2018款路虎揽胜运动插电式混合动力（PHEV）新技术（二）

青海/李生登

三、高压部件及操作

1.高压系统概述

混合动力系统高压部件如图15所示，高压部件电路如图16所示。高压系统各部件的功能简要说明如表3所示。车辆监控控制器（VSC）是混合动力系统的管理器，VSC负责整个系统的运转。车辆监控控制器（VSC）集成在动力传动系统控制模块（PCM）中。VSC 负责控制以下事项：

◆混合动力部件的通电/断电

◆高压蓄电池荷电状态的管理

◆高压蓄电池加热和冷却策略的管理

◆动力传动系统总扭矩/功率需求的确定

◆发动机和电动发电机（MG）之间所需推进扭矩最佳分配的确定

◆HEV工作模式的确定

◆驱动模式转换的管理

◆结合变速器控制模块（TCM），控制变速器离合器组件以最大程度降低传动系统拖曳和分流

◆任何混合动力系统故障的管理

2.高压蓄电池和蓄电池电量控制模块（BECM）

高压蓄电池如图17所示，高压蓄电池由多个锂离子电池单元组成，它们连接在一起组成模块。HV电池由9个模块组成。每个模块包含12个连接在一起的锂离子电池。这些模块再连接在一起就组成了HV电池。每个模块的最高电压为50.4V。该蓄电池的额定电压为388.8V，13.1kWh、105kW。高压蓄电池和电缆可为车辆提供直流电（DC）高压电源。外部电源供应的电能通过蓄电池充电器控制模块（BCCM）向高压蓄电池充电，或者在再生制动时由电动发电机（MG）产生的电能向高压蓄电池充电。

┃ 图15 高压部件

┃ 图16 高压部件电路

表3 高压系统各部件功能

┃ 图17 高压蓄电池

蓄电池电量控制模块（BECM）是高压蓄电池的一个组成部分。BECM 控制单个电池的电压、内部温度、预充电接触器和高压继电器（接触器）。

BECM 通过高速（HS）控制器局域网（CAN）电源模式系统总线与高压系统和其他车辆系统进行通信。该控制模块直接控制：

◆高压蓄电池泵

◆高压蓄电池加热器

◆高压蓄电池冷却器，连接至由自动温控模块（ATCM）控制的空调（A/C）系统

◆高压蓄电池隔离阀

◆高压接触器

BECM 控制由高压蓄电池输送或供应的高压电力。如果高压蓄电池内部温度超出正常工作温度范围，则BECM将会限制输送或供应的电量。BECM也会控制高压蓄电池的温度。在车辆行驶时，高压蓄电池温度控制将会工作。当蓄电池充电器控制模块（BCCM）通过充电端口连接至外部电源时，高压蓄电池温度控制也会工作。

当点火开关首次打开时，预充电接触器关闭，之后主正极接触器关闭以使HV 电路通过电阻形成回路。如果这一步操作成功，在监测测试之后，主负极接触器则会关闭，以使HV电路通过全部电压。当主负极接触器关闭时，预充电接触器打开。事件发生序列如下：

◆预充电接触器关闭

◆主正极接触器关闭

◆系统自检完成

◆主负极接触器关闭

◆预充电接触器打开

这一操作用于防止突发的初始电泳，以免主接触器端子间产生电弧。同时也会进行隔离监测，只要主接触器关闭，即可测试所有受到监测的HV电路的绝缘完整性。当主接触器打开时，则仅可监测HV电池的HV电路。为了在主接触器打开时继续监测HV电路，会启动预充电接触器序列，以便对电路施加电压。电压施加大约10ms，期间执行内部测量。在主接触器打开时，这一测量会连续重复。

每11天，蓄电池电量控制模块（BECM）就会对高压蓄电池中的所有电池单元执行一次电池平衡操作。电池平衡操作会将所有蓄电池单元的电压降至各单元的最低电压水平。经过多次电池平衡操作后，高压蓄电池的荷电状态会降低。为了避免降低高压蓄电池荷电状态，建议长时间不使用车辆时，通过车载充电器将车辆连接至外部电源，或者每30天至少连接一次外部电源。

