全新一代君越30H全混動車型技術(shù)亮點(diǎn)解讀（下）

文：于長明

全新一代君越30H全混動車型技術(shù)亮點(diǎn)解讀（下）

文：于長明

圖25 電機(jī)位置傳感器

圖26 電機(jī)位置傳感器工作原理示意圖

（7）電機(jī)位置傳感器

電機(jī)位置傳感器（圖25）位于每個電機(jī)轉(zhuǎn)子處，其作用是監(jiān)測每個電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置、轉(zhuǎn)動方向以及轉(zhuǎn)速。每個傳感器內(nèi)包含1組主動線圈、2組信號線圈和1個形狀不規(guī)則的信號發(fā)生輪。

電機(jī)位置傳感器由電機(jī)控制模塊控制。電源逆變器模塊向傳感器主動線圈提供一個5 V 的10 kHz勵磁信號，此信號在兩組信號線圈和信號發(fā)生輪處產(chǎn)生磁場。信號輪的不同位置將會在信號線圈中產(chǎn)生出不同的感應(yīng)磁場，模塊通過比較兩組信號電壓來確定電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)動方向（圖26）。

（8）輸出轉(zhuǎn)速傳感器

輸出轉(zhuǎn)速傳感器（圖27）安裝在驅(qū)動電機(jī)B的殼體上，用以監(jiān)測輸出齒輪的轉(zhuǎn)速和方向。其內(nèi)部有2組傳感器元件，二者相差半個齒，通過檢測信號先后，來判斷車輛運(yùn)行方向。

圖27 輸出轉(zhuǎn)速傳感器

圖28 電磁閥體

圖29 液壓控制閥體

（9）電磁閥體

電磁閥體放置在變速器閥體側(cè)蓋內(nèi)部（圖28），上面裝有變速器油溫傳感器和4個壓力控制電磁閥。電磁閥體內(nèi)部部件不可分解維修。

（10）液壓控制閥體

液壓控制閥體放置在變速器閥體側(cè)蓋內(nèi)部（圖29），閥體上裝有管路壓力控制電磁閥、低速離合器閥、低速離合器蓄能器活塞、扭轉(zhuǎn)減振器旁通離合器閥、高速離合器閥、高速離合器控制調(diào)節(jié)閥、壓力釋放閥、壓力調(diào)節(jié)閥以及潤滑調(diào)節(jié)閥等。液壓控制閥體同樣內(nèi)部不可分解維修。

表2 變速器運(yùn)行模式

圖30 起動過程動力流示意圖

圖31 純電動驅(qū)動模式動力流示意圖

圖32 低速驅(qū)動模式動力流示意圖

圖33 固定傳動比驅(qū)動模式動力流示意圖

2.5ET50變速器控制

變速器運(yùn)行模式如表2所示。

（1）起動過程

起動過程如圖30所示。此時動力流為：驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A——輸入太陽輪——輸入內(nèi)齒圈——扭轉(zhuǎn)減振器旁通離合器——發(fā)動機(jī)，從而起動發(fā)動機(jī)。

（2）純電動模式

純電動驅(qū)動模式如圖31所示。此時動力流為：驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B——輸出太陽輪——輸出行星架——車輪。

（3）低速模式

低速驅(qū)動模式如圖32所示，在低速模式下有2種動力傳遞方式。一種由驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B驅(qū)動車輛行駛，此時動力流為：驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B——輸出太陽輪——輸出行星架——車輪。另一種由發(fā)動機(jī)為高壓電池組充電，此時動力流為：發(fā)動機(jī)——輸入內(nèi)齒圈——輸入太陽輪——驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A——電源逆變器模塊——高壓電池組。

（4）固定傳動比模式

固定傳動比驅(qū)動模式如圖33所示，在該模式下有3種動力傳遞方式。一種是發(fā)動機(jī)驅(qū)動車輛行駛，此時動力流為：發(fā)動機(jī)——輸入內(nèi)齒圈——輸入行星架——車輪。第二種是驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B驅(qū)動車輛行駛，此時動力流為：驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B——輸出太陽輪——輸出行星架——車輪。第三種為再生能量回收，動力流為：車輪——輸出行星架——輸出太陽輪——驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B。

（5）高速模式

高速驅(qū)動模式如圖34所示，在該模式下有2種動力傳遞方式。一種是由發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)（發(fā)動機(jī)）A共同驅(qū)動車輛行駛，其動力流有2路：一路發(fā)動機(jī)——輸入內(nèi)齒圈——輸出行星架——車輪；另一路為驅(qū)動電機(jī)（發(fā)動機(jī)）A——輸入太陽輪——輸出行星架——車輪。

