2017款本田思鉑睿混合動力車電力電子系統介紹(中)

◆文/陜西 李偉

（接上期）

五、智能動力單元IPU部件說明

智能動力單元(IPU)包含鋰離子高電壓電池組、DC-DC轉換器、電池狀態監視器、線路板和電池電流傳感器。

IPU結構組成及連線情況如圖22所示。

圖22 IPU結構組成

1.蓄電池系統

高壓蓄電池組使用Li-離子(鋰離子)蓄電池。鋰離子蓄電池重量輕，體積小，壽命長。

蓄電池組由4個模塊(每個模塊18個單元，共72個單元)串聯連接如圖23所示。高壓蓄電池配有熱敏電阻類型溫度傳感器和內置的單元電壓傳感器，用于監測電池狀態并控制它們的SOC。

圖23 高壓蓄電池組

(1)蓄電池控制單元

高壓蓄電池通過PCU內的逆變器由發電機電機或牽引電機產生的電能充電。高壓蓄電池配備有多個溫度傳感器，這些傳感器將信息發送給蓄電池狀態監視器單元如圖24所示。

圖24 高壓蓄電池控制單元

圖25 蓄電池輸出控制

(2)蓄電池輸出控制

取決于蓄電池的溫度和狀態情況，蓄電池放出或充入的電量將不同。如果蓄電池充入或放出的電量高于安全范圍，則蓄電池壽命將縮短或處于惡劣的情況，蓄電池可能會嚴重損壞(熱失控、液體泄漏等)。為了避免損壞且使蓄電池的壽命最大化，蓄電池充電和放電由蓄電池狀態監測單元控制。

電池狀態監視單元使用來自蓄電池溫度傳感器、蓄電池電流傳感器和蓄電池狀態監視單挑計算的充電狀態(SOC)來控制蓄電池進出的功率。蓄電池狀態監測單元使用以上信息，以及決定蓄電池最優電量的指令信，輸出控制如圖25所示。

(3)SOC管理控制

為防止蓄電池老化，由蓄電池狀態監視器單元控制SOC。如果SOC達到不可接受的水平，蓄電池狀態監視器單元將根據需要限制電量輸出，如圖26所示。

圖26 SOC管理控制

(4)溫度管理控制

為了避免在極熱或極寒天氣對蓄電池造成損壞，蓄電池狀態監測單元可能限制蓄電池電量。蓄電池狀態監測單元同樣控制高壓蓄電池單元風扇的操作如圖27所示。

圖27 溫度管理控制圖

(5)連續輸出管理控制

蓄電池供電能力因電量和供電時間而異。可短時提供高電量，而提供低電量則可持續較長時間。蓄電池狀態監視器單元將供電量控制在低于蓄電池性能最大極限的安全范圍內，以防蓄電池老化或過熱，如圖28所示。

圖28 連續輸出管理控制圖

(6)連接板/副連接板

連接板(接線板)和輔助連接板可隔離高壓蓄電池，并分配電源至其它高壓系統。連接板和輔助連接板安裝在蓄電池組上如圖29所示。

圖29 連接板/副連接板

主保險絲、連接器和蓄電池電流傳感器位于連接板。

(7)接觸器

高壓接觸器和旁路接觸器排布在蓄電池組正極側，而高壓子接觸器排布在負極側。這些接觸器由蓄電池狀態監視器單元控制并執行高壓電路的連接和斷開。在接觸器連接正極側時，旁路接觸器切換為ON，然后高壓接觸器被打開，通過預充電電阻連接高壓電路可限制沖擊電流，直至電容器充好電，以保護系統。

數個大電容器位于PCU和DC-DC轉換器中。系統啟動時，這些電容器放電，如果蓄電池通過高壓接觸器連接，極大的具有損壞性的電流將會流過，被稱為浪涌電流。此電流會損壞各種部件，還會造成高壓接觸器上產生電弧。為防止大浪涌電流，啟動時旁路接觸器先關閉。這樣，通過限制電流和允許電容器充電的電阻器將高壓蓄電池連接到各種電容器。電容器在極短時間內充電，然后高壓接觸器關閉，旁路接觸器打開。

(8)蓄電池電流傳感器

蓄電池電流傳感器檢測高壓蓄電池的輸入和輸出電流。傳感器檢測到的輸入/輸出電流被發送到蓄電池狀態監視器單元；它用于計算充電狀態SOC的剩余容量如圖30所示。

圖30 檢測高壓蓄電池的輸入和輸出電流

(9)維修用插頭

維修用插頭安裝在高壓蓄電池的高壓電路和接觸器控制電路中如圖31所示。當混合動力系統或周圍部件需要檢查或維修時，拆除此插頭，可中斷高壓電路和接觸器控制電路。這樣能確保安全地完成檢查和維護工作。

圖31 維修用插頭

(10)高壓電路在沖突檢測時的切斷控制

當SRS單元檢測到碰撞信號(正面碰撞、側碰撞、后部碰撞)時，蓄電池狀態監視器單元根據來自SRS單元的信號存儲DTC，高壓電路通過將接觸器切換為OFF，進行切斷。此時，電源系統指示燈、充電指示燈、SRS指示燈點亮，而READY指示燈熄滅。通過使用HDS取消碰撞切斷控制，以清除蓄電池狀態監視器單元中的DTC。