2021款路虎发现运动插电式混合动力系统技术亮点(一)

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.栏目编辑：刘玺丨**************** 2021款路虎发现运动插电式混合动力系统
技术亮点(一）
♦文/北京杨宝利
一、PTA平台概述
1. P T A平台与规格参数概述
2021款路虎新极光/发现运动采用同一平台，即高级横置架 构(P T A)平台，弓I入M i l d H y b r i d曰e c tric V e h丨c l e (轻度混合动 力系统M H E V)和P H E V(插电式混合动力系统)技术。

本刊已介 绍过2019-2020款路虎极光M H E V技术。

本文以2021款路虎发 现运动(D i s c o v e r y S p o r t)为例，介绍P T A平台P H E V混合动力 系统。

P T A平台P H E V车型相关部件如图1所示，内燃机为I n g e n i u m 13(英杰力 3 缸)1.5L200P S(P S,马力 1P S=735.499W)汽油发动机，发动机动力负责前轮驱动。

后轮采用85k w电机来 驱动车辆。

系统控制电机和发动机的协调运行，因此能够改善车 辆的性能和潜在的燃油经济性。

混合动力系统能够仅使用电机持续行驶，在高达50k m的里程内不会产生任何废气排放。

该电 机由一个11.3k W/h H V蓄电池进行供电。

P T A P H E V搭配八速 A W8G30自动变速器。

电动后驱(e R A D)单元为后轮提供驱动 力，还能通过制动再生电力。

在需要时，前轮和后轮同时提供驱动 力实现All W h e e l D r i v e(全轮驱动A W D)功能。

规格参数见表1。

1-电动A i「C o n d itio n in g(A/C)ffii机；2-H V B IS G; 3-ln g e n iu m l3 1.5L200 P S汽油发动机；4-H V B IS G逆变器；5-燃油箱；6-电动后驱 动器（eRAD);7-充电端口；8-蓄电池；9-H V JB; 10-八速AW8G30
自动变速器。

____________________________________________________
图1 PHEV系统部件
56M O T O R"C H IN A•April
表1规格参数
规格参数
0-100km/h 6.3m
功率(ICE)
功率(电机）
功率(组合）200P S(147kW)
115p s(85kW)
300p s(220kW)
续航里程(纯电动）
续航里程(组合）50km
644km发动机ICE+50km
电动(E V)
最大速度(纯电动）
最大速度(ICE和电动）140km/h
201 km/h
M PG(组合） 1.7L/100km
N ED C(g/km)综合 C〇29g/km
2. 操作模式
P T A P H E V车辆采用三种驾驶模式工作：
(1) 混合动力模式：在混合动力模式下，车辆控制系统会自动确定何时使用发动机以及何时使用蓄电池电量。

这样可确保混合
动力系统的最佳运行。

在此模式下，将自动进行内燃机(I C E)和电
动后驱(e R A D)的切换。

驾驶员可以操控和中止混合动力模式的自
动运行以满足自己的偏好。

(2) E V模式：在E V模式下，车辆将尽量仅使用e R A D。

需要时，发动机将会启动，以支持较高的驾驶需求，例如，用力踩下
加速器踏板时。

(3) 节电(S A V E)模式：客户可以在驾驶期间保持蓄电池电量。

在E V菜单激活节能模式时，蓄电池电量将保持在激活时的水
平，同时混合动力驾驶模式启动。

电量会有较小的波动。

注意：
在节能模式下的车辆，将会和混合动力模式下蓄电池电量耗尽时
状态相同。

3. 充电
车辆随附一根家用充电电缆(模式2基本型)。

在不使用时，
应当将家用充电电缆安全地存放在行李箱。

只有在公共充电电缆
(模式3)和充电站不可用时，
才可以使用家用充电电缆。

只要有可
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能，就应该使用能够连接至充电站的公共充电电缆。

