2020款广汽丰田C-HR EV车高压电系统解析（一）

常州交通技师学院 蒋 诚

2020年4月22日，广汽丰田正式推出旗下纯电动车型——C-HR EV，本文主要介绍该车高压电系统的组成及工作原理。

1 高压电系统的组成

如图1、图2所示，2020款广汽丰田C-HR EV车高压电系统主要由动力蓄电池总成、带转换器的逆变器总成、带电机的EV传动桥总成、电动空调压缩机总成、电动加热器分总成、充电接口及高压线束等部件组成。

图1 高压电系统组成

图2 高压部件的安装位置

1.1 动力蓄电池总成

如图3所示，动力蓄电池总成主要包括动力蓄电池、1号动力蓄电池接线盒、2号动力蓄电池接线盒、蓄电池加热器、卫星蓄电池模块（SBM）、动力蓄电池ECU、动力蓄电池冷却鼓风机总成、后蒸发器分总成及维修塞把手等。

图3 动力蓄电池总成的组成

1.1.1 动力蓄电池

动力蓄电池的额定电压为355.2 V，容量为153 Ah，共有288个锂离子蓄电池单格（图4）。动力蓄电池由11个蓄电池组（图5）串联组成，每个蓄电池组均由多个锂离子蓄电池单格组成，其中每3个锂离子蓄电池单格并联形成1个蓄电池单元（图6），然后多个蓄电池单元串联形成蓄电池组。

图4 锂离子蓄电池单格

图5 11个蓄电池组

图6 蓄电池组的内部电气连接

锂离子蓄电池单格的额定电压为3.7 V，由3个锂离子蓄电池单格并联形成的蓄电池单元的电压仍为3.7 V，串联的蓄电池单元越多，蓄电池组的电压越高。蓄电池组1~蓄电池组8为下部蓄电池组，每组均由27个锂离子蓄电池单格组成，即由9个（27个÷3=9个）蓄电池单元串联组成，每个蓄电池组的额定电压为33.3 V（3.7 V×9=33.3 V）；蓄电池组9~蓄电池组11为上部蓄电池组，每组均由24个锂离子蓄电池单格组成，即由8个（24个÷3=8个）蓄电池单元串联组成，每个蓄电池组的额定电压为29.6 V（3.7 V×8=29.6 V），因此动力蓄电池的额定电压为355.2 V（33.3 V×8+29.6 V×3=355.2 V）。

1.1.2 动力蓄电池接线盒

如图7和图8所示，1号动力蓄电池接线盒包括2个系统主继电器（SMRB、SMRG）、2个直流充电继电器（DCRB、DCRG）和动力蓄电池电流传感器；2号动力蓄电池接线盒包括1个系统主继电器（SMRP）、3个交流充电继电器（CHRB、CHRG、CHRP）和预充电电阻器。

图7 动力蓄电池接线盒的内部电气连接

图8 动力蓄电池接线盒的组成

（1）系统主继电器（SMRB、SMRG、SMRP）由EV控制ECU控制，负责连接和断开动力蓄电池与主要高压部件（带转换器的逆变器总成、带电机的EV传动桥总成、带电动空调压缩机总成、电动加热器分总成）之间的高压电路，其中SMRB用于控制动力蓄电池正极，SMRG用于控制动力蓄电池负极，SMRP则用于控制预充电。

（2）直流充电继电器（DCRB、DCRG）由直流充电控制ECU控制，负责连接和断开动力蓄电池与直流充电接口之间的高压电路。

（3）交流充电继电器（CHRB、CHRG、CHRP）由动力蓄电池ECU控制，负责连接和断开动力蓄电池与交流充电器之间的高压电路。

（4）动力蓄电池电流传感器安装在动力蓄电池负极侧，用于检测动力蓄电池的充电和放电电流。

1.1.3 动力蓄电池加热器

动力蓄电池加热器线束缝制在无纺布内，并采用聚氨酯海绵材料将其压在蓄电池组在，这提升了蓄电池组的加热性能。加热蓄电池组时，各加热器利用不同线束模式向各锂离子蓄电池单格均匀分配热量。

如图9、图10所示，动力蓄电池ECU通过2个动力蓄电池加热继电器控制动力蓄电池加热器，1号动力蓄电池加热继电器负责控制1号和2号动力蓄电池加热器，2号动力蓄电池加热继电器负责控制3号动力蓄电池加热器。

图9 动力蓄电池加热器电路

图10 动力蓄电池加热器及继电器的安装位置

1.1.4 温度传感器每个蓄电池组内置了3个蓄电池温度传感器，11个蓄电池组共有33个蓄电池温度传感器。卫星蓄电池模块负责采集这些蓄电池温度传感器信号，然后发送至动力蓄电池ECU。另外，动力蓄电池总成中还安装有2个进气温度传感器、6个蓄电池排气温度传感器及3个制冷剂温度传感器。这些温度传感器均为热敏电阻，温度越低，电阻越大；温度越高，电阻越小。动力蓄电池ECU根据这些温度信号控制动力蓄电池加热器、动力蓄电池冷却鼓风机总成及冷却器电磁阀总成等，使动力蓄电池温度保持在最佳水平。

1.1.5 动力蓄电池冷却鼓风机总成和后蒸发器分总成该车采用与空调冷却系统联动的制冷剂空气冷却系统来冷却动力蓄电池。如图11所示，动力蓄电池冷却鼓风机总成负责将空气输送至后蒸发器分总成，后蒸发器分总成负责将空气降温。

图11 动力蓄电池冷却鼓风机总成和后蒸发器分总成

1.1.6 卫星蓄电池模块和动力蓄电池ECU

卫星蓄电池模块和动力蓄电池ECU的安装位置如图12所示。

图12 卫星蓄电池模块和动力蓄电池ECU的安装位置

如图13所示，卫星蓄电池模块内部集成有蓄电池电压传感器，用于检测各蓄电池单元（由288个锂离子蓄电池单格组成96个蓄电池单元）的电压，即锂离子蓄电池单格的电压，同时采集各蓄电池组中的蓄电池温度传感器信号，然后将这些信息发送至动力蓄电池ECU，同时，卫星蓄电池模块根据来自动力蓄电池ECU的信号平衡各锂离子蓄电池单格的电压。

图13 卫星蓄电池模块电路（部分）

动力蓄电池ECU的主要功能如下。

（1）负责监视动力蓄电池的状态（电压、电流和温度），并根据动力蓄电池电流传感器检测的充电和放电的电流计算动力蓄电池SOC（剩余电量），然后将该信息传输至EV控制ECU。

（2）控制动力蓄电池加热器、动力蓄电池冷却鼓风机总成及冷却器电磁阀总成等。

（3）动力蓄电池ECU内设有漏电检测电路，以检测动力蓄电池或高压电路内是否漏电。

1.1.7 维修塞把手

如图14所示，维修塞把手连接在动力蓄电池电路中，用于手动切断高压电路，这样可确保维修过程中的安全性。同时，维修塞把手上安装有互锁开关，当维修塞把手解锁时，互锁开关断开，EV控制ECU切断系统主继电器，从而切断高压供电。拆卸维修修塞把手的步骤如图15所示。注意：应在电源开关处于OFF位时拆下维修塞把手，且切断高压电路后，带转换器的逆变器总成内的高压电容器仍然存在电荷，因此在拆下维修塞把手后，至少等待10 min，以使高压电容器放电，才能开始维修工作。

图14 维修塞把手安装位置及结构

图15 拆卸维修修塞把手的步骤