纯电动汽车雪佛兰_揭开雪佛兰Volt电动车里电子设计的秘密

电子爱好者网讯：工程师的工作不仅是一种挑战和学习体验，有时也是一种纯粹的兴趣。这是UBM TechInsights的产品营销经理、MunroAssociate的高级经理和Design Prophet的Al Steier在过去一个月拆卸混合动力汽车Chevy Volt的起点，以观察是什么引起了呼呼声和嗡嗡声，并了解汽车技术是如何结合的。

以下是他们三天创造性拆解VOLT得到的一些认识。

能源来源：电池组

VOLT的锂电池由四组呈T形排列的模块组成，这样可以适当地放置在后座下方和前座中间的插槽中。总线连接这四个模块，还有紧急断电开关线，保证电池组的安全。

总共288个独立的电池组成了这个完整的电池组。约翰斯科特-托马斯认为，这种电池组实际上被分成塑料包装的“切片”或“刀片”，由两个独立的电池和一个带有五个冷却剂通道的散热器组成。从电气上看，三个单元的组是并联的，这些组96%是串联的。因此，这288个电池产生360V的电压，可以提供16KWH的容量。为了延长电池寿命，这些电池一定不能充满电或者用完，所以只使用中间状态的9.6KWH动力石。

斯科特-托马斯声称，LG化学制造的电池利用了锂、锰和尖晶石的化学反应，同时加入了通用汽车授权的阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的钴的化学应用，因此一场镍、锰和钴电池的变革即将发生。

VOLT的电池中的循环冷却液是四组中的一组，每组都有独立的控制器和散热器模块！其他三组循环用于冷却内燃机、电动机/发电机逆变器和插入充电器的电源转换器。

Al Steier表示，当电池的温度较低(低于最佳工作温度)时，这些液体将用于加热电池的过期工作状态，然后用于冷却，以确保其不超过额定温度。即使汽车没有运行，控制电路也会激活冷却系统，以防止电池在极热天气下过热，在极冷天气下过冷。所以停车时要保持充电，避免上述情况下耗电。

斯科特-托马斯补充说，电池组冷却系统是用软管夹连接在一起的，这意味着该车是一种有限的汽车产品，因为更高的产品体积允许使用黄铜接口。他还声称，螺栓将电池组夹紧在一起，每个电池组都有三个检查员的图标，这意味着配件经过仔细检查，以确保其质量和性能，对得起它的价格。

电池电子学：控制和监控

相关拆解图片显示，这个复杂的伏特电池组有着相当精准的控制和监控，这也是整车的特点。约翰斯科特托马斯注意到这辆车40%的价值在于它的电子设备，板上有近100个MCU，这是它最具代表性的性能。为了控制这些电子设备，大约需要1000万行代码，这比波音787梦想飞机的800多行代码还要多。

斯科特-托马斯认为，从电池本身来看，拥有相当长的续航时间是一个关键点。为此，通常将电池组的温度设置在2摄氏度以内，并且这些单元的充电在单元之间是平衡的，以便它可以在相同的使用频率下确保相当长的寿命。各个单元在声场中的时间差是影响单元寿命的另一个参考，控制软件会将其考虑在内。

例如，在充电过程中，每个单元都将受到监控。为了保证每个电芯都有相同的最大电压，如果其中一个电芯较早达到容量，就会并联一个电阻，保证这个电芯过充而不影响其他电芯充满电。

斯科特-托马斯认为：“控制和软件的水平很难区分。电池组电压和温度检测每秒有500个诊断数据。即使汽车不工作，控制器也会被激活。

电池外围和监控模块安装在电池组正面的上方。这个组件有四个检测电路板，每个电路板为一个电池组服务，橙色代表高压。同时，飞思卡尔、LG化学和意法半导体的芯片占了电路板上的大部分元件。艾斯特尔再次强调，在生产过程中，通过在合适的时间检查不同的热源，可以保证质量。

约翰斯科特-托马斯认为确保电池电子学的正确性是非常困难的，因为这个系统必须检测毫伏级的电池电压。但是每个电芯的电压从最低到几百伏都有波动，这就需要注意电路板的布局、走线设计、适当的接地(不同电压下的虚接地)和电压隔离技巧。斯科特-托马斯还注重安全和质量检查。将其添加到汽车设计中是一个具有灵活性和模块化的过程，这使得更容易在车辆中引入新的单元、电池组、电子设备和控制装置。

最后，整个拆解团队在VOLT中发现了一个意想不到的电池相关模块，除了驾驶座下方的标准OBDI诊断端口和副驾驶座下方的密封模块。这被证明是用来存储电池盒混合动力操作诊断的代码，它还预留了一条合适的电缆，供工程师访问。

收费系统和“大脑中心”

