2018款凱迪拉克XT5輕混動新技術剖析（二）

保定/商愛鵬

當車輛低速或倒車行駛時，顯示車輛周圍環(huán)境，提高行車安全。視頻可以記錄在SD卡內(nèi)，實現(xiàn)行車記錄儀功能（有視頻無聲音）。系統(tǒng)由4個攝像頭、視頻處理模塊、SD卡（槽）、顯示屏等部件組成（如圖20所示）。

┃ 圖20 流媒體后視鏡組成

系統(tǒng)存在一定的盲區(qū)。車輛的保養(yǎng)周期如表2所示，以里程數(shù)或時間為周期進行保養(yǎng)，以先到者為準。如遇惡劣工況，應縮短保養(yǎng)間隔。

當車輛12V蓄電池專電不足以驅動12V啟動機來啟動發(fā)動機時，可通過跨接啟動功能給12V蓄電池充電。通過操作方向盤按鈕可以啟用跨接啟動（如圖21所示）?？缃訂訒r可以將高壓電池內(nèi)的電量經(jīng)過降壓后傳遞給12V蓄電池。

┃ 圖21 跨接啟動

表2 保養(yǎng)周期

如則要12V蓄電池電壓過低，跨接啟動無法啟用，只能通過給12V蓄電池充電來啟動發(fā)動機。驅動皮帶保養(yǎng)更換時，需要通過EN-48932專用工具（如圖22所示）壓縮下部皮帶張緊器，釋放皮帶張緊力。

┃ 圖22 驅動皮帶張緊器壓縮專用工具

空調濾清器位于車內(nèi)手套箱的后部，R134A制冷劑的容量為0.7kg，制冷劑濾網(wǎng)及干燥劑可單獨更換（如圖23所示）。有以下三種方法可對機油壽命進行復位（如圖24所示）：

┃ 圖23 空調系統(tǒng)保養(yǎng)

┃ 圖24 機油壽命復位

1.使用GDS進行復位。

2.使用方向盤按鈕配合儀表顯示復位。

3.通過連踩3次加速踏板進行復位。

上海通用混合動力在原有發(fā)動機的基礎上，增加高壓電池儲能系統(tǒng)，并通過發(fā)電機和控制模塊，實現(xiàn)發(fā)動機和電力驅動的最佳匹配（如圖25所示）?；旌蟿恿Φ膬?yōu)勢有：

（1）起步或加速通過電力輔助，維持發(fā)動機最佳空燃比，不再像傳統(tǒng)發(fā)動機那樣通過加濃混合氣的方式來實現(xiàn)。

（2）制動或減速期間再生能量回收，有效利用殘余能量。在傳統(tǒng)汽車上，此部分能量通過熱能散發(fā)到了空氣中或通過反拖發(fā)動機轉化為發(fā)動機的動能。

（3）停車怠速期間自動停機，降低油耗和排放。

上海通用根據(jù)電池的容量與電力驅動的占比，將混合動力分為以下幾種類型（如圖26所示）：

◆ 傳統(tǒng)動力

◆ 插電式混合動力

◆ 輕混合動力（Eassist）

◆ 增程式電動汽車（如雪佛蘭沃蘭達）

◆ 混合動力（如別克君越30H全混動、邁銳寶30H全混動）

◆純電動汽車

凱迪拉克XT5 BAS3屬于輕混合動力（Eassist）類型，其混合動力系統(tǒng)規(guī)格如圖27、表3所示。BASHybrid混合動力是PIM將高壓電池包的直流電逆變成高壓三相交流電，MGU利用三相交流電產(chǎn)生轉矩，通過驅動皮帶，將轉矩傳遞給發(fā)動機，協(xié)助發(fā)動機共同輸出扭矩或者啟動發(fā)動機。此能量流也可以逆向傳遞，實現(xiàn)高壓電池放電（如圖28所示）。

BAS-Hybrid系統(tǒng)工作時包括自動啟停、短暫的純電動、電力輔助、智能蓄電池充電、減速斷油和制動能量回收等（如圖29所示）。其中自動啟停是系統(tǒng)電為重要的工作模式。自動啟停系統(tǒng)的特點有：

