全新一代君越30H全混动车型技术亮点解读（下）

2017-07-18于长明

汽车与驾驶维修(维修版) 2017年1期

关键词：接触器电池组绝缘

文：于长明

文：于长明

图25 电机位置传感器

图26 电机位置传感器工作原理示意图

（7）电机位置传感器

电机位置传感器（图25）位于每个电机转子处，其作用是监测每个电机转子的位置、转动方向以及转速。每个传感器内包含1组主动线圈、2组信号线圈和1个形状不规则的信号发生轮。

电机位置传感器由电机控制模块控制。电源逆变器模块向传感器主动线圈提供一个5 V 的10 kHz励磁信号，此信号在两组信号线圈和信号发生轮处产生磁场。信号轮的不同位置将会在信号线圈中产生出不同的感应磁场，模块通过比较两组信号电压来确定电机的位置和转动方向（图26）。

（8）输出转速传感器

输出转速传感器（图27）安装在驱动电机B的壳体上，用以监测输出齿轮的转速和方向。其内部有2组传感器元件，二者相差半个齿，通过检测信号先后，来判断车辆运行方向。

图27 输出转速传感器

图28 电磁阀体

图29 液压控制阀体

（9）电磁阀体

电磁阀体放置在变速器阀体侧盖内部（图28），上面装有变速器油温传感器和4个压力控制电磁阀。电磁阀体内部部件不可分解维修。

（10）液压控制阀体

液压控制阀体放置在变速器阀体侧盖内部（图29），阀体上装有管路压力控制电磁阀、低速离合器阀、低速离合器蓄能器活塞、扭转减振器旁通离合器阀、高速离合器阀、高速离合器控制调节阀、压力释放阀、压力调节阀以及润滑调节阀等。液压控制阀体同样内部不可分解维修。

表2 变速器运行模式

图30 起动过程动力流示意图

图31 纯电动驱动模式动力流示意图

图32 低速驱动模式动力流示意图

图33 固定传动比驱动模式动力流示意图

2.5ET50变速器控制

变速器运行模式如表2所示。

（1）起动过程

起动过程如图30所示。此时动力流为：驱动电机（发电机）A——输入太阳轮——输入内齿圈——扭转减振器旁通离合器——发动机，从而起动发动机。

（2）纯电动模式

纯电动驱动模式如图31所示。此时动力流为：驱动电机（发电机）B——输出太阳轮——输出行星架——车轮。

（3）低速模式

低速驱动模式如图32所示，在低速模式下有2种动力传递方式。一种由驱动电机（发电机）B驱动车辆行驶，此时动力流为：驱动电机（发电机）B——输出太阳轮——输出行星架——车轮。另一种由发动机为高压电池组充电，此时动力流为：发动机——输入内齿圈——输入太阳轮——驱动电机（发电机）A——电源逆变器模块——高压电池组。

（4）固定传动比模式

固定传动比驱动模式如图33所示，在该模式下有3种动力传递方式。一种是发动机驱动车辆行驶，此时动力流为：发动机——输入内齿圈——输入行星架——车轮。第二种是驱动电机（发电机）B驱动车辆行驶，此时动力流为：驱动电机（发电机）B——输出太阳轮——输出行星架——车轮。第三种为再生能量回收，动力流为：车轮——输出行星架——输出太阳轮——驱动电机（发电机）B。

（5）高速模式

高速驱动模式如图34所示，在该模式下有2种动力传递方式。一种是由发动机和驱动电机（发动机）A共同驱动车辆行驶，其动力流有2路：一路发动机——输入内齿圈——输出行星架——车轮；另一路为驱动电机（发动机）A——输入太阳轮——输出行星架——车轮。

另一种动力传递是由驱动电机（发电机）A和B共同驱动车辆行驶，其动力流也有2路：一路是驱动电机（发电机）B——输出太阳轮——输出行星架——车轮；另一路是驱动电机（发电机）A——输出内齿圈——输出行星架——车轮。

图34 高速驱动模式动力流示意图

图35 高压部件及连接关系示意图

三、混合动力

全新君越30H全混动车型设计有高压电池组，通过电机和控制模块，由此实现发动机和电力驱动的最佳匹配。其基本控制策略为：起步和加速时通过电力辅助，以维持发动机最佳经济空燃比；减速和制动期间再生能量回收，有效回收车辆的惯性能量；停车怠速期间自动停机，以降低油耗和排放。下面就对全新君越30H全混动的混合动力系统高压部件的结构、原理以及控制方式进行简要的介绍。

图36 高压电池组组成

1.混合动力系统高压部件（图35）

全新一代君越30H全混动车型的高压部件及连接关系可以归纳为以下几点：首先是高压电池组——接触器——5ET50变速器（内部含PIM），用于驱动车辆；其次为高压电池组——接触器——空调压缩机，用于驱动空调压缩机；还有就是高压电池组——接触器——14 V电源模块（APM），这是用于为12 V蓄电池及车身电器供电。

图37 高压电池组

图38 混合动力控制模块2（HPCM2）

（1）高压电池组总成

高压电池组总成位于驾驶舱内，行李舱的前部，其主要功能为：存储电能；管理高压电池组充放电电量与技术状态；控制高压电池组对外电能输出的接通和关闭；与车辆其他模块实现通讯。