3.高压互锁

高压互锁回路是一个安全系统，用于防止高压电缆在因为任何原因断开时带电。高压互锁回路由蓄电池电量控制模块（BECM）进行控制，通过检测回路的电流和电阻，判断回路是否断开。拆下任何高压部件上的高压电缆后，高压互锁回路电路将会断开，BECM 将会断开高压电路。BECM会将高压蓄电池内的2个继电器断电，从而以电气方式断开高压蓄电池。如图18所示，高压互锁回路有一个12V电气回路，该回路连接以下部件高压接头：

◆高压蓄电池

◆直流/直流转换器

◆蓄电池充电器控制模块（BCCM）

◆高压接线盒（HVJB）

◆电动空调（A/C）压缩机

◆高压冷却液加热器。

4.手动维修断开装置（MSD）

手动维修断开装置（MSD）如图19所示，位于电压蓄电池（行李箱地板下方）的左前角中。MSD用于断开高压蓄电池内的电路。MSD具有一个锁杆，必须先移动该锁杆才可从接头上拆下MSD。MSD含有一个250A保险丝，用于高压电源供应。拆下MSD后，高压接触器之前的高压电源正极将会变为断路。这意味着，在MSD断开/拆下之后，将无法在HV 蓄电池接线柱上测到任何电压。

┃ 图18 高压互锁回路

┃ 图19 手动维修断开装置（MSD）

5.高压接线盒（HVJB）

高压接线盒（HVJB）如图20所示，它得到来自高压蓄电池的供电，并将电能分配给高压部件，如空调压缩机和直流/直流转换器、空调压缩机等。当车辆连接至电网供电进行充电时，HVJB 还会接收来自BCCM的电源。HVJB 内含高压系统的保险丝。该保险丝无法单独更换。

┃ 图20 高压接线盒（HVJB）

6.蓄电池充电器控制模块（BCCM）

蓄电池充电器控制模块（BCCM）如图21所示，在连接至外部电源时，BCCM 将交流电（AC）电压转换为对高压蓄电池充电所需的直流电（DC）。BCCM将会调节充电电流以防止高压蓄电池损坏。BCCM 通过HS CAN 电源模式0 系统总线与高压蓄电池中的蓄电池电量控制模块（BECM）进行通信。

7.直流/直流转换器

直流/直流（DC/DC）转换器如图22所示，它为车辆和启动蓄电池提供12V电源。直流/直流转换器位于右侧的车辆地板下方，在电力变频转换器（EPIC）上方。直流/直流转换器由高压蓄电池供电，将来自高压蓄电池的高压电源转换为12V电源，用于对12V启动蓄电池充电，并提供给所有12V部件使用。直流/直流转换器的输出约为14V。发电机不再执行此功能。高压电路和低压电路以“电流隔离”的方式相互隔离（高压和12V电路之间没有直接连接）。这就防止了高压和低压电路连接到一起。直流/直流转换器并不能将12V电压转换为高压来为高压蓄电池充电。警告：直流/直流转换器属于12V电源。对于需要断开12V蓄电池的任何维修，必须也要断开直流/直流转换器（例如，拆卸安全气囊时）。利用Jaguar LandRover 诊断设备上的应用程序，可以用电气方式完成此操作。如果应用程序不可用，则必须以物理方式从直流/直流转换器上断开12V连接。

┃ 图21 蓄电池充电器控制模块（BCCM）

┃ 图22 直流/直流（DC/DC）转换器

┃ 图23 直流/直流转换器控制框图

直流/直流转换器控制框图如图23所示，它有两个用于提供冷却的发动机冷却液连接。发动机冷却液的流量由EPIC控制。EPIC 控制一个电动冷却液泵，以便根据冷却需求调节发动机冷却液的流量。直流/直流转换器通过HS CAN 电源模式系统总线接收来自车身控制模块/网关模块（BCM/GWM）的通信。BCM/GWM 将会发送充电负载请求，直流/直流转换器将会生成正确的输出电压和电流以匹配车辆负载请求。在下列情况，直流/直流转换器可能会被禁用：

◆温度过高

◆高压系统电压过高或过低

◆12V系统电压过高或过低

◆电流过高

◆ CAN 信号不正确

8.电力变频转换器（EPIC）

电力变频转换器（EPIC）如图24所示，它控制混合动力驱动总成，该总成包含电动发电机（MG）。EPIC 接收来自动力传动系统控制模块（PCM）的信息并根据需要在电机和发电机两个角色之间切换MG的操作。当MG作为电机工作时，由高压蓄电池提供电力。当MG作为发电机工作以实现再生制动时，高压蓄电池存储电能。当需要MG作为电机时，EPIC 通过三相电缆提供高压交流电（AC）。交流电（AC）的相位根据来自MG的扭矩需求和来自MG位置传感器的信号进行变化。当需要MG作为发电机时，MG向EPIC 提供三相交流电（AC）。EPIC 将交流电（AC）整流为直流电（DC）并调节电压以便向高压蓄电池充电。

