2018款凯迪拉克XT5轻混动新技术剖析（二）

2018-09-13保定商爱鹏

汽车维修技师 2018年4期

关键词：接触器电池组绝缘

保定/商爱鹏

当车辆低速或倒车行驶时，显示车辆周围环境，提高行车安全。视频可以记录在SD卡内，实现行车记录仪功能（有视频无声音）。系统由4个摄像头、视频处理模块、SD卡（槽）、显示屏等部件组成（如图20所示）。

┃ 图20 流媒体后视镜组成

系统存在一定的盲区。车辆的保养周期如表2所示，以里程数或时间为周期进行保养，以先到者为准。如遇恶劣工况，应缩短保养间隔。

当车辆12V蓄电池专电不足以驱动12V启动机来启动发动机时，可通过跨接启动功能给12V蓄电池充电。通过操作方向盘按钮可以启用跨接启动（如图21所示）。跨接启动时可以将高压电池内的电量经过降压后传递给12V蓄电池。

┃ 图21 跨接启动

表2 保养周期

如则要12V蓄电池电压过低，跨接启动无法启用，只能通过给12V蓄电池充电来启动发动机。驱动皮带保养更换时，需要通过EN-48932专用工具（如图22所示）压缩下部皮带张紧器，释放皮带张紧力。

┃ 图22 驱动皮带张紧器压缩专用工具

空调滤清器位于车内手套箱的后部，R134A制冷剂的容量为0.7kg，制冷剂滤网及干燥剂可单独更换（如图23所示）。有以下三种方法可对机油寿命进行复位（如图24所示）：

┃ 图23 空调系统保养

┃ 图24 机油寿命复位

1.使用GDS进行复位。

2.使用方向盘按钮配合仪表显示复位。

3.通过连踩3次加速踏板进行复位。

上海通用混合动力在原有发动机的基础上，增加高压电池储能系统，并通过发电机和控制模块，实现发动机和电力驱动的最佳匹配（如图25所示）。混合动力的优势有：

（1）起步或加速通过电力辅助，维持发动机最佳空燃比，不再像传统发动机那样通过加浓混合气的方式来实现。

（2）制动或减速期间再生能量回收，有效利用残余能量。在传统汽车上，此部分能量通过热能散发到了空气中或通过反拖发动机转化为发动机的动能。

（3）停车怠速期间自动停机，降低油耗和排放。

上海通用根据电池的容量与电力驱动的占比，将混合动力分为以下几种类型（如图26所示）：

◆ 传统动力

◆ 插电式混合动力

◆ 轻混合动力（Eassist）

◆ 增程式电动汽车（如雪佛兰沃兰达）

◆ 混合动力（如别克君越30H全混动、迈锐宝30H全混动）

◆纯电动汽车

凯迪拉克XT5 BAS3属于轻混合动力（Eassist）类型，其混合动力系统规格如图27、表3所示。BASHybrid混合动力是PIM将高压电池包的直流电逆变成高压三相交流电，MGU利用三相交流电产生转矩，通过驱动皮带，将转矩传递给发动机，协助发动机共同输出扭矩或者启动发动机。此能量流也可以逆向传递，实现高压电池放电（如图28所示）。

BAS-Hybrid系统工作时包括自动启停、短暂的纯电动、电力辅助、智能蓄电池充电、减速断油和制动能量回收等（如图29所示）。其中自动启停是系统电为重要的工作模式。自动启停系统的特点有：

◆车辆没有启停按钮

◆车辆没有电源稳压器

◆车辆没有加强型启动机

◆只有一个启动继电器

◆自动启停由MGU结合皮带来实现

BAS比传统能源车辆有着更多的启停条件：

┃ 图25 混合动力总成

┃ 图26 混合动力类型

┃ 图27 混合动力系统元件

表3 混合动力系统规格

┃ 图28 混合动力架构特点

┃ 图29 工作模式

┃ 图30 高压系统组成部件

┃ 图31 高压电池包

表4 高压电池包参数

◆高压电池包充电状态

◆高压电池组电压过低

◆高压电池包温度过低

◆高压电池组功率低

◆接触器断路

◆PIM温度过高

◆MGU温度过高

BAS高压系统部件包括高压电池包，内含HPCM2和接触器组件、PIM、MGU等部件（如图30所示）。高压电池包位于后排座椅后侧，后备箱前部（如图31、表4所示），主要实现以下功能：

◆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

◆与车辆其他模块通信

电池单元是电池包内最小的组件（如图32所示），XT5 BAS3电池单元采用锂作为材料，电池单元的标称电压为3.6V。锂电池因采用了镍、钴、锰等成分，具有更高的比容量，更长的使用寿命等优点。XT5 BAS3使用的是功率型的锂电池，因此电池的冷却相对于能量型的锂电池也要简单得多。从GDS2中数据流“电压数据2”可以读取每个电池单元的电压值。