高压电池组总成由混合动力控制模块2（HPCM2）、接触盒总成、高压电池组与接口模块以及手动分离开关（MSD）等组成（图36）。

①高压电池组

高压电池组位于整个总成的下部，共由8个电池组模块串联而成，每个电池组模块又由10节锂离子片型电池串联。每节锂离子电池的电压为3.6 V，因此整个高压电池组的总电压为288 V。高压电池组的标称能量为1.5 kWh，总质量为46.8 kg（图37）。

图39 高压电池接口模块

图40 接触器盒总成

②混合动力控制模块2（HPCM2）

HPCM2位于高压电池组总成一端的上部，是整个混合动力系统的主控模块（图38）。其主要功能为：与高压电池接口模块通讯，获取电池温度和电压等信息；估算电池充电状态（SOC），管理电池的充放电和电量平衡；通过接触器盒控制高压电对外输出电路的接通与关闭。

③高压电池接口模块

高压电池接口模块位置如图39所示，每个电池组模块1个，共有8个。其主要功能是用于采集电池电压、温度信号并反馈给HPCM2。其与HPCM2之间采用串行数据通讯。

图41 接触器盒控制电路

图42 手动分离开关及其位置

图43 高压电池组的冷却

图44 电源逆变器模块

④接触器盒总成

接触器盒位于高压电池组总成的上部，靠近HPCM2（图40），主要由正极接触器、负极接触器、预充电继电器、预充电电阻、手动分离开关（含熔丝）和电流传感器等组成。HPCM2控制接触器部件，实现高压电池与外部用电设备电源接通。

HPCM2通过控制电路直接控制正负极接触器和预充电继电器（图41）。

⑤手动分离开关

手动分离开关安装在高压电池总成上方，8个电池组模块串联回路的中间（图42），其内部带有125 A熔丝和高压互锁回路。手动分离开关的作用就是用于断开高压蓄电池内部的串联回路。

维持合适的温度将提高电池充放电能力和使用寿命，全新君越30H全混动车型的高压电池组总成采用了风冷的方式对电池进行冷却（图43）。HPCM2采集电池组总成内温度传感器信号，并通过PWM信号控制鼓风电机的转速调节，从而实现对电池组总成的冷却控制。

图45 PIM结构示意图

图46 PIM诊断数据

（2）电源逆变器模块（PIM）

PIM也称驱动电机（发电机）逆变器模块，集成在5ET50变速器总成内部（图44），主要实现以下功能：控制变速器内电机的运转；交流与直流电的相互转换；与HPCM2进行通讯。

P I M主要由混合动力控制模块（HPCM）和电机控制模块构成（图45）。其中，HPCM与HPCM2通讯，用于控制电机的运行模式，并采集来自每个电机控制模块的自诊断信息。电机控制模块共有3个，分别对应3个电机，其内部有大功率控制电路，可以接受HPCM信号，控制对应电机转动方向、速度和输出扭矩。PIM的诊断数据如图46所示。

PIM采用的是水冷方式，使用去离子的DEX-COOL®冷却液。HPCM2通过PIM内温度和外温度传感器信息，调节12 V电子水泵的转速，实现对PIM模块的冷却（图47）。

图47 PIM冷却方式

图48 14 V电源模块

图49 混合动力系统网络连接

图50 高压互锁回路及位置

（3）14 V电源模块（APM）

14 V电源模块布置在高压电池组总成上部，用以替代传统汽车发电机功能，向12 V蓄电池和车身电器提供电能（图48）。14 V电源模块与高压电池组共用一套风冷系统。它不直接连接在GMLAN网络上，而是由ECM监控并管理模块的运行。

2.网络连接

与混合动力控制系统相关的3个主要模块，HPCM2同时连接在高速GMLAN和动力总成拓展GMLAN上；PIM则同时连接在高速GMLAN、动力总成拓展GMLAN和底盘拓展GMLAN上；而压缩机模块则连接在高速GMLAN（图49）。

3.系统安全设计

全新一代君越30H全混动车型在高压电路安全方面有着非常完善的设计。

（1）高压互锁回路

高压互锁回路是用于防止人员意外接触高压电路而导致触电，该回路设计在手动分离开关内（图50）。高压互锁回路由HPCM2模块监测低压封闭回路，当该回路断开时，HPCM2将控制接触器断开来切断高压电路（图51）。

图51 高压互锁回路原理图

（2）高压绝缘监测

全新君越30H 全混动车型的混合动力高压电路与车身是隔离绝缘。混合动力响应控制模块通过监测高压电路与车身之间的电阻或电压，来判断是否存在绝缘失败的情况。其检测方式有2种，分别为由PIM执行的被动绝缘监测和由HPCM2执行的主动绝缘监测。

对于被动绝缘监测，在PIM内部设计有用于持续监测正、负极高压线路绝缘状态的电路（图52）。在正常情况下，监测正、负极高压线路的电压分别为总电压的一半（图53a）。当高压线路中出现绝缘失效问题，例如负极出现搭铁情况（绝缘出现问题），此时监测到的负极电压为零，而正极电压为总电压（图53b）。被动被动绝缘监测数据可用故障诊断仪GDS查看PIM读取，当高于或低于正常值时，系统将设置对应的绝缘失效类故障码（图54）。