第四章 北汽纯电动汽车
第一节 北汽纯电动汽车的组成
一、主要部件安装位置
新款北汽纯电动汽车整车前舱布置如图4-1所示。
图4-1 新款北汽纯电动汽车整车前舱布置
二、主要部件结构
1．动力电池
北汽EV200采用的是三元锂离子电池，其动力电池系统主要由动力电池模组、电池管理系统、电池箱体及辅助元器件四部分组成。动力电池的组成及结构如图4-2和图4-3所示。电池组的参数如表4-1所示。
图4-2 动力电池的组成
图4-3 动力电池的结构
表4-1 电池组的参数
（1）电池模组
① 电池单体 构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外壳等构成。可实现电能与化学能之间的直接转换。
② 电池模块 一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元替换。
③ 模组 由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。
（2）电池管理系统
① BMS的作用 电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中，它的作用就相当于人的大脑。它不仅要保证电池的安全可靠使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。
② BMS具备的功能 通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压、欠压、过流、过高温和过低温保护、继电器控制、SOC估算、充放电管理、均衡控制、故障报警及处理、与其他控制器通信功能等功能；此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为动力电池系统加热功能。
③ BMS的组成 按性质可分为硬件和软件，按功能可分为数据采集单元和控制单元。
④ BMS的硬件 主板、从板及高压盒，还包括采集电压线、电流、温度等数据的电子器件。
⑤ BMS的软件 监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电机的通信，来控制动力电池系统的充放电。
（3）辅助元器件 主要包括动力电池系统内部的电子电器元件，如熔断器、继电器、分流器、接插件、紧急开关、烟雾传感器等；维修开关以及电子电器元件以外的辅助元器件，如密封条，绝缘材料等。
注：以动力电池为例说明如下。
动力电池系统的额定电压＝单体电芯额定电压×单体电芯串联数
动力电池系统的容量＝单体电芯容量×单体电芯并联数量
动力电池系统的总能量＝动力电池系统的额定电压×动力电池系统的容量
动力电池系统重量比能量＝动力电池系统总能量÷动力电池系统重量
（4）工作原理 动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱内，如图4-4所示，动力电池系统使用可靠的高压接插件与高压控制盒相连，然后输出的直流电由电动机控制器转变为三相交流高压电，驱动电动机工作； 系统内的BMS实时采集各电芯的电压、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值等数据，时时监控动力电池的工作状态，并通过CAN线与VCU或充电机之间进行通信，对动力电池系统进行充放电等进行综合管理。
图4-4 动力电池模组的放置
2．整车控制器
整车控制器是进行纯电动轿车动力控制及电能管理的载体，如图4-5所示。一方面，VCU通过自身数据采集模块获取驾驶员需求信息；另一方面与电动机控制器、电池管理系统、电动辅助系统等部件组成CAN总线网络，可以实时获取当前整车状态、电动机、电池、电动辅助等部件的参数，采用优化算法协调电动辅助部件和电动机运行，在满足驾驶员对整车动力性和舒适性需求的前提下，最大限度地节约电能的消耗。
图4-5 整车控制器
3．车载充电机
车载充电机安装位置如图4-6所示。
图4-6 车载充电机安装位置
（1）功用
① 为动力电池进行充电，为其补充电能。
② 具有CAN通信功能，收到允许充电信号后，将输入220V交流电，经过滤波整流后，通过升压电路和降压电路，输出适合的电压和电流给动力电池进行充电。
（2）车载充电机工作流程
① 交流供电。
② 低压唤醒整车控制系统。
③ BMS检测充电需求。
④ BMS给车载充电机发送工作指令并闭合继电器。
⑤ 车载充电机开始工作，进行充电。
⑥ 电池检测充电完成后，给车载充电机发送停止指令。
⑦ 车载充电机停止工作。
⑧ 电池断开继电器。
（3）快充线束 连接快充口到高压盒之间的线束如图4-7所示。接整车低压线束脚：
图4-7 连接快充口到高压盒之间的线束
1脚为A－（低压辅助电源负极）；2脚为A＋（低压辅助电源正极）；3脚为CC2（充电连接器确认）；4脚为S＋（充电通信CAN-H）；5脚为S－（充电通信CAN-L）；6脚为车身搭铁。
快速充电接口如图4-8所示。
图4-8 快速充电接口
DC－—直流电源负；DC＋—直流电源正 ；PE—车身地（搭铁）；A－—低压辅助电源负极；A＋—低压辅助电源正极；
CC1—充电连接确认；CC2—充电连接确认；S＋—充电通信CAN-H；S－—充电通信CAN-L
（4）慢充线束 连接慢充口到车载充电机之间的线束，如图4-9和图4-10所示。
图4-9 慢充口到车载充电机之间的线束
图4-10 慢充电接口电路图