◆車輛沒有啟停按鈕

◆車輛沒有電源穩(wěn)壓器

◆車輛沒有加強型啟動機

◆只有一個啟動繼電器

◆自動啟停由MGU結合皮帶來實現(xiàn)

BAS比傳統(tǒng)能源車輛有著更多的啟停條件：

┃ 圖25 混合動力總成

┃ 圖26 混合動力類型

┃ 圖27 混合動力系統(tǒng)元件

表3 混合動力系統(tǒng)規(guī)格

┃ 圖28 混合動力架構特點

┃ 圖29 工作模式

┃ 圖30 高壓系統(tǒng)組成部件

┃ 圖31 高壓電池包

表4 高壓電池包參數(shù)

◆高壓電池包充電狀態(tài)

◆高壓電池組電壓過低

◆高壓電池包溫度過低

◆高壓電池組功率低

◆接觸器斷路

◆PIM溫度過高

◆MGU溫度過高

BAS高壓系統(tǒng)部件包括高壓電池包，內(nèi)含HPCM2和接觸器組件、PIM、MGU等部件（如圖30所示）。高壓電池包位于后排座椅后側，后備箱前部（如圖31、表4所示），主要實現(xiàn)以下功能：

◆存儲電能

◆管理高壓電池組充放電電量與技術狀態(tài)

◆控制高壓電池組對外電能輸出的接通和關閉

◆與車輛其他模塊通信

電池單元是電池包內(nèi)最小的組件（如圖32所示），XT5 BAS3電池單元采用鋰作為材料，電池單元的標稱電壓為3.6V。鋰電池因采用了鎳、鈷、錳等成分，具有更高的比容量，更長的使用壽命等優(yōu)點。XT5 BAS3使用的是功率型的鋰電池，因此電池的冷卻相對于能量型的鋰電池也要簡單得多。從GDS2中數(shù)據(jù)流“電壓數(shù)據(jù)2”可以讀取每個電池單元的電壓值。

┃ 圖32 電池單元

每個電池組包含12個串聯(lián)電池單元，每兩個電池單元間有冷卻通道隔板，電池單元頂部有膨脹氣體通道，電池組上罩板下面有電路連接線束（如圖33所示）。

每個電池組上表面安裝一個接口模塊（如圖34所示），接口模塊可以獲取每個電池組的電壓。每個電池組包含兩個溫度傳感器，溫度信號由接口模塊接收。接口模塊可以執(zhí)行電池單元能量平衡操作。通過GDS2數(shù)據(jù)流“電壓數(shù)據(jù)1”可以讀取每個接口模塊監(jiān)測到的電池組電壓。

HPCM2是混合動力系統(tǒng)的主控模塊之一（如圖35所示），主要管理高電壓電池組，控制高壓接觸器的閉合和分離。HPCM2通過CAN線接收接口模塊的信息，接口模塊進行電池單元的能量平衡，監(jiān)測高壓電池包的電流，管理電池包的冷卻，并進行絕緣失效監(jiān)測等。

手動分離開關（如圖36所示）用于連接和切斷高壓電池組內(nèi)部回路。其內(nèi)部含有一個125A的保險絲，并有高壓互鎖回路。安裝的時候需要注意安裝方向以及安裝力度，避免損壞手動分離開關。

接觸器盒（如圖37所示）主要包括接觸器（正極接觸器/負極接觸器/預充電接觸器）、預充電電阻、電流傳感器、保險絲、高壓電纜接線端子。HPCM2是整個系統(tǒng)的主控模塊，控制3個接觸器的閉合與斷開（如圖38所示）。高壓接通步驟為：