电池电源：电压充电系统

除了再生制动之外，能量还通过电力认证的110V充电器或连接到电网的可选220V充电器充入电池。

110家用充电器是李尔公司制造的。它是一个很简单的元件，但它的电力电子设备和软件都很复杂，电路不充电永远无法充电。充电继电器和监控电子设备板与电池组和监控系统连接。如上所述，为了实现功率转换，车载模块将交流电转换为DC，以独立的冷却循环为电池充电。

使用充电器时，将其插入左前门挡板后面的标准插座。约翰斯科特-托马斯声称要拆掉这个外围部分，以显示通用对设计细节的重视。为了保护和稳定高振动环境中的高压元件，它们都用泡沫进行固定和隔离。

Al Steier在充电器配置中发现了一个令人困惑的特性。虽然充电器插座在左挡板上，但与之相连的充电模块在右大灯下方。同样，内燃机控制器在左边，而发动机在右边。与这些元件的倒置安装相比，这种布置明显增加了布线量。

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伏特的“大脑”

看起来像内燃机变速箱的电动机/发电机底座是一个液冷逆变器模块，它将功率传输到牵引电动机。为了安全起见，通向该模块的橙色高压电缆与继电器断开。Steier还声称，覆盖的模块也是一个破损的安全环。里面那个就是斯科特-托马斯声称最接近全车的那个？“大脑中枢”。

目前日立的板卡上安装了4个飞思卡尔32位MCU Qorivva。这四个控制器中有一个可以看作是主导控制，它控制汽车和车轮速度、加速度(油门)、制动和电池状态的输入，然后将其设置为最高效的工作状态。

这个主控制器(如下图所示)是四个MCU中最大的，带有3MB闪存，控制整个模块的通用区域。该控制器还将电机限制在低转速，以实现更高的效率。最让约翰斯科特-托马斯震惊的是它巨大的基底表面。他认为，未来可以通过改变或添加电路图来更容易地修改这种大规模布局。

另外三个飞思卡尔MCU用于控制牵引电机、柴油内燃机和离合器变速箱组，必要时可以由内燃机驱动。

其他电子配件和拆卸故事

如果没有连接到混合动力驱动系统，VOLT的其他电子设备都是正常设备。气冷式DC-DC转换器取代交流发电机，提供12V标准汽车系统，以控制车门、前灯、导航、音响和给12V辅助电池充电。

拆卸通信模块和车辆中央控制面板。约翰斯科特-托马斯强调了这些娱乐信息板的稀缺性，它们上面没有占据大量空间的东西。对付这些系统并不需要非常强大的处理能力，所以很多功能都集成在一个芯片上。前面板上的电阻式触摸开关之间有足够的空间，可以避免触发错误的功能。

结论：

如拆卸时所示，VOLT是一个高质量和超细节的设计，这也允许升级和改进。如果消费者有一些经验，他们会对这种混合平台在未来一年的新发展非常感兴趣。

附件1:拆解汽车的一些注意事项：

Munro Associates的AI Steier表示，在开始拆解之前，他已经尽可能多地阅读了关于这辆车的信息。对于混合动力汽车和电动汽车来说，一个最基本的步骤就是找到服务断开的位置，然后安全地拆除高压设备，确保其安全。

拆解前后，从多个角度拍摄部件进行记录，这是了解其材质和制作工艺的重要一环。元件和它们的制造商在电路板的水平上定义它们。如果从元器件的规格上看不到参数，那么不用IC和ASIC就能看到内存容量。

附件2:电池不会耗尽。

AI Sreier认为，经销商把VOLT交付给想拆的人，和雪佛兰经销商把其他车交付给别人是一样的。也是满满的汽油。拆解小组在拆解汽车之前，先将锂电池系统的电量放电。但汽车的软件会启动内燃机，以防止电池被完全消耗。

所以要先把汽油放掉，再把大灯和无线系统拆下来，这样可以把高压系统充电的12V电池耗尽。但是软件系统不允许电池完全放电，它会保留可以让汽车行驶35英里左右的电量。

最后请一家专门做电动车的公司，在终端用一个功率电阻，把电全部耗尽。

附件3:3:VOLT和Pirus的区别

2007年，我们拆解了一辆丰田PIRUS。以下是两者的异同。AI Steier发现并记录了它们。五年前，PIRUS没有插电式充电功能。

1)因为有插座，VOLT多了一个交流DC模块用于充电。

2) VOLT的电池是锂电池，PIRUS的是镍氢电池。

3)由于是混合布置，VOLT采用水冷来控制温度，PIRUS采用风冷。

4)在电子元件的供应上，VOLT拥有更多样的供应商、设计公司及其技术支持。PIRUS主要使用丰田的技术。

5)还比较了两车接线盒之间的高压安全性能。

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