新能源汽车关键零部件解析(中)

◆文/江苏 吴书龙

(接2020年第11期)

4.高压维修开关

维修技师在准备检修高压系统之前，必须先让高压系统无法上电，主要通过拔出高压维修开关来进行标准断电。高压维修开关通常设计为人工操作的安全开关，如图6所示。在维修或更换高压组件时，要保证通过人工操作维修开关能够在紧急情况下将电池电压断开。

必须通过标准断电流程将高电压系统切断为无电压状态，即先关闭点火开关(至少等待5s)，拔出高压维修开关，再打开点火开关，通过组合仪表确认无高压上电，这样可使互锁电路断开。在维修时不建议通过万用表测量维修开关插座导电极或用诊断仪确认有无高压上电，而是由高压管理系统进行监测并通过CAN信号向组合仪表发送监测结果。只有组合仪表从所有高压管理系统处同时接收到无高压上电信号时，才会显示无高压上电信号信息。宝马新能源汽车高压断电确认显示为带斜线的红色闪电符号，如图7所示。一般情况下新能源汽车还会在组合仪表上出现“动力系统故障”文字提醒。未确认显示无高压上电信号信息时，不允许对高电压系统进行相关检修。

图7 高压断电确认显示

5.动力电池组

动力电池是新能源汽车的核心部件之一，相当于内燃机驱动车辆的燃油箱，是电动驱动装置的蓄能器。电池必须存储有足够的电能容量，且总电势必须大，以产生足够的电流(通常为100A或以上)来驱动或支持其他部件驱动整车。市场主流的动力电池为镍氢电池、锂离子电池(磷酸铁锂和三元锂)以及未来的燃料电池，现在行业内都以电池的正极材料作为命名的标准。

动力电池组主要由各模组总成、电池信息采集系统、电池控制单元(BMU)、高压安全盒(B-BOX)等部件组成。动力电池包总成安装在车体下部，封装在箱体内，如图8所示。动力电池箱体的作用是承载并保护动力电池组及其内部的电气元件，所以具有较高的强度和刚度并且防尘防水。电池箱体的防护等级为IP67。

6.电池管理系统

电池管理系统(BMS)的作用是监视电池的状态(温度、电压、剩余电量)，可以为电池提供通信、安全、单体均衡及管理控制，并提供与应用设备的通信接口。电池管理系统可以进行充放电控制、上下电控制、SOC/SOH(荷电状态/电池容量)估算、故障诊断处理、热管理、功率控制、BMU(电池管理单元)管理、均衡管理、电气伤害管理等，还具有电池状态的监视以及通过CAN信号与其他管理模块通讯的功能。电池管理系统主要由电池模组、电池信息采集单元、电池管理单元、热管理系统、采样线、高压继电器盒和通讯系统等组成，如图9所示。

图8 动力电池组

图9 BMS整体信息及布置图

电池信息采集器(CSC)的主要功能是采集或监测单体电池或模组的电和热数据的电子装置，包括单体电池的均衡等；采集系统将相关信息通过采样线(含传感器)上报电池管理器，并根据电池管理器的指令执行单体电压均衡。电池管理器(BMU)是电池管理系统核心部件，主要进行控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关参数，并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置。主要实现充放电控制、上下电控制、SOC/SOH估算、故障诊断处理、热管理、功率控制、BMU管理、均衡管理、电气伤害管理等。

7.高压安全盒

当高压系统出现故障时，高压安全盒及时断开高压电池的输出，保护高压电路和组件。高压安全盒安装在动力电池总成的正负极输出端，由高压正极接触器、高压负极接触器、预充接触器、电流传感器和预充电阻等组成，如图10所示。

图10 高压安全盒

其中两个接触器被并联安装在动力电池组与电机控制器之间电路的正极一侧或负极一侧。一个是预充接触器，另外一个是高压主接触器，如图11所示。当车辆上电时，为保护高压回路，预充接触器通过接触电阻(限流)先闭合，将动力电池组连接到电机控制器上，同时动力电池组对电机控制器电容进行充电，形成反灌电压。当高压管理系统的某个功能自检没有通过，预充接触器会立刻断开，并产生一个故障码。如果所有的系统自检都能通过，同时电容充满电(反灌电压≤50V)，此时高压主接触器闭合，预充接触器断开，开始全电流上电。若是车辆被断电，或者车辆高压驱动系统发出急停指令，高压主接触器会立刻或延时几秒后断开，强制将动力电池组与高压回路电路切开。

图11 接触器控制电路示意图

(未完待续)