小值，則存在車輛零件處于危險電壓下的危險。

絕緣監(jiān)控的反應(yīng)分為兩個級別。如果絕緣電阻低于第一個閾值，則對人還沒有直接危險，因此高壓系統(tǒng)保持激活，不輸出檢查控制信息，但故障狀態(tài)將被保存在故障代碼存儲器中。如果低于第二個更低的絕緣電阻閾值，則不僅進行故障記錄，而且也會輸出檢查控制信息，該信息要求駕駛員探訪修理廠。

（3）維修注意事項

混合動力汽車具有一個輔助高壓車載網(wǎng)絡(luò)，要注意其特殊的安全規(guī)定。

通常禁止對帶電的高電壓組件進行維修工作。執(zhí)行涉及高壓組件的每個工作步驟前，必須將高壓系統(tǒng)切換為無電壓并防止未經(jīng)準(zhǔn)許的再次試運轉(zhuǎn)。

①關(guān)閉點火開關(guān)并讓車輛休眠。 ②拔下高壓安全開關(guān)（高壓安全開關(guān)）。 ③鎖死高壓安全開關(guān)以防重新插入。 ④打開點火開關(guān)。

⑤務(wù)必保持10s的等候時間，直到組合儀表上顯示檢查控制信息“高壓系統(tǒng)已斷開”（ID 636）。

三、比亞迪秦高壓配電箱

高壓配電箱主要是將電池包的電能分配給各用電模塊，也將車載輸出的電能分配給電池包。

主要組成部分：車載充電器、電池管理器、高壓配電箱、動力電池、驅(qū)動電機控制器及DC總成、空調(diào)PTC和壓縮機。高壓配電箱安裝位置見圖7。

配電箱本身無故障碼，但是接觸器及霍爾傳感器可以通過電池管理器的故障碼來判斷。具體如表1所示。