2024年5月30日发(作者：)
<、新车新技术
New Car Tech
栏目编辑：刘蜜 lx@ .
DOI:10.13825/hina.2019.03.017
捷豹卜PACE纯电动汽车的
电力驱动系统(一）
♦
文/北京多飞
_、低压电气系统
1 ■低压(12
V
)系统概述
卜
PACE
是捷豹(
Jaguar
)的第一款中型高性能
SUV
纯电动车
(
BEV
)。卜
PACE
由两个驱动电机驱动，_个电机驱动前轴，_
个电机驱动后轴。这些驱动电机能够从静止状态提供瞬时扭矩，
从0加速到100
km
/
h
只需4.5
s
,从而提供跑车级性能，同时实现
排气管零排放。本文将简要介绍捷豹卜
PACE
车型必要的低压电
气知识，在此基础上，重点将介绍卜
PACE
纯电动汽车的核心技
术，即高压电力驱动系统。
捷豹卜
PACE
纯电动汽车带有一个47
Ah
、420
CCA
启动蓄
电池和一个14
Ah
、200
CCA
辅助蓄电池。两者均位于前舱中。
在所有工作模式下，12
V
电源网络均由直流-直流(
DC
-
DC
)转换
器提供支持。
DC
-
DC
转换器由高压(
HV
)蓄电池通过高压接线盒
(
HVJB
)供电，然后它会将350
V
以上的电压降至约14
V
。在
HV
系统运行时，启动蓄电池和辅助蓄电池均由配电盒(
PSDB
)连接
在电路中，二者均由
DC
-
DC
转换器进行充电。
低压(12
V
)系统部件如图1所示，双低压蓄电池系统由以下部
件组成：（1)配电盒(
PSDB
); (2)车身控制模块/网关模块(
BCM
/
1.右侧前接线盒(
FJB
); 2.12
V
启动蓄电池；3•配电盒(
PSDB
)4.后接
线盒5.静态电流控制模块(
QCCM
)6•乘客接线盒(
PJB
); 7.车
身控||驗(
BCM
/
GWM
); 8.左侦論接线盒(
FJB
); 9■助蓄电池；
10.直流-直流转换器；11.蓄电池接线盒(
BJB
)。
图1低压(12
V
)系统部件
2■直流-直流(
DC
-
DC
)转换器
直流-直流(
DC
/
DC
)转换器位于
前舱中，如图3所示。
DC
/
DC
转换
器由电动车(
EV
)蓄电池供电。
DC
/
DC
转换器将来自
EV
蓄电池的高压
(H
V
)直流(
DC
)电源转换成14
V
直流
电，供所有12
V
车辆系统和和启动蓄
电池、辅助蓄电池供电。处于电源
模式00寸，启动蓄电池内的荷电状态
将被记录。该值随后用于监测充电
状态。蓄电池监测系统(
BMS
)控制
模块将会监测启动蓄电池的荷电状
态。如果启动蓄电池荷电状态的降
幅超过5%,则
BMS
会通过
LIN
电路
向
GWM
发送一个唤醒信号
，
GWM
1.发动机舱盖下熔丝盒
1; 2.发动机舱盖下熔丝
盒2; 3.嵩压癀丝；
i
；,注
意：此念丝盒只能由授
权经销商/维修厂进行检
5.载货区熔丝盒。
GWM
)总成；（3)启动蓄电池；（4)辅助蓄电池；（5)蓄电池监测系
统(
BMS
)控制模块。
如果12
V
电源发生故障，辅助蓄电池将为以下12
V
部件提供备
用电源，这将确保在启动蓄电池系统发生全面故障的情况下车辆可
安全地停车：⑴前
EDU
中的驻车/棘爪模块和職执行器；⑵制动
助力器模块(
BBM
); (3)前逆变器。
BCM
/
GWM
包括控制双12
V
蓄电池系统的软件，并且还能存
储相关的故障码(
DTC
)。蓄电池监控模块(
BMS
)安装在启动蓄电池
负极端子上，用于向
GWM
提供蓄电池状态信息。
BMS
通过局域互
联网络(
LIN
)总线与
GWM
进行通信。丨
PMS
使用来自
BMS
和配电盒
(
PSDB
)的信息来确定两个蓄电池的状态。