车辆支持交 流(A
C
)和直流(D
C
)快速充电。

充电端口位于左后面板内，与位 于车辆另一侧的燃油加注口盖成对应。

在车辆解锁的情况下，按 下格栅的右上角即可使用充电端口。

打开盖之后将其移到一旁， 即可使用充电端口。

二、PHEV 低压电源配电
1.PHEV 低压电源配电
P H E V
低压(12V ：)电源配电示意图如图2所示。

启动蓄电池
和辅助蓄电池通过配电盒(P
S D B
)为蓄电池接线盒(B
J B
)供电。

B J B
再为以下接线盒供电：①辅助接线盒(A J B
);②乘客接线盒 (P
J B
);③发动机接线盒(E J B );④后接线盒(R
J B
)。

直流/直流转换器(D
C
/D
C
)取代了发电机，为两个12V 蓄电
池充电。

D
C
/D
C
整流器包含在高压接线盒(H V J B
)中。

通过使用
双蓄电池系统，可以在电源模式7(执行拖转起动时)，将拖转起动 设备(启动机电机和B I S G )与车辆的其它电气负载隔离开来。

只要 车辆控制器(V
S C
,集成在P
C M
中)提出请求(通常是在行驶中需
要12V 系统执行拖转起动之前)，将会打开S W
1,使主蓄电池脱
离电路与负载分隔开来。

如果P S D B
的任一侧发生故障，P
S D B
将会打开S
W
2并将电路彼此隔离。

P S D B
的任一侧有一个“驻 车”模块,无故障一侧的蓄电池将会提供电源，以将车辆锁定在静 止状态。

(1)
当发动机正在工作时，P
S D B
中的两个开关均关闭。

D
C
/
D C
为这两个蓄电池充电并为所有负载供电。

(2)
在点火开关打开的情况下或处于E
V
模式时，P
S D B
开关1 打开。

D
C
/D
C
为辅助蓄电池和所有电气负载供电。

启动蓄电池和
启动机系统负载与之隔离。

这可确保在发动机启动时，供应至电 气负载的12V 电源不会受到影响。

另外，如果启动蓄电池电压低
于8V ,则还会打开开关1。

(3) 如果至主电源网络的连接发生中断(启动蓄电池电压低于
1-配电盒（PSDB ); 2-$甫助蓄电池；3-驻车锁执行器和eRAD 逆变器； 4-蓄电池接线盒(BJB ); 5-集成动力制动系统；6-直流/直流转换器(DC / DC ); 7-启动蓄电池；8-启动机；9-SW 1开关1-启动蓄电池开关连接；10-SW 2嵌2-辅助蓄电池賊雖。

___________________________
图2 PHEV 低压(12V )电源配电
8V ),贝i j P S D B 开关2将会打开。

蓄电池2向备用负载(e R A D
逆变
器和驻车锁执行器M 共电，E
V
模式被禁用。

(4)在车辆刚开始进入电源模式0(车辆锁定)时，所有电力均 由启动蓄电池和辅助蓄电池提供。

D
C
/D
C
不会为任何12V 电气负 载供电。

当网络进入休眠模式时，P
S D B
开关2将默认处于打开
状态。

在这种状态下，只有启动蓄电池为电气负载供电。

2.12V 电源断电
警告：可能在某些情况下，当所有12V 蓄电池均断开时，
D C
/D
C
可以为12V 电路供电。

因此，对于任何需要断开12V 系统
的作业，都需要停用D C
/D
C。

这包括：
① 操作安全气囊系统或在其周围工作；②
拆下存在对车身/底盘短路风险的任何带电电缆(例如，在
拆下启动机电机或B 1S G
时)。

在断开12V 蓄电池之前，请务必参考T O P I x 中的认可步骤， 并使用认可的J
L R
诊断设备上的12V 电源断电应用程序以停用
D C
/D
C。

该应用程序可在诊断设备上的°维修功能”部分中找
到。

在完成该应用程序并断开蓄电池后，使用数字电压表在跨接 启动端子处测量并检查确认12V 系统的电压为0V 。

完成所有的工作后，首先连接辅助蓄电池，然后连接启动蓄 电池并打开点火开关。

这将激活D C
/D
C。

如果未按正确顺序连接
蓄电池，P S D B
的诊断例行程序将失败，因而所有12V 负载将被
禁用，E
V
模式将不可用。

需要完成一次完整的睡眠/唤醒周期， 以清除P S D B
中的错误。

三
、PHEV 高压(HV )部件1 •概述
P H E V
高压(H
V
)部件如图3所示。

H
V
部件拓扑如图4所示。

H V
系统具有以下组件：
①皮带集成式启动机发电机(B I S G );②电动空调(e
A C
)压缩
机；③高压接线盒(H
V J B
);
④高压(H
V
)冷却液加热器；⑤B I S G 逆变器；⑥H
V
蓄电池；
⑦充电端口；⑧电动后驱动器e
R A D。

