2019款捷豹I-PACE纯电动汽车低压电气系统

计实

一、低压配电系统

1.低压（12V）系统概述

捷豹I-PACE纯电动汽车带有一个47Ah、420 CCA启动蓄电池和一个14Ah、200 CCA辅助蓄电池，两者均位于前舱中。在所有工作模式下，12V电源网络均由直流/直流（DC/DC）转换器提供支持。DC/DC转换器由高压（HV）蓄电池通过高压接线盒（HVJB）供电，然后它会将350V以上的电压降至约14V。在HV系统运行时，启动蓄电池和辅助蓄电池均由配电盒（PSDB）连接在电路中，二者均由DC/DC转换器进行充电。

低压（12V）系统部件如图1所示，双低压蓄电池系统由以下部件组成：

◆配电盒（PSDB）

◆车身控制模块/ 网关模块（BCM/GWM）总成

◆启动蓄电池

◆辅助蓄电池

◆蓄电池监测系统（BMS）控制模块

如果12V电源发生故障，辅助蓄电池将为以下12V部件提供备用电源，这将确保在启动蓄电池系统发生全面故障的情况下车辆可安全地停车：

◆前EDU 中的驻车/棘爪模块和锁定执行器

◆制动助力器模块（BBM）

◆前逆变器

BCM/GWM包括控制双12V蓄电池系统部件和智能电源管理系统（IPMS）所需的软件。BCM/GWM总成监测12V蓄电池系统部件，并且还能存储相关的故障码（DTC）。BMS是安装在启动蓄电池负极端子上的一个模块，用于向GWM提供蓄电池状态信息。BMS软件包含在BMS控制模块中，并通过局域互联网络（LIN）总线与智能电源管理系统（IPMS）进行通信。IPMS使用来自BMS和PSDB的信息来确定两个蓄电池的状态。

车上有多个接线盒，将诸多电路连接至主电源。启动蓄电池通过电源电缆为蓄电池接线盒（BJB）提供电源。BJB位于前舱内，其中含有多个保险丝，包括大保险丝：

┃图1 低压（12V）系统部件

◆蓄电池接线盒（450A）

◆后保险丝盒（150A）

◆前舱左侧保险丝盒（175A）

◆前舱右侧保险丝盒（250A）

◆直流-直流转换器（250A）

2.直流/直流（DC/DC）转换器工作逻辑

直流/直流（DC/DC）转换器位于前舱中，如图2所示。DC/DC转换器由电动车（EV）蓄电池供电。 DC/DC转换器将来自EV蓄电池的高压（HV）直流（DC）电源转换成 14V直流电，供所有12V车辆系统和启动蓄电池、辅助蓄电池供电。处于电源模式0 时，启动蓄电池内的荷电状态将被记录。该值随后用于监测充电状态。蓄电池监测系统（BMS） 控制模块将会监测启动蓄电池的荷电状态。如果启动蓄电池荷电状态的降幅超过5%，则BMS会通过LIN电路向GWM发送一个唤醒信号，GWM 将会通过HS CAN电源模式0总线与DC/DC转换器进行通信，将会唤醒 DC/DC转换器，以便为启动蓄电池充电。达到预定值后，BMS将会通知GWM，然后DC/DC转换器将被关闭。使用LIN 通信是为了防止通过HS CAN系统唤醒其他系统。这就允许DC/DC转换器始终维持12V蓄电池的电量。PSDB电路的使用确保了12V辅助蓄电池绝不会在低电量下运行。这一点至关重要，因为该蓄电池充当BBM、驻车锁棘爪和前逆变器的备用安全装置。DC/DC转换器有2个电子驱动冷却液连接以提供冷却。电子驱动冷却液的流量由PCM进行控制。PCM控制电子驱动冷却液泵，以根据冷却要求调节电子驱动冷却液的流量。小心：对于需要断开12V启动蓄电池的任何程序，例如安全气囊拆卸，必须要遵循12V断电程序。

┃图2 直流-直流（DC/DC）转换器

3.配电盒（PSDB）

配电盒（PSDB）位于前舱的右侧，在启动蓄电池的后方，如图3所示。PSDB 包含两排金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。MOSFET 由车身控制模块/网关模块（BCM/GWM）激活，以进行以下控制：

1.配电盒（PSDB） 2.与蓄电池接线盒（BJB）的连接3.连接至辅助蓄电池 4.接线线束连接

◆ 将车辆12V 电气负载在启动蓄电池和辅助蓄电池之间切换

◆为辅助蓄电池充电

PSDB 包含一个微控制器，它通过局域互联网络（LIN）总线接收来自 BCM/GWM的命令。PSDB根据 BCM/GWM命令，连接或断开启动蓄电池或辅助蓄电池与车辆12V电气负荷的连接。在PSDB和BCM/GWM之间也有一条诊断线，用于检测PSDB的故障。

配电盒（PSDB）工作逻辑框图如图4所示。配电盒（PSDB）控制启动蓄电池和辅助蓄电池之间的12V连接。PSDB 的操作由GWM 通过LIN总线连接进行控制。PSDB 的作用是确保在系统电源中断时前逆变器以及BBM 和驻车锁总成等安全关键部件处始终存在电源。当车辆插接电源并进行充电时，两个12V蓄电池均接收电力。