另一種動力傳遞是由驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A和B共同驅(qū)動車輛行駛，其動力流也有2路：一路是驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）B——輸出太陽輪——輸出行星架——車輪；另一路是驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）A——輸出內(nèi)齒圈——輸出行星架——車輪。

圖34 高速驅(qū)動模式動力流示意圖

圖35 高壓部件及連接關(guān)系示意圖

三、混合動力

全新君越30H全混動車型設(shè)計(jì)有高壓電池組，通過電機(jī)和控制模塊，由此實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)和電力驅(qū)動的最佳匹配。其基本控制策略為：起步和加速時通過電力輔助，以維持發(fā)動機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)空燃比；減速和制動期間再生能量回收，有效回收車輛的慣性能量；停車怠速期間自動停機(jī)，以降低油耗和排放。下面就對全新君越30H全混動的混合動力系統(tǒng)高壓部件的結(jié)構(gòu)、原理以及控制方式進(jìn)行簡要的介紹。

圖36 高壓電池組組成

1.混合動力系統(tǒng)高壓部件（圖35）

全新一代君越30H全混動車型的高壓部件及連接關(guān)系可以歸納為以下幾點(diǎn)：首先是高壓電池組——接觸器——5ET50變速器（內(nèi)部含PIM），用于驅(qū)動車輛；其次為高壓電池組——接觸器——空調(diào)壓縮機(jī)，用于驅(qū)動空調(diào)壓縮機(jī)；還有就是高壓電池組——接觸器——14 V電源模塊（APM），這是用于為12 V蓄電池及車身電器供電。

圖37 高壓電池組

圖38 混合動力控制模塊2（HPCM2）

（1）高壓電池組總成

高壓電池組總成位于駕駛艙內(nèi)，行李艙的前部，其主要功能為：存儲電能；管理高壓電池組充放電電量與技術(shù)狀態(tài)；控制高壓電池組對外電能輸出的接通和關(guān)閉；與車輛其他模塊實(shí)現(xiàn)通訊。

高壓電池組總成由混合動力控制模塊2（HPCM2）、接觸盒總成、高壓電池組與接口模塊以及手動分離開關(guān)（MSD）等組成（圖36）。

①高壓電池組

高壓電池組位于整個總成的下部，共由8個電池組模塊串聯(lián)而成，每個電池組模塊又由10節(jié)鋰離子片型電池串聯(lián)。每節(jié)鋰離子電池的電壓為3.6 V，因此整個高壓電池組的總電壓為288 V。高壓電池組的標(biāo)稱能量為1.5 kWh，總質(zhì)量為46.8 kg（圖37）。

圖39 高壓電池接口模塊

圖40 接觸器盒總成

②混合動力控制模塊2（HPCM2）

HPCM2位于高壓電池組總成一端的上部，是整個混合動力系統(tǒng)的主控模塊（圖38）。其主要功能為：與高壓電池接口模塊通訊，獲取電池溫度和電壓等信息；估算電池充電狀態(tài)（SOC），管理電池的充放電和電量平衡；通過接觸器盒控制高壓電對外輸出電路的接通與關(guān)閉。

③高壓電池接口模塊

高壓電池接口模塊位置如圖39所示，每個電池組模塊1個，共有8個。其主要功能是用于采集電池電壓、溫度信號并反饋給HPCM2。其與HPCM2之間采用串行數(shù)據(jù)通訊。

圖41 接觸器盒控制電路

圖42 手動分離開關(guān)及其位置

圖43 高壓電池組的冷卻

圖44 電源逆變器模塊

④接觸器盒總成

接觸器盒位于高壓電池組總成的上部，靠近HPCM2（圖40），主要由正極接觸器、負(fù)極接觸器、預(yù)充電繼電器、預(yù)充電電阻、手動分離開關(guān)（含熔絲）和電流傳感器等組成。HPCM2控制接觸器部件，實(shí)現(xiàn)高壓電池與外部用電設(shè)備電源接通。

HPCM2通過控制電路直接控制正負(fù)極接觸器和預(yù)充電繼電器（圖41）。

⑤手動分離開關(guān)

手動分離開關(guān)安裝在高壓電池總成上方，8個電池組模塊串聯(lián)回路的中間（圖42），其內(nèi)部帶有125 A熔絲和高壓互鎖回路。手動分離開關(guān)的作用就是用于斷開高壓蓄電池內(nèi)部的串聯(lián)回路。

維持合適的溫度將提高電池充放電能力和使用壽命，全新君越30H全混動車型的高壓電池組總成采用了風(fēng)冷的方式對電池進(jìn)行冷卻（圖43）。HPCM2采集電池組總成內(nèi)溫度傳感器信號，并通過PWM信號控制鼓風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對電池組總成的冷卻控制。

圖45 PIM結(jié)構(gòu)示意圖

圖46 PIM診斷數(shù)據(jù)

