高壓電池系統(tǒng)

高壓電池系統(tǒng)即俗稱的高壓電池包或高壓電池組，一般來(lái)講都是把電池模組經(jīng)過(guò)串/并聯(lián)方式連接，并用滿足各項(xiàng)要求的殼體封樣成整體安裝在汽車上。但實(shí)際上高壓電池系統(tǒng)除了電池包以外，還需要配備電池管理系統(tǒng)（BMS），冷卻系統(tǒng)以及部分低壓/高壓線束等附件，只不過(guò)為了保證安全性和密封性，通常是作為一個(gè)整體裝在汽車上，普通用戶從外觀上通常都認(rèn)為是一整個(gè)電池包。

高壓電池系統(tǒng)主要包括了電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池包、電池包冷卻系統(tǒng)。下面針對(duì)這三方面展開分析。

 

一、電池管理系統(tǒng)

BMS主要可分為三塊內(nèi)容：BMC（Battery Management Controller）：動(dòng)力電池管理控制器；BJB（Battery Junction Box）：高壓電池連接盒；CMC（Cell Management Controller）：動(dòng)力電池單體控制單元。

BMC主要是檢測(cè)整個(gè)電池包的溫度、電流、電壓等信息，并負(fù)責(zé)與車輛CAN總線進(jìn)行通訊診斷功能；

BJB主要是作為保險(xiǎn)絲監(jiān)測(cè)并控制電池包的運(yùn)行，一旦系統(tǒng)判定電池包處于異常狀態(tài)便切換高壓回路，目前BJB基本都會(huì)集成在BMC內(nèi)部；

CMC主要是控制單個(gè)模組內(nèi)所有電芯的單體電壓、模組電壓、模組溫度等信息。

電池智能單元：豐田普銳斯THS系統(tǒng)中，HV電池包中安裝有電池智能單元，其功能類似于BMC，主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)HV電池的溫度、電壓、電流數(shù)據(jù)信息，與動(dòng)力控制單元實(shí)時(shí)交互和傳遞信息。

高壓系統(tǒng)繼電器（SMR）：在普銳斯混動(dòng)系統(tǒng)中，SMR起到類似BJB的作用，主要是負(fù)責(zé)連接/斷開HV電池和高壓線束。

SMR繼電器在上電和下電過(guò)程中是按照一定順序吸合和斷開的。上電過(guò)程中，順序是1、SMRP和SMRB吸合；2、SMRG吸合；3、SMRP斷開。下電過(guò)程中，順序是1、SMRG斷開；2、SMRB斷開。

純電動(dòng)汽車以BYD E6B車型為例，其BMS控制器叫做PBMS。PBMS負(fù)責(zé)整車電動(dòng)系統(tǒng)的電力控制并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高壓電力系統(tǒng)的用電狀態(tài)，及時(shí)采取保護(hù)措施，保證車輛安全行駛。從外觀上可以直觀看到的是電壓采樣和溫度采樣接口，以及CAN整車通訊接口。

二、動(dòng)力電池包

混動(dòng)汽車以豐田普銳斯混動(dòng)汽車為例，其車載電池主要由244.8V的HV電池總成和12V的輔助電池組成。HV電池用于高壓系統(tǒng)，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等高壓設(shè)備的運(yùn)行，輔助電池主要用于普通車載12V低壓系統(tǒng)，如門控制器、大燈、車內(nèi)閱讀燈、儀表等設(shè)備。

HV電池的主要應(yīng)用有以下三點(diǎn)：1是通過(guò)增壓和DC/AC轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2是給高壓部件提供能源，例如EKK、PTC；3是經(jīng)過(guò)DC/DC降壓為車載14V電池和用電器供電。

HV電池：普銳斯THS3.0的HV電池主要由電池模塊、電池智能控制單元、電池冷卻風(fēng)扇、接線盒總成、服務(wù)插銷等幾部分組成，具體位置如下圖所示。

HV電池模塊是由34塊電池模塊組成，每塊模塊包含6塊電芯，每塊電芯提供1.2V電壓。將所有這些模塊串聯(lián)起來(lái)，就得到了HV電池包的輸出DC電壓，即1.2V*6*34=244.8V。

純電動(dòng)汽車以BYD E6B車型為例，該款純電動(dòng)汽車電池采用的是磷酸鐵鈷鋰電池，單體電壓3.3V，整車使用11個(gè)模組共96節(jié)電池芯片組成，電池標(biāo)稱電壓316.8V，容量210Ah。

服務(wù)插銷：HV電池包的服務(wù)插銷是用于手動(dòng)關(guān)閉高壓電路的設(shè)備，在NEV汽車維修的時(shí)候，首先要做的就是切斷高壓電路，保證維修過(guò)程中的安全性。下圖所示為普銳斯的服務(wù)插銷基本結(jié)構(gòu)，服務(wù)插銷串聯(lián)在整車高壓回路的電池模塊中，拔開服務(wù)插銷意味著高壓回路形成斷路，同時(shí)服務(wù)插銷還連接著互鎖開關(guān)回路，拔開后互鎖開關(guān)回路也會(huì)斷路。

高壓互鎖：高壓互鎖開關(guān)是串聯(lián)在整車高壓系統(tǒng)部件中的接地回路，通常情況下高壓互鎖需要經(jīng)過(guò)所有高壓插頭和元器件，形成閉環(huán)。主要作用是在車輛正常工作或者維修過(guò)程中，防止由于人為操作不當(dāng)、車輛振動(dòng)、產(chǎn)品老化、線路磨損等情況造成安全隱患，同時(shí)也可以通過(guò)低壓控制高壓斷路的方式進(jìn)行斷電安全操作。

下圖所示為普銳斯THS的互鎖示意簡(jiǎn)圖，互鎖開關(guān)經(jīng)過(guò)HV電池包、線束連接器、變頻器端子，最終連接到動(dòng)力管理模塊中，并在此處實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)端子電壓。正常情況下互鎖開關(guān)接地，電壓始終為0V，如果斷開，則端子電壓為輔助電壓12V。互鎖開關(guān)可以保護(hù)混合動(dòng)力系統(tǒng)在維修時(shí)運(yùn)作或者SMR結(jié)合，避免高壓安全事故。

 

 

3、電池包冷卻系統(tǒng)

普銳斯HV電池的散熱系統(tǒng)進(jìn)氣口在后副駕座椅的右下側(cè)，經(jīng)過(guò)冷卻風(fēng)扇后流經(jīng)HV電池實(shí)現(xiàn)冷卻功能，然后由排風(fēng)管排出，排風(fēng)管位于后備箱右側(cè)。