┃图4 配电盒（PSDB）工作逻辑框图

PSDB 包含一个微控制器，它通过局域互联网络（LIN）总线连接接收来自BCM/GWM总成的指令。PSDB根据BCM/GWM总成的指令连接或断开辅助蓄电池至车辆负载的供电。共有两种工作模式，一种是正常工作模式，此时所有12V负载和蓄电池都连接至DC/DC转换器；另一种模式是网络故障模式。该模式用于防止辅助蓄电池出现大电流耗电或短路状况，以便保留备用负载的功能。BCM/GWM总成和PSDB之间有一个诊断连接，用于检测PSDB的故障。

注意：在运输模式下，软件将会禁用PSDB的功能以确保没有负载可以消耗HV蓄电池的电量。作为交车前检查（PDI）的组成部分，必须解除车辆的运输模式。使用Jaguar LandRover认可的诊断工具可以完成此工作。

4.静态电流控制模块（QCCM）

静态电流是指电路中的一组电气部件在电路通电但未处于工作状态时消耗的来自电源的电流的术语，这被称为电源模式0。静态电流控制模块（QCCM）位于行李箱内右后尾部，如图5所示。QCCM用于防止12V启动蓄电池过度放电。QCCM由安装在GWM中的IPMS进行控制。在检测到多余的静态电流状况时，IPMS可控制QCCM断开不必要的负载。

┃图5 静态电流控制模块（QCCM）

如果检测到低电压状态，则BMS控制模块可以请求关闭信息娱乐等系统，以维持启动蓄电池电量。BMS控制模块在LIN总线上向BCM/GWM发送一个电源断开信号。然后BCM/GWM通过LIN总线将信号发送至静态电流控制模块（QCCM），以打开QCCM内部继电器。当QCCM继电器打开时，从启动蓄电池至非关键控制模块的电源将被中断。非关键控制模块是指与信息娱乐系统以及气候控制系统相关的任何模块。

5.蓄电池监测系统（BMS）

BMS模块安装在启动蓄电池负极端子上，该端子位于前舱中，如图6所示。BMS控制模块直接接收来自启动蓄电池正极端子的12V电源，并且测量启动蓄电池的电流、电压和温度。通过LIN总线连接，这些测量值被发送至GWM总成，进而影响DC/DC转换器的输出。BMS控制模块故障码（DTC）存储在GWM总成中，可用于帮助诊断BMS 故障。可使用JaguarLand Rover 认可的诊断设备读取这些DTC。BMS、QCCM、PSDB控制框图如图7所示。

┃图6 蓄电池监测系统（BMS）

┃图7 BMS、QCCM、PSDB控制框图

二、车载网络

1.概述

I-PACE车载网络图如图8所示（英文缩写说明如表1～5所示），车辆上可用的通信网络包括：

◆高速（HS）CAN 底盘系统总线

◆高速（HS）CAN 车身系统总线

◆高速（H S）C A N 人机接口（HMI）系统总线

◆高速（HS）CAN 电源模式零系统总线

◆FlexRay

◆局域互联网络（LIN）

◆专用总线

2.各网络总线简要说明

本车使用了高速（H S）控制器局域网（CAN）结构和超高速FlexRay通信网络。高速网络包括：

┃图8 车载网络拓扑图

（1）高速（HS）控制器局域网（CAN）-车身：包含了与车辆安全和乘客便利性有关的模块。

（2）高速（HS）控制器局域网（CAN）-底盘：包含了提供底盘/车辆动态控制功能以及驾驶员辅助系统和安全功能的所有模块。

（3）高速（HS）控制器局域网（CAN）-舒适系统：为舒适度和控制、信息娱乐以及驾驶员信息功能提供支持的主通信功能。

（4）高速（HS）控制器局域网（CAN）-电源模式0：这是一个电源管理网络，可在车辆钥匙处于关闭位置时为需要通信的车辆交互功能提供支持（电源模式零通信）。

（5）FlexRay：动力总成系统功能已从先前的高速（HS）控制器局域网（CAN）动力总成系统网络迁移出来，以提高通信能力。

（6）诊断：身控制模块（BCM）和网关模块（GWM）整合到一个模块中。诊断插座使用OBD CAN与网关模块保持直接连接。诊断插座也使用BroadR-Reach®（以太网）在车身控制模块和Jaguar Land Rover 认可的诊断设备之间进行通信。

表1 HS CAN - 车身（拓扑图注A）

表2 HS CAN - 电源模式0（拓扑图注B）

表3 HS CAN - 舒适（拓扑图注C）

表4 HS CAN - 底盘（拓扑图注D，图中部件没画完整）

表5 FlexRay（拓扑图注E）

3.FlexRay

FlexRay 网络如图9 所示，它是一个串行通信系统，允许在安全/关键型系统的模块之间交换数据。它提供了可容错的实时通信通道，其工作速度高达10Mbit/s。FlexRay 拓扑主要按“星形”配置进行排列，其中所有模块都具有专门的分支连接到车身控制模块/网关模块总成（BCM/GWM）。

┃图9 FlexRay网络图