EPIC由动力传动系统控制模块（PCM）控制。PCM 通过FlexRay与EPIC进行通信。EPIC连接至发动机冷却系统，并控制一个电动冷却液泵以防止EPIC过热。EPIC利用脉宽调制（PWM）信号控制电动冷却液泵的转速，从而控制冷却液的流量。由EPIC 控制的冷却液流量也对高压蓄电池车载充电器、MG 和直流/直流转换器进行冷却。

9.变速器和电动发电机（MG）

ZF 8P75XPH 变速器是电控液动的8速自动变速装置，专用于插电式混合动力电动汽车（PHEV）。如图25所示，ZF8P75XPH 变速器在设计上与传统的ZF 8HP70 变速器类似，但有以下主要差别：

┃ 图24 电力变频转换器（EPIC）

┃ 图25 ZF 8P75XPH 自动变速

◆变矩器由电动发电机（MG）和带发动机断开离合器（K0）的独立双质量飞轮（DMF）所取代

◆变速器中的制动器“B”取代了传统的变矩器功能，充当“起步离合器”，让车辆从静止状态开始移动（一体式启动机元件）

除了机械变速器油泵之外，车辆上还安装了一个电动变速器油泵，用于在车辆未行驶且发动机熄火时供应液压压力。该泵由12V系统供电，由TCM 通过PWM 信号进行控制。电动油泵位于变速器内的阀块后部。

┃ 图26 电机-发电机（MG）

施加到变速器上的扭矩由一体式启动机元件进行控制。TCM 和PCM控制起步离合器的操作。一体式启动机元件就是先前传统ZF 8HP70 变速器中的“制动器B”离合器。起步离合器提供受控的离合器打滑，在传统变速器中，该打滑由变矩器提供。

电机发电机（MG）如图26所示，它的运行由电力变频转换器（EPIC）以及动力传动系统控制模块（PCM）进行控制。EPIC 根据需要在电机和发电机两个角色之间切换MG 的操作。当需要MG 作为电机时，EPIC 向MG 中的三相绕组提供高压交流电（AC）。三相交流电（AC）的相位由EPIC 利用来自3个MG 位置传感器的信号数据控制。当需要MG 作为发电机时，MG 生成三相高压交流电（AC）并通过三相电缆传输至EPIC。

MG剖面图如图27所示，它的外侧环绕着一个水套，该水套提供了供发动机冷却液循环并冷却MG的通道。发动机冷却液的循环由EPIC控制。MG是不可维修部件，无法单独更换。发动机断开离合器位于MG 内，并非可维修项目。通过机电一体控制阀体内的电磁阀操作的阀，离合器活塞接收来自机械和电动自动变速器油（ATF）泵的加压自动变速器油（ATF）。分离离合器位于发动机和电动发电机（MG）之间。分离离合器是一个湿式多片式液压离合器组件。分离离合器由变速器控制模块（TCM）进行控制。TCM控制供应至多片式液压离合器组件的液压油压力。在变速器阀块将液压油压力供应至分离离合器时，发动机将连接至变速器。在选择纯电动模式时，分离离合器从变速器上断开发动机。通过从变速器上分离发动机，分离操作将会降低纯电动模式下的能量损失。然后，在纯电动模式下，发动机将会停止。

10.接地

高压电路结构由两个字母识别：首字母用于识别电源是否与接地点直接相连。

┃ 图27 电机发电机（MG）剖面图

┃ 图28 IT高压网络结构示意图

I = 未直接连接到地面（与地面绝缘）

T = 直接连接到地面

第二个字母用于识别耗电元件是否直接连接到接地点

N = 在电源处直接连接到地线。零线连接至地面。

T = 直接连接到地面

所以，高压网络共有三种配置，即 TN、TT 或 IT。

从高的安全性的容错考虑，高压混合动力车辆一般采用IT结构，即I= 高压电源（无论是正还是负）与车体绝缘；T = 耗电元件直接连接到车体。网络结构示意图如图28所示。

（待续）