2019款捷豹I-PACE純電動(dòng)汽車低壓電氣系統(tǒng)

計(jì)實(shí)

一、低壓配電系統(tǒng)

1.低壓（12V）系統(tǒng)概述

捷豹I-PACE純電動(dòng)汽車帶有一個(gè)47Ah、420 CCA啟動(dòng)蓄電池和一個(gè)14Ah、200 CCA輔助蓄電池，兩者均位于前艙中。在所有工作模式下，12V電源網(wǎng)絡(luò)均由直流/直流（DC/DC）轉(zhuǎn)換器提供支持。DC/DC轉(zhuǎn)換器由高壓（HV）蓄電池通過(guò)高壓接線盒（HVJB）供電，然后它會(huì)將350V以上的電壓降至約14V。在HV系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動(dòng)蓄電池和輔助蓄電池均由配電盒（PSDB）連接在電路中，二者均由DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行充電。

低壓（12V）系統(tǒng)部件如圖1所示，雙低壓蓄電池系統(tǒng)由以下部件組成：

◆配電盒（PSDB）

◆車身控制模塊/ 網(wǎng)關(guān)模塊（BCM/GWM）總成

◆啟動(dòng)蓄電池

◆輔助蓄電池

◆蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BMS）控制模塊

如果12V電源發(fā)生故障，輔助蓄電池將為以下12V部件提供備用電源，這將確保在啟動(dòng)蓄電池系統(tǒng)發(fā)生全面故障的情況下車輛可安全地停車：

◆前EDU 中的駐車/棘爪模塊和鎖定執(zhí)行器

◆制動(dòng)助力器模塊（BBM）

◆前逆變器

BCM/GWM包括控制雙12V蓄電池系統(tǒng)部件和智能電源管理系統(tǒng)（IPMS）所需的軟件。BCM/GWM總成監(jiān)測(cè)12V蓄電池系統(tǒng)部件，并且還能存儲(chǔ)相關(guān)的故障碼（DTC）。BMS是安裝在啟動(dòng)蓄電池負(fù)極端子上的一個(gè)模塊，用于向GWM提供蓄電池狀態(tài)信息。BMS軟件包含在BMS控制模塊中，并通過(guò)局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）總線與智能電源管理系統(tǒng)（IPMS）進(jìn)行通信。IPMS使用來(lái)自BMS和PSDB的信息來(lái)確定兩個(gè)蓄電池的狀態(tài)。

車上有多個(gè)接線盒，將諸多電路連接至主電源。啟動(dòng)蓄電池通過(guò)電源電纜為蓄電池接線盒（BJB）提供電源。BJB位于前艙內(nèi)，其中含有多個(gè)保險(xiǎn)絲，包括大保險(xiǎn)絲：

┃圖1 低壓（12V）系統(tǒng)部件

◆蓄電池接線盒（450A）

◆后保險(xiǎn)絲盒（150A）

◆前艙左側(cè)保險(xiǎn)絲盒（175A）

◆前艙右側(cè)保險(xiǎn)絲盒（250A）

◆直流-直流轉(zhuǎn)換器（250A）

2.直流/直流（DC/DC）轉(zhuǎn)換器工作邏輯

直流/直流（DC/DC）轉(zhuǎn)換器位于前艙中，如圖2所示。DC/DC轉(zhuǎn)換器由電動(dòng)車（EV）蓄電池供電。 DC/DC轉(zhuǎn)換器將來(lái)自EV蓄電池的高壓（HV）直流（DC）電源轉(zhuǎn)換成 14V直流電，供所有12V車輛系統(tǒng)和啟動(dòng)蓄電池、輔助蓄電池供電。處于電源模式0 時(shí)，啟動(dòng)蓄電池內(nèi)的荷電狀態(tài)將被記錄。該值隨后用于監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)。蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BMS） 控制模塊將會(huì)監(jiān)測(cè)啟動(dòng)蓄電池的荷電狀態(tài)。如果啟動(dòng)蓄電池荷電狀態(tài)的降幅超過(guò)5%，則BMS會(huì)通過(guò)LIN電路向GWM發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào)，GWM 將會(huì)通過(guò)HS CAN電源模式0總線與DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信，將會(huì)喚醒 DC/DC轉(zhuǎn)換器，以便為啟動(dòng)蓄電池充電。達(dá)到預(yù)定值后，BMS將會(huì)通知GWM，然后DC/DC轉(zhuǎn)換器將被關(guān)閉。使用LIN 通信是為了防止通過(guò)HS CAN系統(tǒng)喚醒其他系統(tǒng)。這就允許DC/DC轉(zhuǎn)換器始終維持12V蓄電池的電量。PSDB電路的使用確保了12V輔助蓄電池絕不會(huì)在低電量下運(yùn)行。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樵撔铍姵爻洚?dāng)BBM、駐車鎖棘爪和前逆變器的備用安全裝置。DC/DC轉(zhuǎn)換器有2個(gè)電子驅(qū)動(dòng)冷卻液連接以提供冷卻。電子驅(qū)動(dòng)冷卻液的流量由PCM進(jìn)行控制。PCM控制電子驅(qū)動(dòng)冷卻液泵，以根據(jù)冷卻要求調(diào)節(jié)電子驅(qū)動(dòng)冷卻液的流量。小心：對(duì)于需要斷開(kāi)12V啟動(dòng)蓄電池的任何程序，例如安全氣囊拆卸，必須要遵循12V斷電程序。