H V
冷却液加热器和H
V
空调泵是各车系都使用的部件。

其他
部件是此平台专有的。

下面分别介绍各部件的作用及工作原理。

2.车辆监控控制器
车辆监控控制器(V
S C
)是混合动力系统的管理器，集成在动
力系统控制模块(P
C M
)中。

V S C
负责控制以下事项：
① 混合动力部件的通电/断电；② H V
蓄电池荷电状态的管理；③
H V
蓄电池加热和冷却策略的管理；
④ 动力传动系统总扭矩/功率需求的确定；⑤ 发动机和e
R A D
之间所需的推进扭矩最佳分配的确定；
2021/04 •
親
组
觸
病
5
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1-皮带集成式启动机发电机（BISG ); 2-电动空调（eAC )压缩机；3-高
压接线盒（HVJB ); 4-HV 冷却液加热器；5-BISG 逆变器；6-HV 蓄电池； 7-充电端口； 8-电动后驱动器eRAD 。

图3 PHEV 高压(HV )部件
回
1-充电端口； 2-高压接线盒(HVJB ); 3-皮带集成式启动机发电机(BISG );
4-BISG 逆变器；5-HV 蓄电池；6-eRAD 逆变器；7-电动后驱动器 eRAD ; 8-冷却液泵；9-冷却液加热器；10-HV 加热器。

图4 HV 部件拓扑图
1-HV 蓄电池；2-至BISG 逆变器的HV 连接；3-冷却液进口； 4-冷却
液出口； 5-至eRAD 的HVJB 连接；6-12V 连接；7-至HVJB 的HV 连接。

图5 HV 蓄电池
1-HV 蓄电池；2-维修开关（MSD )隔离器；3-BECM 接触器；4-至
eRAD 的HV 输出；5-至HVJ 巳的HV 输出。

______________________
图6 HV 蓄电池内部电路示意图
4.H
V
接触器
当点火开关首次打开时，预充电接触器关闭，之后主正极 接触器关闭以使H
V
电路通过电阻形成回路。

如果这一步操作成
功，在监测测试之后，主负极接触器则会关闭，以使H V
电路通过
全部电压。

当主负极接触器关闭时，预充电接触器打开。

H V
接触
器操作序列是：①预充电接触器关闭；②主正极接触器关闭；③ 系统自检完成；④主负极接触器关闭；⑤预充电接触器打开。

这一操作用于防止突发的初始电涌，以免主接触器端子间产 生电弧。

同时也会进行绝缘监测，只要主接触器关闭，即可测试 所有受到监测的H V
电路的绝缘完好性。

当主接触器打开时，则
⑥
P H E V
操作模式的确定；
⑦ 驱动模式转换的管理；⑧
与变速器控制模块(T
C M
)共同控制变速器离合器组件，以
最大程度降低传动系统牵引和分流。

