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E5电源系统组成与其他纯电动汽车相同

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:E5的电源系统与其他纯电动汽车电源系统结构一样,主要由动力电池、电池管理系统、充电系统、电池冷却系统以及辅助电源低压铁电池等组成,如图3-37所示。E5的充电系统主要由车载充电机、高压配电盒、DC-DC变换器、充电口、动力电池和电池管理器组成。其中,充电系统中的车载充电机、高压配电盒、DC-DC变换器与电机电源系统的电机控制器和漏电传感器共同组成了高压控制总成。

E5电源系统组成与其他纯电动汽车相同

E5的电源系统与其他纯电动汽车电源系统结构一样,主要由动力电池、电池管理系统、充电系统、电池冷却系统以及辅助电源低压铁电池等组成,如图3-37所示。其作用与其他纯电动汽车电源系统一样,主要为驱动电机提供电源,并监测和控制电源系统的供电和充电,使动力电池始终处于最佳的工作状态。

图3-37 比亚迪E5电源系统组成

(一)动力电池

E5采用的是磷酸锂电池,这是一种用磷酸铁锂材料做电池正极、石墨做电池负极、聚乙烯聚丙烯材料制成的隔膜板、有机溶剂和锂盐制作的对人体组织具有腐蚀性的锂离子电解质、金属材料密封外壳的锂离子电池。E5的动力电池位于整车底板下面,如图3-38所示。

图3-38 比亚迪E5动力电池位置

磷酸铁锂电池的单体电池标称电压是3.2V,充电终止时的最高电压为3.6V,最大放电的电压为2.0V。E5的动力电池的额定电压约633.6V,额定容量75A·h,总电量42.47kW·h,能提供综合工况下250~300km的续航里程,其具体参数见表3-6。

表3-6 E5动力电池参数

1.比亚迪E5动力电池组

E5的动力电池也是由动力电池组、动力电池箱体、动力电池辅助装置和高压维修开关构成,如图3-39所示。

图3-39 比亚迪E5动力电池组成

(1)动力电池组。

E5的动力电池组由13个电池模组串联组成,动力电池的高压接口在1号电池模组负极、13号电池模组正极;1号、2号、11号、12号、13号电池模组在动力电池前端;3号电池模组在动力电池中端,4号、5号、6号、7号、8号、9号、10号电池模组在动力电池后端,如图3-40所示。

图3-40 比亚迪E5动力电池组的布置

(2)动力电池箱体。

E5动力电池的动力电池箱同样是由动力电池箱密封盖(上盖)和下托盘组成,它可以切断动力电池内部的高压电路,具有承载和保护动力电池组及内部电气元件的作用。

(3)动力电池辅助装置。

E5动力电池的辅助装置主要有动力连接片、连接电缆密封条和电池管理系统的电池采样线,如图3-41所示。电池采样线是电池管理系统的信息采集装置,它可以采集动力电池的状态信息;动力连接片和连接电缆是动力电池内部的动力电池模块和动力电子模组之间的连接元件,主要是将电池模块和电池模组串联或并联组成动力电池组;密封条是动力电池的内部密封装置,可以密封动力电池箱托盘和密封盖。

图3-41 比亚迪E5动力电池辅助装置

(4)高压维修开关。

E5的高压维修开关位于中控台储物箱下部动力电池的上面,如图3-42所示,其用于切断动力电池内部的高压电路,防止发生触电事故,驾驶者一般接触不到,仅供专业人员检修时使用。

图3-42 高压维修开关位置

2.比亚迪E5动力电池特征

E5的动力电池通过几十颗螺栓密封胶机械方式与托盘连接在一起,其最重要的外部特征是动力电池组上带有一个2芯高电压接口,动力电池组通过该接口与高电压车载网络连接,如图3-43所示。

图3-43 芯高压接口

(二)电池管理系统

E5采用分布式电池管理系统,主要由1个电池管理控制器(BMC)、13个电池信息采集器和1套电池采样线构成,如图3-44所示。电池管理控制器的主要功能有充放电管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、SOC/SOH计算、自检以及通信功能等。电池信息采集器的主要功能有电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。动力电池采样线的主要功能是连接电池管理控制器和电池信息采集器,实现二者之间的通信及信息交换。

图3-44 电池管理系统构成

E5的动力电池管理器作为监控动力电池组、保证电池组正常工作的监控单元,其位于前机舱内高压电控后部,如图3-45所示。它的作用是保证每节串联电池的电压、电流、温度数据等各项性能指标一致。

图3-45 电池管理控制器位置

(三)充电系统

E5充电系统与其他纯电动汽车充电系统的作用一样,其主要用于给动力电池补充电能,并满足不同应用情况下的充电需求,从而保证电源系统具有持续的能源带动汽车行驶。E5的充电系统主要由车载充电机、高压配电盒、DC-DC变换器、充电口、动力电池和电池管理器组成。其中,充电系统中的车载充电机、高压配电盒、DC-DC变换器与电机电源系统的电机控制器和漏电传感器共同组成了高压控制总成。因此,E5的充电系统也可以说是由高压电控总成、电池管理器、充电口和动力电池组成的,如图3-46所示。

图3-46 充电系统组成(www.xing528.com)

E5的充电口隐藏在中央格栅后面,如图3-47所示,接口上部有照明灯,可以提供足够的光线。E5有两种充电方式,即交流充电(左侧)和直流充电(右侧),相应的汽车上有交流充电和直流充电两个充电系统。