┃ 图32 电池单元

每个电池组包含12个串联电池单元，每两个电池单元间有冷却通道隔板，电池单元顶部有膨胀气体通道，电池组上罩板下面有电路连接线束（如图33所示）。

每个电池组上表面安装一个接口模块（如图34所示），接口模块可以获取每个电池组的电压。每个电池组包含两个温度传感器，温度信号由接口模块接收。接口模块可以执行电池单元能量平衡操作。通过GDS2数据流“电压数据1”可以读取每个接口模块监测到的电池组电压。

HPCM2是混合动力系统的主控模块之一（如图35所示），主要管理高电压电池组，控制高压接触器的闭合和分离。HPCM2通过CAN线接收接口模块的信息，接口模块进行电池单元的能量平衡，监测高压电池包的电流，管理电池包的冷却，并进行绝缘失效监测等。

手动分离开关（如图36所示）用于连接和切断高压电池组内部回路。其内部含有一个125A的保险丝，并有高压互锁回路。安装的时候需要注意安装方向以及安装力度，避免损坏手动分离开关。

接触器盒（如图37所示）主要包括接触器（正极接触器/负极接触器/预充电接触器）、预充电电阻、电流传感器、保险丝、高压电缆接线端子。HPCM2是整个系统的主控模块，控制3个接触器的闭合与断开（如图38所示）。高压接通步骤为：

┃ 图33 电池组

┃ 图34 接口模块

┃图35 HPCM2

┃ 图36 手动分离开关

┃ 图37 接触器盒

┃ 图39 高压电池包冷却组件

┃图40 PIM

┃图41 HPCM

（1）点火开关ON。

（2）HPCM2闭合负极接触器。

（3）HPCM2闭合预充电继电器。

（4）HPCM2闭合正极接触器。

（5）HPCM2释放预充电继电器。

高压关闭步骤：

（1）点火开关OFF。

（2）HPCM2释放正负极接触器。

电池包采用风冷的形式，拆装时必须把所有的风口塑料件安装到位，避免电池冷却不均匀无法冷却（如图39所示）。PIM模块，即能量转换模块，安装在发动机舱内（如图40所示），主要实现如下功能：

（1）控制MGU的运转。

（2）交流电整流成直流电。

（3）直流电逆变成交流电。

（4）产生12V直流电。

（5）与HPCM2通信。

（6）水冷。

HPCM是混合动力系统的另外一个主控模块（如图41所示），监控混合动力的各系统参数，协调发动机和电力驱动的比例。电机控制模块控制电机的转速和功率扭矩，控制电机进行驱动和发电。14V电压模块接收低压系统参数信息，将86V高压直流电转换成接近于14.5V的低压直流电，替代14V发电机，最大功率1.8kW。

┃图42 MGU

MGU（如图42所示）是一个三相交流感应电机，也可以是一个86V交流发电机，可以是一个电力辅助电机，也可以是一个自动启停电机。发电功率可以达到12kW，驱动功率可以达到10kW。内置电机位置传感器，不可维修。电机的温度可以通过计算获得。

发动机和电机的转速传动比为3:1通过比较电机位置传感器和曲轴位置传感器来计算皮带的打滑量。高压部件冷却系统和发动机冷却系统共用一个水壶，其主要组成部件有PIM、水/气分离装置、冷却液温度传感器、散热器、水泵、MGU、水壶（如图43所示）。

高压互锁回路是一个由HPCM2监测的低压封闭回路（如图44所示），该信号是用于接触器控制的依据之一，防止人员意外触电。

┃ 图43 高压部件冷却

XT5 BAS3的高压互锁回路设计在手动分离开关内部（如图45所示），回路内的任意一节点断路，高压都将被禁用。混合动力高压系统应该与车身、车载低压系统隔离。混合动力控制模块通过监测高压回路之间以及与车身、低压系统之间的电阻或电压来判断是否存在绝缘失效。若监测到高压绝缘失效，将切断高压，并设置DTC。

XT5 BAS3设计有两种高压绝缘监测，分别为由HPCM高压部件执行的被动绝缘监测和由HPCM2执行的主动绝缘监测（如图46所示）。

在PIM内部设计有用于持续监测正、负极高压绝缘状态的电路（如图47所示），通过GDS2可以查看到PIM模块内实时监测的数值。

正常情况下监测到的正、负电压约为总电压的一半（如图48所示），高于或低于正常值，将设置高压系统相关故障码。主动绝缘监测用于监测高压电池内部高压系统。