车上有多个接线盒(熔丝盒)，熔丝盒的位置如图2所示。
修。4.桊蠢
M
拯丝盒;
图2熔丝盒位置
将会通过
HSCAN
电源模式0总线与直流-直流转换器进行通信，将
会唤醒
DC
/
DC
转换器，以便为启动蓄电池充电。达到预定值后，
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BMS
将会通知
GWM
,然后
DC
/
DC
转换器将被关闭。使用
LIN
通
信是为了防止通过
HSCAN
系统唤醒其他系统。
DC
/
DC
转换器有
2个电子驱动冷却液连接以提供冷却。电子驱动冷却液的流量由
PCM
进行控制。
PCM
控制电子驱动冷却液泵，以根据冷却要求
调节电子驱动冷却液的流量。
1.直流-直流(
DC
/
DC
)转换器；2.电子驱动冷却液连接；3.从高压
接线盒连出的高压(
HV
)直流
(D
q
接头；4.电子驱动冷却液连
接；5.產至鲁电池接线盒(
BJB
)的12
VStt
6; 6.接地电缆连接；7.接线
线束接头；8.压力均衡器连
fc
。
图3直流-直流(
DC
/
DC
)转换器
3.配电盒(
PSDB
)
配电盒(
PSDBM
立于前舱的右侧，在启动蓄电池的后方。如
图4所示。
PSDB
由车身控制模块/网关模块(
BCM
/
GWM
)激活，
以进行以下控制：①将车辆12
V
电气负载在启动蓄电池和辅助蓄
电池之间切换；②为辅助蓄电池充电。
图4配电盒(
PSDB
)
PSDB
包含一个微控制器，它通过局域互联网络(
LIN
)总线接收
来自
BCM
/
GWM
的命令。
PSDB
根据
BCM
/
GWM
命令，连接或断
开启动蓄电池或辅助蓄电池与车辆12
V
电气负荷的连接。在
PSDB
和
BCM
/
GWM
之间也有_条诊断线，用于检测
PSDB
的故障。
配电盒(
PSDB
)工作逻辑框图如图5所示。配电盒(
PSDB
)
控制启动蓄电池和辅助蓄电池之间的12
V
连接。
PSDB
的操作由
GWM
通过
LIN
总线连接进行控制。
PSDB
的作用是确保在系统电
源中断时前逆变器以及
BBM
和驻车锁总成等安全关键部件处始终
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存在电源。当车辆插接电源并进行充电时，两个12
V
蓄电池均接
收电力。
PSDB
根据
BCM
/
GWM
总成的指令连接或断开辅助蓄电池
至车辆负载的供电。共有两种工作模式，一种是正常工作模式，
此时所有12
V
负载和蓄电池都连接至直流-直流转换器；另一种
模式是网络故障模式。该模式用于防止辅助蓄电池出现大电流耗
电或短路状况，以便保留备用负载的功能。
图5配电盒(
PSDB
)工作運辑框图
4.车辆载网络
I
-
PACE
使用了高速(
HS
)控制器局域网(
CAN
)结构和超高速
FlexRay
通信网络。高速网络包括：
(1) 高速(
HS
)控制器局域网(
CAN
)-车身：包含了与车辆安全
和乘客便利性有关的模块；
(2) 高速(
HS
)控制器局域网(
CAN
)-底盘：包含了提供底盘/
车辆动态控制功能以及驾驶员辅助系统和安全功能的所有模块；
(3) 高速(
HS
)控制器局域网(
CAN
)-舒适系统：为舒适度和控
制、信息娱乐以及驾驶员信息功能提供支持的主通信功能；
(4) 高速(
HS
)控制器局域网(
CAN
)-电源模式0:这是一个电
源管理网络，可在车辆钥匙处于关闭位置时为需要通信的车辆交
互功能提供支持(电源模式零通信)；
(5)
FlexRay
:动力总成系统功能已从先前的高速(
HS
)控制
器局域网(
CAN