┃圖2 直流-直流（DC/DC）轉(zhuǎn)換器

3.配電盒（PSDB）

配電盒（PSDB）位于前艙的右側(cè)，在啟動(dòng)蓄電池的后方，如圖3所示。PSDB 包含兩排金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）。MOSFET 由車身控制模塊/網(wǎng)關(guān)模塊（BCM/GWM）激活，以進(jìn)行以下控制：

1.配電盒（PSDB） 2.與蓄電池接線盒（BJB）的連接3.連接至輔助蓄電池 4.接線線束連接

◆ 將車輛12V 電氣負(fù)載在啟動(dòng)蓄電池和輔助蓄電池之間切換

◆為輔助蓄電池充電

PSDB 包含一個(gè)微控制器，它通過(guò)局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）總線接收來(lái)自 BCM/GWM的命令。PSDB根據(jù) BCM/GWM命令，連接或斷開(kāi)啟動(dòng)蓄電池或輔助蓄電池與車輛12V電氣負(fù)荷的連接。在PSDB和BCM/GWM之間也有一條診斷線，用于檢測(cè)PSDB的故障。

配電盒（PSDB）工作邏輯框圖如圖4所示。配電盒（PSDB）控制啟動(dòng)蓄電池和輔助蓄電池之間的12V連接。PSDB 的操作由GWM 通過(guò)LIN總線連接進(jìn)行控制。PSDB 的作用是確保在系統(tǒng)電源中斷時(shí)前逆變器以及BBM 和駐車鎖總成等安全關(guān)鍵部件處始終存在電源。當(dāng)車輛插接電源并進(jìn)行充電時(shí)，兩個(gè)12V蓄電池均接收電力。

┃圖4 配電盒（PSDB）工作邏輯框圖

PSDB 包含一個(gè)微控制器，它通過(guò)局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）總線連接接收來(lái)自BCM/GWM總成的指令。PSDB根據(jù)BCM/GWM總成的指令連接或斷開(kāi)輔助蓄電池至車輛負(fù)載的供電。共有兩種工作模式，一種是正常工作模式，此時(shí)所有12V負(fù)載和蓄電池都連接至DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一種模式是網(wǎng)絡(luò)故障模式。該模式用于防止輔助蓄電池出現(xiàn)大電流耗電或短路狀況，以便保留備用負(fù)載的功能。BCM/GWM總成和PSDB之間有一個(gè)診斷連接，用于檢測(cè)PSDB的故障。

注意：在運(yùn)輸模式下，軟件將會(huì)禁用PSDB的功能以確保沒(méi)有負(fù)載可以消耗HV蓄電池的電量。作為交車前檢查（PDI）的組成部分，必須解除車輛的運(yùn)輸模式。使用Jaguar LandRover認(rèn)可的診斷工具可以完成此工作。

4.靜態(tài)電流控制模塊（QCCM）

靜態(tài)電流是指電路中的一組電氣部件在電路通電但未處于工作狀態(tài)時(shí)消耗的來(lái)自電源的電流的術(shù)語(yǔ)，這被稱為電源模式0。靜態(tài)電流控制模塊（QCCM）位于行李箱內(nèi)右后尾部，如圖5所示。QCCM用于防止12V啟動(dòng)蓄電池過(guò)度放電。QCCM由安裝在GWM中的IPMS進(jìn)行控制。在檢測(cè)到多余的靜態(tài)電流狀況時(shí)，IPMS可控制QCCM斷開(kāi)不必要的負(fù)載。

┃圖5 靜態(tài)電流控制模塊（QCCM）

如果檢測(cè)到低電壓狀態(tài)，則BMS控制模塊可以請(qǐng)求關(guān)閉信息娛樂(lè)等系統(tǒng)，以維持啟動(dòng)蓄電池電量。BMS控制模塊在LIN總線上向BCM/GWM發(fā)送一個(gè)電源斷開(kāi)信號(hào)。然后BCM/GWM通過(guò)LIN總線將信號(hào)發(fā)送至靜態(tài)電流控制模塊（QCCM），以打開(kāi)QCCM內(nèi)部繼電器。當(dāng)QCCM繼電器打開(kāi)時(shí)，從啟動(dòng)蓄電池至非關(guān)鍵控制模塊的電源將被中斷。非關(guān)鍵控制模塊是指與信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及氣候控制系統(tǒng)相關(guān)的任何模塊。