┃ 圖33 電池組

┃ 圖34 接口模塊

┃圖35 HPCM2

┃ 圖36 手動分離開關

┃ 圖37 接觸器盒

┃ 圖39 高壓電池包冷卻組件

┃圖40 PIM

┃圖41 HPCM

（1）點火開關ON。

（2）HPCM2閉合負極接觸器。

（3）HPCM2閉合預充電繼電器。

（4）HPCM2閉合正極接觸器。

（5）HPCM2釋放預充電繼電器。

高壓關閉步驟：

（1）點火開關OFF。

（2）HPCM2釋放正負極接觸器。

電池包采用風冷的形式，拆裝時必須把所有的風口塑料件安裝到位，避免電池冷卻不均勻無法冷卻（如圖39所示）。PIM模塊，即能量轉換模塊，安裝在發(fā)動機艙內(nèi)（如圖40所示），主要實現(xiàn)如下功能：

（1）控制MGU的運轉。

（2）交流電整流成直流電。

（3）直流電逆變成交流電。

（4）產(chǎn)生12V直流電。

（5）與HPCM2通信。

（6）水冷。

HPCM是混合動力系統(tǒng)的另外一個主控模塊（如圖41所示），監(jiān)控混合動力的各系統(tǒng)參數(shù)，協(xié)調發(fā)動機和電力驅動的比例。電機控制模塊控制電機的轉速和功率扭矩，控制電機進行驅動和發(fā)電。14V電壓模塊接收低壓系統(tǒng)參數(shù)信息，將86V高壓直流電轉換成接近于14.5V的低壓直流電，替代14V發(fā)電機，最大功率1.8kW。

┃圖42 MGU

MGU（如圖42所示）是一個三相交流感應電機，也可以是一個86V交流發(fā)電機，可以是一個電力輔助電機，也可以是一個自動啟停電機。發(fā)電功率可以達到12kW，驅動功率可以達到10kW。內(nèi)置電機位置傳感器，不可維修。電機的溫度可以通過計算獲得。

發(fā)動機和電機的轉速傳動比為3:1通過比較電機位置傳感器和曲軸位置傳感器來計算皮帶的打滑量。高壓部件冷卻系統(tǒng)和發(fā)動機冷卻系統(tǒng)共用一個水壺，其主要組成部件有PIM、水/氣分離裝置、冷卻液溫度傳感器、散熱器、水泵、MGU、水壺（如圖43所示）。

高壓互鎖回路是一個由HPCM2監(jiān)測的低壓封閉回路（如圖44所示），該信號是用于接觸器控制的依據(jù)之一，防止人員意外觸電。

┃ 圖43 高壓部件冷卻

XT5 BAS3的高壓互鎖回路設計在手動分離開關內(nèi)部（如圖45所示），回路內(nèi)的任意一節(jié)點斷路，高壓都將被禁用?；旌蟿恿Ω邏合到y(tǒng)應該與車身、車載低壓系統(tǒng)隔離?；旌蟿恿刂颇K通過監(jiān)測高壓回路之間以及與車身、低壓系統(tǒng)之間的電阻或電壓來判斷是否存在絕緣失效。若監(jiān)測到高壓絕緣失效，將切斷高壓，并設置DTC。

XT5 BAS3設計有兩種高壓絕緣監(jiān)測，分別為由HPCM高壓部件執(zhí)行的被動絕緣監(jiān)測和由HPCM2執(zhí)行的主動絕緣監(jiān)測（如圖46所示）。

在PIM內(nèi)部設計有用于持續(xù)監(jiān)測正、負極高壓絕緣狀態(tài)的電路（如圖47所示），通過GDS2可以查看到PIM模塊內(nèi)實時監(jiān)測的數(shù)值。

正常情況下監(jiān)測到的正、負電壓約為總電壓的一半（如圖48所示），高于或低于正常值，將設置高壓系統(tǒng)相關故障碼。主動絕緣監(jiān)測用于監(jiān)測高壓電池內(nèi)部高壓系統(tǒng)。

┃ 圖44 高壓互鎖回路作用

┃ 圖45 高壓互鎖回路

┃ 圖46 高壓絕緣監(jiān)測

┃ 圖47 被動絕緣監(jiān)測

┃ 圖48 數(shù)據(jù)流

（待續(xù)）