纯电动汽车EV160电源系统构成及充电系统详解

EV160的电源系统主要由动力电池、电池管理系统、充电系统及低压辅助电源等组成，如图3-20所示。与其他纯电动汽车相比，EV160的电池没有配置专门的冷却装置，它是利用汽车行驶过程中流动的风带走动力电池的热量，从而降低动力电池的温度，属于自然风冷却。

图3-20　电源系统结构

电源系统主要用于接收和存储由外置充电装置和能量回收装置提供的电能，并通过高压控制盒连接动力电池包，为驱动电机、空调、DC-DC转换器等用电设备提供电能。

（一）动力电池包

EV160采用的是ATL普莱德磷酸铁锂动力电池包。主要由动力电池组、动力电池箱体、动力电池辅助装置和高压维修开关构成，如图3-21所示。与其他动力电池相比，ATL普莱德磷酸铁锂动力电池的优势在于：高温性能更稳定，对温差的适应性较强（－20～75°C），电热峰值更高，很大程度上提高了整车性能，并且电池不含任何稀有金属，安全稳定，污染更小。

图3-21　北汽EV160动力电池包组成

1.动力电池组

EV160的动力电池组由10个模组串联组成，而动力电池模组是由10个电池模块串联组成的一个组合体，电池模块是由10个并联的单体电芯组合而成，是单体电芯在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可以作为一个单元替换，该组合的额定电压与单体电芯的额定电压相等。单体电芯是构成动力电池模组的最小单元，一般由正极、负极、电解质（或电解液）和隔膜等组成，可以实现电能与化学能之间的直接转换。ATL普莱德磷酸铁锂动力电池组主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来工作。EV160的动力电池组内的每个电池模组电压为32V，共10个模组，动力电池的容量与每个模块的容量同为80A·h，所以该动力电池额定电压为320V，额定容量为25.6kW·h。

2.动力电池箱

EV160的动力电池箱具有承载和保护动力电池组及内部电气元件的作用，其同样是由动力电池箱上盖和下托盘组成，主要用于切断动力电池内部的高压电路，防止发生触电事故，驾驶者一般接触不到。

3.动力电池辅助装置

EV160的动力电池辅助装置主要包括动力电池内部的预充电继电器，高压正、负极继电器，动力电池辅助加热装置，等电子电器元件，还包含电子电器元件以外的高压线、密封条、绝缘材料等，如图3-22所示。

图3-22　动力电池辅助装置

4.高压维修开关

EV160的高压维修开关位于汽车后排座椅前中央通道下面的动力电池上，如图3-23所示，它用于切断动力电池内部的高压电路，防止发生触电事故，驾驶者一般接触不到，仅供专业人员检修时使用。

图3-23　北汽EV160高压维修开关位置

（二）电池管理系统（BMS）

EV160的电池管理系统是电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中，它相当于大脑，主要由1个主控制模块、1个高压控制模块、2个电池信息采集器等组成，如图3-24所示。其中，电池管理系统的2个电池信息采集器主要负责监测动力电池组的温度和单体电芯的电流、电压等实时信息，进行监测分析，然后通过低压控制线路上报给主控制模块；主控制模块通过CAN总线与整车控制器连接，将收集的数据进行综合分析处理后，发送新的指令信息给电池高压控制模块、整车控制器及其他子控制系统；另外，主控制模块还可以进行动力电池加热控制；高压控制模块负责监测高压回路状态信息，将信息传送给主控制模块，与主控制模块信息通信进行高压的输入和输出控制。

图3-24　电池管理系统组成

（三）充电系统

EV160充电系统的作用与其他纯电动汽车的充电系统一样，主要用于为车载储能装置补充电能，并满足不同应用情况下的充电需求。EV160动力电池充电系统包括快充（直流）充电系统和慢充（交流）充电系统，其主要组成部件为充电口、车载充电机、DC-DC转换器、高压控制盒、动力电池。