（2）電源逆變器模塊（PIM）

PIM也稱驅(qū)動電機(jī)（發(fā)電機(jī)）逆變器模塊，集成在5ET50變速器總成內(nèi)部（圖44），主要實(shí)現(xiàn)以下功能：控制變速器內(nèi)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；交流與直流電的相互轉(zhuǎn)換；與HPCM2進(jìn)行通訊。

P I M主要由混合動力控制模塊（HPCM）和電機(jī)控制模塊構(gòu)成（圖45）。其中，HPCM與HPCM2通訊，用于控制電機(jī)的運(yùn)行模式，并采集來自每個電機(jī)控制模塊的自診斷信息。電機(jī)控制模塊共有3個，分別對應(yīng)3個電機(jī)，其內(nèi)部有大功率控制電路，可以接受HPCM信號，控制對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動方向、速度和輸出扭矩。PIM的診斷數(shù)據(jù)如圖46所示。

PIM采用的是水冷方式，使用去離子的DEX-COOL?冷卻液。HPCM2通過PIM內(nèi)溫度和外溫度傳感器信息，調(diào)節(jié)12 V電子水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對PIM模塊的冷卻（圖47）。

圖47 PIM冷卻方式

圖48 14 V電源模塊

圖49 混合動力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接

圖50 高壓互鎖回路及位置

（3）14 V電源模塊（APM）

14 V電源模塊布置在高壓電池組總成上部，用以替代傳統(tǒng)汽車發(fā)電機(jī)功能，向12 V蓄電池和車身電器提供電能（圖48）。14 V電源模塊與高壓電池組共用一套風(fēng)冷系統(tǒng)。它不直接連接在GMLAN網(wǎng)絡(luò)上，而是由ECM監(jiān)控并管理模塊的運(yùn)行。

2.網(wǎng)絡(luò)連接

與混合動力控制系統(tǒng)相關(guān)的3個主要模塊，HPCM2同時連接在高速GMLAN和動力總成拓展GMLAN上；PIM則同時連接在高速GMLAN、動力總成拓展GMLAN和底盤拓展GMLAN上；而壓縮機(jī)模塊則連接在高速GMLAN（圖49）。

3.系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

全新一代君越30H全混動車型在高壓電路安全方面有著非常完善的設(shè)計(jì)。

（1）高壓互鎖回路

高壓互鎖回路是用于防止人員意外接觸高壓電路而導(dǎo)致觸電，該回路設(shè)計(jì)在手動分離開關(guān)內(nèi)（圖50）。高壓互鎖回路由HPCM2模塊監(jiān)測低壓封閉回路，當(dāng)該回路斷開時，HPCM2將控制接觸器斷開來切斷高壓電路（圖51）。

圖51 高壓互鎖回路原理圖

（2）高壓絕緣監(jiān)測

全新君越30H 全混動車型的混合動力高壓電路與車身是隔離絕緣。混合動力響應(yīng)控制模塊通過監(jiān)測高壓電路與車身之間的電阻或電壓，來判斷是否存在絕緣失敗的情況。其檢測方式有2種，分別為由PIM執(zhí)行的被動絕緣監(jiān)測和由HPCM2執(zhí)行的主動絕緣監(jiān)測。

對于被動絕緣監(jiān)測，在PIM內(nèi)部設(shè)計(jì)有用于持續(xù)監(jiān)測正、負(fù)極高壓線路絕緣狀態(tài)的電路（圖52）。在正常情況下，監(jiān)測正、負(fù)極高壓線路的電壓分別為總電壓的一半（圖53a）。當(dāng)高壓線路中出現(xiàn)絕緣失效問題，例如負(fù)極出現(xiàn)搭鐵情況（絕緣出現(xiàn)問題），此時監(jiān)測到的負(fù)極電壓為零，而正極電壓為總電壓（圖53b）。被動被動絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)可用故障診斷儀GDS查看PIM讀取，當(dāng)高于或低于正常值時，系統(tǒng)將設(shè)置對應(yīng)的絕緣失效類故障碼（圖54）。

圖52 高壓絕緣監(jiān)測電路

圖53 被動絕緣監(jiān)測工作示意圖

主動絕緣監(jiān)測是用于監(jiān)測高壓電池組內(nèi)部的高壓回路。主動絕緣監(jiān)測是由HPCM2在高壓接觸器斷開的情況下，監(jiān)測接觸器預(yù)高壓電池之間的高壓導(dǎo)線對車身電阻值（圖55）。

說明：在診斷主動或被動絕緣監(jiān)測存在絕緣不良的高壓線路時，需要使用高壓絕緣測試儀，在不低于500 V的測試電壓下，分段測量高壓導(dǎo)線對車身的電阻。低于規(guī)定電阻值的線路需要被更換。

（全文完）

圖54 被動絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖55 主動絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)