雷双庆有两个动力来源,一个是混合动力电池(高压电池),一个是辅助动力电池(题目中提到的铅酸电池)。这两个电池一起安装在车辆的行李箱中。
铅酸电池的DC电压为12V,主要为车辆的控制单元ECU、照明系统、扬声器、收音机等电气系统提供工作电压。
双发供电高压电池采用镍氢电池,是由6节1.2V单体电池串联而成的7.2V电池单元。整个电池由28个电池单元串联而成,形成201.6V(7.2*28)的电压,因此单体电池数量为168个。高压蓄电池通过橙色高压电缆连接到带变流器的逆变器总成,蓄电池负极安装有维修插头手柄。
在维修车辆时,需要先断开这个插头手柄,比如更换逆变器的冷却液、空调压缩机的制冷剂,可以切断动力电池与高压电器设备的连接。
高压电池的作用是储存电机MG1和MG2产生的电能,同时在车辆行驶时给两个电机供电,使其能够行驶。电池的结构如下图所示。因为高压电池是串联的,如果其中一个电池单元损坏,整个电池组都会失效,所以需要更换整个动力电池。现在丰田的双擎动力电池组价格在2-3万左右。
低压电池主要为整车电器设备提供12V工作电压,高压电池有BMS电池管理系统进行合理充放电处理。但与低压电池不同的是,没有专门的充放电管理系统。一般低压电池通过DC/DC转换器将高压电池的电压转换为12-14V,类似于传统汽油车上发电机给电池充电的原理。
除了混合动力汽车的驱动方式与汽油车不同之外,其电控系统大同小异,同样由传感器、执行器、ECU组成。不同的是电池管理、电机控制、整车控制的ECU更多。使用的传感器很多和汽油机一样,比如油门踏板位置传感器。因为蓄电池使用的是直流电,需要经过转换器转换,转换后的12V电源才能供给ECU工作。如果给ECU增加几百伏的电压,ECU会立刻坏掉。汽车里很多电器设备都是有额定电流和功率的,如果用高压会损坏设备。
铅酸电池上安装有温度传感器,混合动力汽车控制ECU(HV ECU)通过温度传感器发出的信号降低充电电流,保护铅酸电池免受损坏。高压电池的电池模块上设有通气孔,防止电池在充电过程中产生气体,导致电池膨胀损坏。
DC/DC转换器带转换器的逆变器总成包括升压转换器和DC-DC转换器,逆变器的位置如下图红色区域所示。升压变换器连接在逆变器和高压电池两端,两端电压分别为DC 650V和DC 201.6V,DC-DC变换器额定输出电压为DC 13.5-15V,最大输出电流为100A。逆变器的作用是降低或提高系统的电压,并将直流电转换成交流电。这套系统采用了和电子无级变速器一样的冷却系统,不受发动机冷却系统控制。
在混合动力汽车中,发动机驱动的MG2电机由于发动机经常停机,无法给低压电池充电,只能通过DC-DC逆变器来实现,一般安装在动力电池BMS(纯电动汽车)或电机控制器PEU(混合动力汽车)中。DC-DC转换器根据HV ECU提供的信号,将HV电池输出的201.6V电压转换成DC 12V,通过AMD线和60A的保险给电池充电。
DC-DC变换器通过低压电池实际输出电压的反馈值,将低压电池的电压控制在一个恒定的电压值,并在备用电池短路时保护DC-DC变换器。如下图所示,当动力电池SOC大于设定值时,动力电池直接通过DC-DC转换器输出电流,给低压电池充电;当动力电池的SOC小于设定值时,它将作为发动机驱动发电机MG1。一方面会通过逆变器总成给高压电池充电,另一方面会给12V电池充电,一起供给整车的用电设备,保护电池不被过度放电。
动力电池SOC是指高压电池还剩多少电量,是电池剩余电量与电池标称充电容量的比值。这就像我们开车时看仪表盘上的油标一样。如果这个值低,我们就要加油(充电)。HV ECU通过充放电系统对蓄电池进行充放电,使SOC的状态保持在60%浮动,距离仪表盘约6个电池。电池ECU通过电流传感器检测到的充放电安培数计算出HV电池的SOC,并将此数据传输到HV ECU,然后根据接收到的数据进行充放电控制,使SOC保持在目标范围内。当SOC过低时,HV ECU使用MG1通过增加发动机的输出功率来给HV电池充电。
当车载设备在ACC或ON状态下听歌、看电影时