)动力总成系统网络迁移出来，以提高通信能力；
(6) 诊断：身控制模块(
BCM
)和网关模块(
GWM
)整合到_
个模块中。诊断插座使用
OBDCAN
与网关模块保持直接连接。
诊断插座也使用
BroadR
-
Reach
®(以太网)在车身控制模块和
JaguarLand
Rover
认可的诊断设备之间进行通信。
二、高压部件与电力驱动
1 ■概述
捷豹(
Jaguar
)卜
PACE
高压部件如图6所示，高压包括：高
2019/03 •
^smsm
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压（
HV
)蓄电池、蓄电池充电控制模块（
BCCM
)、高压接线
盒（
HVJB
)、直流-直流（
DC
-
DC
)转换器、前电力驱动单
元
EDU
(包括逆变器和电机）、后电力驱动单元
EDU
(包括逆
变器和电机）、高压冷却液加热器（
HVCH
)和电动空调压缩
机(
EAC
)。
2■高压(
HV
)蓄电池
高压(
HV
)蓄电池如图7所示。高压(
HV
)蓄电池为90
kWh
,
为车辆提供高压(
HV
)直流(
DC
)
HV
电源。当车辆连接至外部充电
电源时，
HV
蓄电池存储由蓄电池充电控制模块(
BCCM
)供应的电
能；当再生制动发生时，它将存储来自电动驱动单元(
EDL
〇的电
能。
HV
蓄电池的重量为602
kg
,由于
HV
蓄电池容量和总成的尺
寸的原因，它内置在车辆底盘下方的车辆结构中。
HV
蓄电池的
外部壳体由铝制成，形成了一个完全密封的部件。
HV
蓄电池铝
结构的底侧装有3
mm
厚的不锈钢护板，用于防止磨损和提供碰撞
保护。
HV
蓄电池的标称电压为388.8
V
。
1.高压接线盒(
HVJB
);
ZEAC
压缩机；3+蓄电池电量控制模块(
BECM
);
4.后逆变器；5.后电动驱动单元(
EDU
); 6.高压(
HV
)蓄电池；7.充电雛
8.前电动驱动单元(
EDU
); 9.前逆变器；10.直流-直流转换器(高压至低
压)；11.蓄电池充电控制模块(
BCCM
)。
图6高压部件
HV
蓄电池壳体的外部框架中含有一个冷却液通道，该通
道内置于
HV
蓄电池冷却回路中，带有进口和出口，二者的前端
板上都配有一个温度传感器。这些传感器用于监测和报告
HV
蓄
电池的冷却状态，它们将这些数值报告给蓄电池电量控制模块
(
BECM
)。冷却液流量由一个12
V
电动泵驱动，电动泵通过来自
BECM
的脉宽调制(
PWM
)信号进行管理。
图7高压(
HV
)蓄电池
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HV
蓄电池接口如图8所示，高压输出端口如图9所示，
HV
蓄
电池有三个
HV
输出：
(1
M
共应至后逆变器的的电动驱动电路电源；
(2)供应至前逆变器的的电动驱动电路电源；
⑶供应至
HVJB
的辅助电源。
HV
蓄电池还有两个低压连接：
(1)至外部
HV
蓄电池冷却液温度传感器的连接；
⑵包括通信网络和
HVIL
的18针低压连接。
1.电动车(
EV
)蓄电池；2.高压(
HV
)直流(
DC
^接头-后电力变频转换器
(
EPIC
^ 3.维修断开装置(
SDU
}; 4.主接线线
A
接头；5.通气软管连接；
6.
EV
#电池冷却液进口温度揚感器；7.
EV
蓄电池冷却液进口连接；
8.等电位电气连接；9.
HVDC
接头-前部
EPIC
; 10.
HVDC
接头-高压接
线盒(
HVJB
); 11 .
EV
蓄电池内部接线线束接头-
EV
蓄电池冷却液进口和
出口温度传感器；12.
EV
蓄电池冷却液出口温度传感器；13.