⑨ 任何混合动力系统故障的管理。

3.H
V
蓄电池
H V
蓄电池如图5所示，内部电路示意图如图6所示。

H
V
蓄电
池规格为11.3k W
/h /105干瓦电力，H
V
蓄电池和电缆可为车辆提
供D
C
H
V
电源。

H V
蓄电池通过蓄电池充电控制模块(B
C C M
)为
其充电，或在发生再生制动时由e R A D
供应的电能。

该蓄电池的
额定电压为300V 。

蓄电池电量控制模块(B E C M
)是H
V
蓄电池的
一个组成部分。

B E C M
控制单个电池单元的电压、内部温度、预 充电接触器和H
V
接触器。

可用荷电状态范围为蓄电池100%实际 荷电状态的2%0~95%。

仅可监测H
V
蓄电池的H V
电路。

为了在主接触器打开时继续监测
H V
电路，会启动预充电接触器序列，以便对电路施加电压。

电
压施加大约10m s
,期间执行内部测量。

在主接触器打开时，这
一测量会连续重复。

每11天，B E C M
就会对H
V
蓄电池中的所有
电池单元执行一次电池单元平衡操作。

电池平衡操作会将所有蓄 电池单元的电压降至各单元的最低电压水平。

经过多次电池单元
平衡操作后，H
V
蓄电池的荷电状态会降低。

为了避免降低H
V
蓄
电池荷电状态，建议在长时间不使用车辆时，应当通过车载充电 器将车辆连接至外部电源，或者每30天至少连接一次外部电源。

5.蓄电池电量控制模块
蓄电池电量控制模块(B
E C M
)是H
V
蓄电池的一个组成部
分。

B
E C M
控制单个电池单元的电压、内部温度和H
V
继电器(接
触器)。

B
E C M
通过高速(H
S )C A N
电源模式0系统总线与H
V
系统
和其他车辆系统进行通信。

该控制模块直接控制：①H V
蓄电池
58
M O T O R -C H IN A •
April
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栗；②H V蓄电池加热器；③与A/C系统相
连的由H V A C控制模块控制的H V蓄电池
冷却器；④H V蓄电池隔离阀；⑤H V接触
器。

B E
C M控制由H V蓄电池输送或提供的
H V能量。

如果H V蓄电池内部温度超出正
常工作温度范围，则B E C M将会限制所输
送或供应的能量。

B E C M还会控制H V蓄电
池的温度。

在车辆行驶时，H V蓄电池温度
控制将会工作。

在通过充电端口将B C C M
连接至外部电源时，H V蓄电池温度控制也
会工作。

6.高压互锁回路
H V互锁回路(H V I L)是一个安全系统，
用于防止H V电缆在出于任何原因断开时带
电。

H V I L监测H V接头与其对应的部件之
间的完好性。

H V I L由B E C M进行监测，并
且会将与之相关的D T C设置在该模块中。

每个H V I L电路都由一个12V1O m A电源和
一个电流感应电阻器组成。

B E C M监测流
过电阻器的电流，以检测是否存在断路、
对地短路或对12V电源短路。

H V丨L电路电
缆并不沿着H V电缆的长度布设，每个H V
接头中都有一个回路连接，这就使得电路
回路变得完整。

H V I L电路的起点和终点都
在B E C M处，图7所示为该电路经过的H V
部件。

拆下任何H V部件上的H V电缆后，
H V互锁回路电路将会断开，B E C M将会断
开H V电路。

B E C M会将H V蓄电池内的2 个继电器断电，从而以电气方式断开H V蓄 电池。

如果在车辆静止不动时检测到H V I L 故障，则H V接触器将被打开，H V电路将 被放电。

如果在驾驶员尝试起步时检测到
H V I L故障，则H V蓄电池H V接触器将被关 闭，车辆可以行驶。

这是因为驾驶员坐在车
内，接触到裸露的H V电路的风险极小。

在
H V I L中识别为断路的H V部件将不工作，尽 管只要H V连接存在，功能就不会被削弱，但是将会设置D T C。

如果在车辆行驶时出 现故障，则车辆将会继续行驶’直至车辆停 止，然后根据故障的位置，将会出现安全响应。

这将导致功能下降，具体取决于发生
故障的位置处的部件。

如果在充电时发生
H V I L故障，则充电将被停止。

作为H V I L测
试功能的组成部分，H V I L电路将会受到持
续监测。

7.维修开关
维修开关（M S D)是一个高压维修断开装
置，M S D位于盖板下方的H V蓄电池下
侧，如图8所示。

M S D用于断开H V蓄电池内的电
路。

M S D具有一个锁杆，必须先移动
该锁杆才可拆下M S D。

M S D含有一个
250A保险丝，用于H V电源供应。

当拆
下M S D时，正极H V供电电路在H V接触
图8维修开关(MSD)
器之前将发生断路。

这意味着，将无法
在H V蓄电池接线柱上测到任何电压。

在
中国市场的车辆上，蓄电池M S D则位于
蓄电池前面。

（末完待续>E
(作者杨宝利工作单位：陆军装备部驻
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