5.蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BMS）

BMS模塊安裝在啟動(dòng)蓄電池負(fù)極端子上，該端子位于前艙中，如圖6所示。BMS控制模塊直接接收來(lái)自啟動(dòng)蓄電池正極端子的12V電源，并且測(cè)量啟動(dòng)蓄電池的電流、電壓和溫度。通過(guò)LIN總線連接，這些測(cè)量值被發(fā)送至GWM總成，進(jìn)而影響DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出。BMS控制模塊故障碼（DTC）存儲(chǔ)在GWM總成中，可用于幫助診斷BMS 故障?？墒褂肑aguarLand Rover 認(rèn)可的診斷設(shè)備讀取這些DTC。BMS、QCCM、PSDB控制框圖如圖7所示。

┃圖6 蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BMS）

┃圖7 BMS、QCCM、PSDB控制框圖

二、車載網(wǎng)絡(luò)

1.概述

I-PACE車載網(wǎng)絡(luò)圖如圖8所示（英文縮寫說(shuō)明如表1～5所示），車輛上可用的通信網(wǎng)絡(luò)包括：

◆高速（HS）CAN 底盤系統(tǒng)總線

◆高速（HS）CAN 車身系統(tǒng)總線

◆高速（H S）C A N 人機(jī)接口（HMI）系統(tǒng)總線

◆高速（HS）CAN 電源模式零系統(tǒng)總線

◆FlexRay

◆局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（LIN）

◆專用總線

2.各網(wǎng)絡(luò)總線簡(jiǎn)要說(shuō)明

本車使用了高速（H S）控制器局域網(wǎng)（CAN）結(jié)構(gòu)和超高速FlexRay通信網(wǎng)絡(luò)。高速網(wǎng)絡(luò)包括：

┃圖8 車載網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

（1）高速（HS）控制器局域網(wǎng)（CAN）-車身：包含了與車輛安全和乘客便利性有關(guān)的模塊。

（2）高速（HS）控制器局域網(wǎng)（CAN）-底盤：包含了提供底盤/車輛動(dòng)態(tài)控制功能以及駕駛員輔助系統(tǒng)和安全功能的所有模塊。

（3）高速（HS）控制器局域網(wǎng)（CAN）-舒適系統(tǒng)：為舒適度和控制、信息娛樂(lè)以及駕駛員信息功能提供支持的主通信功能。

（4）高速（HS）控制器局域網(wǎng)（CAN）-電源模式0：這是一個(gè)電源管理網(wǎng)絡(luò)，可在車輛鑰匙處于關(guān)閉位置時(shí)為需要通信的車輛交互功能提供支持（電源模式零通信）。

（5）FlexRay：動(dòng)力總成系統(tǒng)功能已從先前的高速（HS）控制器局域網(wǎng)（CAN）動(dòng)力總成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遷移出來(lái)，以提高通信能力。

（6）診斷：身控制模塊（BCM）和網(wǎng)關(guān)模塊（GWM）整合到一個(gè)模塊中。診斷插座使用OBD CAN與網(wǎng)關(guān)模塊保持直接連接。診斷插座也使用BroadR-Reach?（以太網(wǎng)）在車身控制模塊和Jaguar Land Rover 認(rèn)可的診斷設(shè)備之間進(jìn)行通信。

表1 HS CAN - 車身（拓?fù)鋱D注A）

表2 HS CAN - 電源模式0（拓?fù)鋱D注B）

表3 HS CAN - 舒適（拓?fù)鋱D注C）

表4 HS CAN - 底盤（拓?fù)鋱D注D，圖中部件沒(méi)畫完整）

表5 FlexRay（拓?fù)鋱D注E）

3.FlexRay

FlexRay 網(wǎng)絡(luò)如圖9 所示，它是一個(gè)串行通信系統(tǒng)，允許在安全/關(guān)鍵型系統(tǒng)的模塊之間交換數(shù)據(jù)。它提供了可容錯(cuò)的實(shí)時(shí)通信通道，其工作速度高達(dá)10Mbit/s。FlexRay 拓?fù)渲饕础靶切巍迸渲眠M(jìn)行排列，其中所有模塊都具有專門的分支連接到車身控制模塊/網(wǎng)關(guān)模塊總成（BCM/GWM）。

┃圖9 FlexRay網(wǎng)絡(luò)圖