别克纯电动车VELITE6新技术剖析(一)

◆文/河北 商爱朋

VELITE6是上汽通用全新量产新能源车，纯电力驱动，零排放，是别克品牌新能源车的标志性车型，定位为多功能型轿车。此车型在外观、动力、电气及信息互联上与传统燃油车型大有不同。VELITE6的续航里程约为300km，最高时速为150km/h，0-100km/h加速时间为12.2s、最大爬坡度为30%。

一、系统详解

1.高压系统

(1)电池包与电机

①电池包与电机简介

VELITE6电池包和电机的主要参数如图1所示。电池包为大容量三元锂离子电池包，采用高能量密度的镍钴锰三元材料，冷却方式为直接风冷，具备严密的电池能量和安全监控。电机为高效率、宽调速范围的三相交流电机，输出功率大、反应速度快。使用高效冷却液系统进行冷却，并支持制动能量回收。

②充电

快充：为车辆进行直流快速充电前需要先确认充电接口是否匹配，充电线必须短于10m，给车辆进行直流充电(图2)的步骤如下。

• 挂入P挡，启动电子驻车制动，关闭车辆；

• 打开直流充电口门，若天冷，此处可能结冰；

图2 直流快速充电

• 插入直流充电插头，确保连接牢固；

• 按照充电桩的步骤给车辆充电；

• 确保仪表板顶部的充电指示灯点亮，并发出提示声。

当车辆充满电后，充电桩仍会有电量输出。这可以确保电池包处于最佳工作温度，使续航里程最大化。充电结束后取出充电插头时，确认充电插头从车辆充电接口上解锁，充电到80%需要40min。

慢充：在交流慢速充电时，同样也需要先确认充电接口、线缆是否匹配良好。具体步骤如下。

• 挂 P挡，启用驻车制动，关闭车辆，选择充电电流；

图1 VELITE6电池包和电机的主要参数

图3 交流慢速充电

• 打开车辆右侧前方的交流充电口门；

• 打开行李箱门，拆开载物地毯并取出充电枪(图3)；

• 将充电枪插头插入电气插座，不得使用延长线；

• 将充电枪插入充电口中，确认充电灯点亮并有提示音；

• 用遥控钥匙为车辆上锁，同时启用充电枪锁止机构；

• 在充电结束后使用遥控钥匙解锁车辆以解除充电枪锁止机构。

使用交流充电，充到100%需要6h。

图4 充电状态指示灯

图5 12V低压电源中心

图7 驱动电机

交流充电指示灯位于仪表板上方，和防盗灯做成一体。充电指示灯共有三种工作状态(图4)。即便高压电池包电量充足，如果环境温度低于0℃或高于32℃，须将车辆连接到充电桩进行充电，这样可以最大限度地延长高压电池包的使用寿命。12V蓄电池位于行李箱左后部，高压系统的14V辅助电源模块可向12V蓄电池充电。全车12V车身电气系统共有两个电源中心(图5)，即发动机舱熔丝盒和仪表板熔丝盒。

(2)高压电驱单元

高压电驱单元是别克VELITE6的核心动力部件，位于车辆的前机舱内，高压电驱单元主要包括电机控制模块、驱动电机和减速器三个部件(图6)。驱动电机为三相交流永磁同步电动机，受电机控制模块的控制，为车辆提供动力，其详细性能参数如图7表格所示。电机控制模块(PEB)外壳为铸铝，可将高压直流电转换成3相交流电，也可将3相交流电转换为高压直流电。电机控制模块由高压部件冷却系统的冷却液进行冷却，是动力总成运行的主控制器。可决定工作模式，如驱动电机或再生制动。其主要性能参数如图8所示。VELITE6采用针对纯电动车开发的单级减速器(图9)，恰到好处的减速比不仅起到了减速增扭的作用，降低电机功率需求，同时也带来完全不同于传统燃油车的驾驶平顺性。减速器通过减速和减速机构将动力传递给车轮，带有机械式的P挡锁止机构，可实现P、R、N、D共4个挡位。减速器内部的主要部件包括输入轴、输出轴和差速器(图10)。电机控制模块与驱动电机做为总成一起进行维修，减速器内部和油封可以单独进行维修(图11)。

图6 高压电驱单元

图8 电机控制模块

图9 减速器

图10 减速器内部结构

图11 电驱单元维修策略

(3)高电压控制系统

高电压控制系统部件示意图如图12所示。如图13所示的充电器只能通过交流充电口为车辆充电，并通过4个状态指示灯来指示充电的状态。车辆上只有两个充电接口，分别是直流快充接口和交流慢充接口，可以通过仪表台上的充电状态指示灯来掌握充电状态(图14)。整车控制模块位于中央扶手正下方地板上(图15)，主要功能有：启动功能及低压电管理、驾驶模式选择、制动能量回收、巡航控制、热管理、仪表及挡位控制、电动相关仪表显示等。整车控制模块的控制框图如图16所示。

(4)高压配电盒

图12 高压控制系统部件示意图

图13 交流充电

图14 充电口

图15 整车控制模块

高压配电盒位于车辆前舱右侧(图17)，主要功能有在驱动模式下，将电池包的电能传递给14V辅助电源模块、高压加热模块、高压空调压缩机、电机控制模块；在直流快充充电模式下，将直流电传递给电池包，对电池包进行充电。高压配电盒包括10个高压接口和一个低压接口(图18)。14V辅助电源模块位于车辆前舱右侧，高压配电盒下方(图19)。14V辅助电源模块是一个能取代传统车辆上发电机的电子装置，能够将高压配电盒分配过来的高压直流电转换成低压12V直流电，以便为附件电气运行供电。14V辅助电源模块能够提供电流高达150A的12V直流电，通过高压冷却系统进行冷却。14V辅助电源模块具有较高的输入电压范围效率和输出电压精度，其主要功能参数如图20表格所示。

图16 整车控制模块的控制框图

图17 高压配电装置

图18 高压配电盒

图19 14V辅助电源模块

图20 性能参数

(5)车载充电机

车载充电机位于车辆前舱左前侧(图21)，在使用交流充电接口给车辆充电时，车载充电机能够将交流充电口接入的220V交流电能转换成350V的直流高压电能并传递给电池包，从而实现电池包充电。车载充电机在工作时通过高压冷却系统进行冷却。

图21 车载充电机

(6)高压电缆高压电缆(图22)是电力传输的载体，用于连接各高压用电设备并传输电能。其特点是具有橘黄色外皮或标签，部分电缆内有编织屏蔽线，使用了3mm2、25 mm2、50 mm2等不同尺寸的电缆，部分电缆内有互锁电路。VELITE6高压电缆主要包括如图23所示的5部分。驾驶时的动力流如图24所示。直流快充时的动力流如图25所示。

(7)电池包控制模块

图22 高压电缆

图23 高压电缆主要组成

图24 驱动时的动力流

图25 直流快充动力流

电池包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判断是否存在高压绝缘失效(图26)。一旦高压绝缘监测失败将切断高压，并设置故障码，防止人员触电。高压互锁回路是由电池包控制模块监测的一个低压封闭回路，用于防止人员意外接触高压触电。高压互锁部件主要包括电池包模块、14V辅助电池模块、电机控制模块、驱动电机、高压加热器模块、高压空调压缩机、高压配电盒、手动维修开关(MSD)。在一些高压部件上，安装了与车身搭铁相连的等电位线(如图27)，当高压部件壳体发生漏电时能够使高压电相对车身搭铁在同一电位而不形成电位差，从而起到防止触电的作用。

图26 绝缘监测

图27 等电位线