EV
蓄电池
冷却液出口连接。
图8
HV
蓄电池接口
图9蓄电池高压输出端
HV
蓄电池壳体中含有两个包括防爆片的通风□。它们位于
后部，如图10所示。它们设计为在
HV
蓄电池壳体内出现过压状
况(比大气压力高出约0.2
bar
, 1
bar
=105
Pa
)时断裂。这样可以
让多余的压力以受控方式从乘客区域释放。您可以对其进行目测
检查，如果发生断裂，请联系经销商技术支持。蓄电池后部安装
了一个通风管，以达到压力平衡。通风管末端安装了止回阀以确
保无水进入。注意：在执行揭盖维修后，可使用
HV
蓄电池的通风
管连接对此蓄电池执行压力测试。
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圔10通风管和和爆裂通风口
3.
HV
蓄电池荷电状态
HV
蓄电池的额定容量为90
kWh
,但是其可用容量实际为
84
kWh
。这是因为我们无法将
HV
蓄电池完全充电至100%,
或者将电压容量降至0,并且如果蓄电池完全放电，这也会影响
到其性能和寿命。这个储备电压将会充当缓冲器来保护
HV
蓄电
池。这些数值是在
HV
蓄电池管理系统中进行设置的，并且是寿
命和性能之间的_种平衡。客户看到的数值以这些数值的百分比
形式显示的，因此对于驾驶员来说，80%的
HV
蓄电池电量就显
示为100%, 20%则显示为0。
随着
HV
蓄电池接收来自外部电源的电量，其内部电阻也会
增大。这是因为外部电源会快速地将离子供应到
HV
蓄电池中，
最高到约80%荷电状态。这将会导致电解液中“充满”了离子。
蓄电池电量控制模块(
BECM
)将通过监测内部温度的升高和容量
比率的升高来识别该状况。在将该状况通知
BCCM
后，后者将
会关闭充电率，这就允许离子沉淀下来。在经过规定时间后，
BCCM
将会再次开始低充电率充电，以便恢复
HV
蓄电池的充
电。从80%升至100%所花的时间会与
HV
蓄电池达到80%所花
的时间_样长。
HV
蓄电池健康状态由
BECM
持续进行监测，利用诊断工具
可以显示该数据。
HV
蓄电池的保修期为8年或160 000
km
,将
需要更换蓄电池的数值规定为
HV
蓄电池剩余寿命的70%。
4■单体电池平衡
蓄电池电量控制模块(
BECM
)将会每小时对
HV
蓄电池中的
所有单体电池执行一次单体电池平衡和温度检查。如果系统发现
某个参数超出预定限值，则也会激活单体电池平衡。单体电池平
衡会将单个模块中的所有
HV
蓄电池单体电池的电压降至电压最
低的那个单体电池的电压水平。经过多次单体电池平衡操作后，
HV
蓄电池的荷电状态会降低。为了避免荷电状态降低，当长时
间不使用车辆时，建议每30天内至少_次通过蓄电池充电控制模
块(
BCCM
)将车辆连接至一个外部电源。在车辆插接电源并进行
充电时，如果系统发现内部温度处于功能将被削弱的程度，则就
会激活加热或冷却策略。
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5■蓄电池电量模块(
BEM
)
蓄电池电量模块(
BEM
)是容纳
HV
蓄电池管理系统的工作部
件的主壳体。这其中包括蓄电池电量控制模块(
BECM
),该模
块容纳了主要
HV
接触器和熔丝以保护
HV
蓄电池电路。如图11
所示，
BEM
位于后排乘客座椅底座下方，带有一个盖板
。
BEM
中熔丝、接触器等部件是可维修部件，如图12所示。蓄电池接
触器框图如图13所示。
BEM
内的主要部件包括：驱动电路熔丝
(2个，规格为450
A
)、辅助电路熔丝(规格为315
A
)、主正极接
触器、主负极接触器和主正极辅助接触器、预充电电路板和2个
电流传感器。
1.预充电电路板；2.主正极接触器；3.温度传感器；4.辅助接触器；5.主
电流传感器；6.电气线束；7.主负极接触器；8.辅助熔丝；9.前逆变器
溶丝；10.后逆变器溶丝；11.后逆变器电流传感器。
图12
BEM
可维修部件
•
T
[
.f
A
W
E223466
----------------------------------------
圔13蓄电池接触器
(未完待续
）
E
(作者多飞工作单位：中国北方车辆研究所）
2019/03 • 67
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