图3-47 充电口位置

1.交流充电系统

交流充电主要是通过交流充电桩、壁挂式充电盒以及家用供电插座接入交流充电口,通过高压电控总成中的车载充电机将220V交流电转换为220V直流电,之后利用高压电控总成中的DC-DC变换器将220V直流电转换成650V高压直流电给动力电池充电。由于这种充电方式的充电时间相较直流充电方式较长,所以也称为慢充充电系统。

交流(慢充)充电系统主要是由车载充电机、交流(慢充)充电口、交流充电桩等部件构成,其中车载充电机和交流(慢充)充电口在项目三任务一中有所阐述,这里不再赘述。

车载充电机工作过程需协调电池管理器(BMS)等部件进行充电综合管理,由BMS通过CAN通信控制车载充电机的工作状态,当监测到车载充电机温度高于75°C时,充电机的输出电流变小;若温度高于80°C,车载充电机将切断供电,停止电能输出。另外,电池管理系统为车载充电机提供过压、欠压、过流、欠流等多种保护措施,若充电系统出现异常,电池管理系统会及时采取应对措施,甚至切断供电。

交流充电桩采用传导方式为安装有车载充电机的电动汽车提供交流电能,其具有人机操作界面和交流充电接口,以及具备相应测量保护功能的专用装置,如图3-48所示。

交流充电桩可应用在各种大、中、小型电动汽车充电站中,其充电功率低,输出电流小,因而充电时间较长,但对动力电池的损伤较小,可充分利用低谷时间段充电。

电动汽车与交流充电桩有2种连接方式:一种是与交流充电桩连接在一起的慢充充电枪;另一种是随车标配的交流充电桩慢速充电线

2.直流充电系统

直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给动力电池充电。这种充电系统实现了对动力电池快速高效的充电,所以也被称为直流(快充)充电系统。直流(快充)充电系统关系到电池组的使用寿命和充电时间,充电时还要考虑安全合理地进行电能补充,以及充电桩对各种动力电池的适用性,尽量将对充电电池的危害降到最低,以提高动力电池的使用寿命,降低汽车的使用成本。

E5的直流(快充)充电系统主要由快充充电口、快充充电桩、快充充电枪等部件构成。

快充充电桩一般安装在大型充电站内,以三相四线制的方式连接电网,使用380V的工业用电为电动汽车充电。其特点是输出的功率和电流较大,半小时即可充80%的电。

(四)电池冷却系统

E5的电池冷却系统主要用于调节动力电池的工作温度,在纯电动汽车工作时,使动力电池的工作温度位于正常温度范围以内。E5的动力电池采用水冷方式进行冷却,主要由电池冷却控制系统和电池冷却循环系统组成。电池冷却控制系统主要由温度传感器、电池控制器、高压电控总成组成。电池冷却循环系统由储液罐、电池PTC、电动水泵、电池冷却系统热交换器、动力电池组成。电池冷却系统热交换器和电池PTC是专门为调节电池冷却系统中冷却液的温度而设置的,是一套独立的冷却系统。热交换器的作用是吸收电池冷却系统的热量,而电池PTC是在启动前期加热电池冷却系统冷却液,使动力电池在纯电动汽车起步时具有良好的供电性能。

图3-48 交流充电桩

当E5需要工作时,电池管理器根据接收到的温度传感器、上电开关等信号,进行比较分析,得出电池PTC需要加热的结论,之后发出指令给高压电控总成,高压电控总成中的配电盒将电池PTC的电路接通,加热电池冷却系统冷却液温度。当上电预检正常时,电池管理器控制电动水泵工作,使冷却液在电池冷却循环系统流动,流动的冷却液经过动力电池,从而使动力电池逐步加热至工作温度。

在E5运行过程中,电池管理器将接收到的温度传感器信号进行比较分析,得出电池工作温度偏高,需要降低动力电池工作温度的结论时,电池管理器会发出指令给高压电控总成,高压电控总成中的配电盒控制热交换器和电动水泵的工作,在电动水泵的作用下,经散热之后的冷却液进入到高压电池包对其进行冷却。冷却过程中,若冷却液不足则由储液罐进行补偿,并且部分高温冷却液以水蒸气形式返回储液罐以平衡整个管路系统的压力

(五)辅助电源低压铁电池

E5的低压辅助电源低压铁电池,其位于前机舱内左侧,如图3-49所示。E5的低压铁电池是启动型铁电池,这种电池电压在7.5V以下时,不可以直接使用外搭接蓄电池搭火,需更换低压铁电池。

图3-49 低压辅助电源低压铁电池位置

纯电池的主要作用是供电、保护、检测和智能充电,具体如下:

(1)供电。

对于电气系统来说,在未进入过放保护或者超低功耗情况下,铁电池都是电气设备的常用供电电源。当发电机和DC-DC输出不足时,由铁电池辅助向用电设备供电。

(2)保护。

铁电池还可以吸收电路中的瞬时过电压,保持汽车电器系统电压的稳定,保护电子元件。

(3)监测。

铁电池有电压、电流和温度监测功能,存在异常状态会触发故障报警功能,当铁电池故障报警时,仪表上故障指示灯点亮(常亮),同时显示“请检查低压电池系统”。

(4)智能充电。

当铁电池电量偏低时(最低单节电池电压低于3.2V、SOC40%),控制智能充电继电器吸合并同时发出智能充电请求给动力电池BMS,动力电池BMS监测满足智能充电条件后,控制高压配电箱主吸合器工作并通过DC-DC放电给铁电池充电。

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