1.充电口

EV160的充电口有快充充电口和慢充充电口。

（1）快充充电口。

EV160的快充充电口位于车头前部正中间位置，如图3-25所示。

图3-25　快充充电口位置

（2）慢充充电口。

EV160的慢充充电口位于传统汽车的油箱口部位，打开充电盖后可以看到充电插头为7孔式，如图3-26所示。

图3-26　慢充充电口针脚标志

2.DC-DC转换器

EV160的DC-DC转换器位于机舱内，如图3-27所示。主要用于将动力电池的高压直流电转换为低压直流电，为蓄电池及整车低压用电系统供电。(www.xing528.com)

图3-27　DC-DC转换器位置示意

（1）DC-DC转换器结构。

EV160的DC-DC转换器主要由箱体、电路板等部件组成。其中，电路面板上共有4处接线口，分别为低压输出正极、低压输出负极、高压输入端和低压控制端，如图3-28所示。

（2）DC-DC转换器的工作过程。

整车上电之后，通过低压控制系统唤醒整车控制系统，整车控制器给DC-DC转换器发送控制指令，DC-DC转换器开始工作。此时动力电池中的320V直流电经由高压控制盒输送到DC-DC转换器，该高压电经过转换器内部的降压器、整流器、振荡电路、滤波器等一系列的作用之后，形成一个14V左右的低压直流电，输出并存储至蓄电池中，供整车低压系统使用，如图3-29所示。

图3-28　DC-DC转换器结构组成

图3-29　DC-DC转换器工作流程

3.高压控制盒

EV160的高压控制盒位于机舱内，如图3-30所示。主要用于动力电池与各高压器件之间的高压连接，实现对支路用电器件的保护。

图3-30　高压控制盒位置

（1）高压控制盒结构。

EV160高压控制盒主要由箱体、PTC控制面板、高压配电面板、熔断丝和快充继电器等部件组成，如图3-31所示。高压控制盒外部共有5个接线口，分别用于实现快充插接件、快充继电器、动力电池包、电机控制器、整车控制器和高压辅助等的连接。

图3-31　高压控制盒结构组成

（2）高压控制盒工作原理。

当车辆处于不同状态时，高压控制盒内各配电线路会起不同的作用，以下将分4种状态介绍高压控制盒的工作原理。

①快充状态。

将直流充电枪插入快充充电口，电池管理系统与直流充电桩进行信息交互及安全监测，闭合高压控制盒快充继电器以及动力电池继电器，将直流充电桩过来的高压直流电经高压控制盒内部的快充继电器和高压配电面板存储到动力电池中，如图3-32所示。

图3-32　快充状态高压控制盒工作原理

②慢充状态。

将交流充电枪插入慢充口后，车载充电机根据接收到的充电唤醒信号和动力电池电量信号，将从慢充充电口输送过来的交流电转换为高压直流电，经高压控制盒内部的高压配电面板和车载充电机熔断器储存到动力电池中，如图3-33所示。

图3-33　慢充状态高压控制盒工作原理

③驱动状态。

当车辆处于驱动状态时，整车控制器VCU根据车辆状态信息、电机控制器MCU和电池管理系统MMS信号，控制动力电池的电能经高压控制盒内部的配电面板输出送到电机控制器，电机控制器调节驱动电机的工作状态，驱动车辆行驶，如图3-34所示。

图3-34　驱动状态高压控制盒工作原理

④能量回收状态。

当车辆进行能量回收时，整车控制器VCU根据车辆状态信号、电机控制器MCU和电池管理系统BMS检测到的状态信号，控制电源系统根据情况进行能量回收。驱动电机回收的电能通过电机控制器，经高压控制内部的高压配电面板将电能输送到动力电池中，如图3-35所示。

图3-35　能量回收状态高压控制盒工作原理

（四）低压辅助电源

EV160的低压辅助电源采用是低压铅酸蓄电池，其位于前机舱内，其作用与其他纯电动汽车一样，此处不再赘述。EV160的低压蓄电池主要给灯光、空调、电动门窗、电动座椅等车身电器和整车控制器、电机控制器、空调控制器以及制动压力调节器等汽车控制系统相关的部件提供工作电压。