（5）车载充电机端子接口 车载充电机端子接口及接口定义如图4-11和图4-12所示。低压控制端子如图4-13所示。
图4-11 车载充电机端子接口
图4-12 接口定义
A脚—电源负极；B脚—电源正极；1脚—L（交流电源）；2脚—N（交流电源）；3脚—PE[车身地
（搭铁）]；4脚—空；5脚—CC（充电连接确认）；6脚—CP（控制确认线）
图4-13 低压控制端子
1脚—CAN-L；2脚—CAN-GND；3，4，6，7，10，12，14—CP（预留）；5脚—互锁输出（到高压
盒低压插件）；8脚—GND；9脚—新能源CAN-H；11脚—CC信号输出；13脚—互锁
输入（到空调压缩机低压插件）；15脚—12V＋ OUT；16脚—12V＋ IN
4．DC/DC转换器
DC/DC转换器的安装位置如图4-14所示。
图4-14 DC/DC转换器的安装位置
（1）功用
① 将动力电池的高压直流电转换为能够为整车所使用的低压直流电。
② 整车上电所用的电是蓄电池提供的12V的低压电，整车启动以后动力电池代替蓄电池，通过 DC/DC转换器为整车提供低压电。
（2）DC/DC转换器的工作流程
① 整车ON挡上电或充电唤醒上电。
② 动力电池完成高压系统预充电流程。
③ VCU发给DC/DC转换器使能信号。
④ DC/DC转换器开始工作。
（3）接口定义及端口含义 DC/DC转换器接口定义及各端子含义如图4-15和图4-16所示。
图4-15 DC/DC转换器的接口
图4-16 DC/DC转换器各端子含义
5．高压部件
（1）工作条件
① 高压输入范围为DC 290～420V。
② 低压使能输入范围为DC 9～14V。
（2）判断DC/DC转换器是否工作的方法
① 保证整车线束正常连接的情况下，上电前使用万用表测量铅酸蓄电池端电压，并记录。
② 整车上通电，继续读取万用表数值，查看变化情况，如果数值在13.8～14V之间，判断为DC/DC
转换器工作。
（3）整车高压线束分布 整车共分为5段高压线束，如图4-17所示。
图4-17 高压线束
① 动力电池高压电缆 连接动力电池到高压盒之间的线缆。
② 电动机控制器电缆 连接高压盒到电动机控制器之间的线缆。
③ 快充线束 连接快充口到高压盒之间的线束。
④ 慢充线束 连接慢充口到车载充电机之间的线束。
⑤ 高压附件线束（高压线束总成） 连接高压盒到DC/DC转换器、车载充电机、空调压缩机、空调PTC之间的线束。
a．动力电池高压电缆 连接动力电池到高压盒之间的线缆，如图4-18所示。
图4-18 动力电池高压电缆
接高压盒端：B脚—电源正极；A脚—电源负极；C脚—互锁线短接；D脚—互锁线短接
接动力电池端：1脚—电源负极；2脚—电源正极
注：中间互锁端子
b．电动机控制器电缆 连接高压盒到电动机控制器之间的线缆如图4-19所示。
图4-19 连接高压盒到电动机控制器之间的线缆
接高压盒端： B脚—电源正极；A脚—电源负极；C脚—互锁线短接；D脚—互锁线短接
c．高压附件线束（高压线束总成） 连接高压盒到DC/DC转换器、车载充电机、空调 压缩机、空调PTC之间的线束如图4-20所示。高压附件线束（高压线束总成）接口定义如图4-21所示。
图4-20 高压附件线束
图4-21 高压附件线束接口定义
接高压盒插件： A—DC/DC转换器电源正极；B—PTC电源正极；
C—压缩机电源正极 ；D—PTC-A组负极；E—充电机电源正极；
F—充电机电源负极；G—DC/DC转换器电源负极；H—压缩机
电源负极；J—PTC-B组负极；L—互锁信号线；K—空引
d．高压线束总成接口定义
ⓐ 接充电机插件端子如图4-22所示。
图4-22 接充电机插件端子
A—电源负极；B—电源正极；4—电源正极；2—电源负极；中间—互锁端子
ⓑ 接DC/DC转换器插件、接空调PTC插件端子如图4-23和图4-24所示。
图4-23 接DC/DC转换器插件端子
A—电源负极；B—电源正极；
1—互锁信号输入；2—互锁信号输出
图4-24 接空调PTC插件端子
1—PTC-A组负极；2—PTC-B组负极；
3—电源正极；4—互锁信号线
e．互锁接线原理 如图4-25所示。
图4-25 互锁接线原理
（4）高压控制盒 完成动力电池电源的输出及分配，实现对支路用电器的保护及切断，其结构如图4-26所示。
图4-26 高压控制盒的结构
① 高压控制盒的内部结构如图4-27所示。
图4-27 高压控制盒内部结构
② 高压控制盒内部原理电路如图4-28所示。
图4-28 高压控制盒内部原理电路
③ 高压控制盒外部接口定义如图4-29所示。
图4-29 高压控制盒外部接口定义
④ 接高压附件线束插件端子如图4-30所示。
图4-30 接高压附件线束插件端子
⑤ 高压控制盒互锁线接线如图4-31所示。
图4-31 高压控制盒互锁线接线
6．仪表
仪表的作用是显示用户最关心的车辆信息，北汽电动车仪表如图4-32所示。
图4-32 北汽电动车仪表
1—驱动电动机功率表； 2—前雾灯； 3—示廓灯；4—安全气囊指示灯； 5—ABS指示灯；6—后雾灯；7—远光灯；8—跛行指示灯；9—蓄电池故障指示灯；10—电动机及控制器过热指示灯；11—动力电池故障指示灯；12—动力电池断开指示灯；13—系统故障灯；14—充电提醒灯；15—EPS故障指示灯；16—安全带未系指示灯；17—制动故障指示灯；18—防盗指示灯；19—充电线连接指示灯；20—手刹指示灯；21—门开指示灯；22—车速表；23，25—左/右转向指示灯；24—READY指示灯；26—REMOTE指示灯；27—室外温度提示