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剖析宝马F10H混合动力系统新技术(四)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-06-13 08:34:34


   从这个电路图中可以看出,除了汇集在电池模块内的电池外,高电压蓄电池单元还包括以下电气/电子部件:
    ·蓄能器管理电子装置SME控制单元
    ·8个电池监控电子装置(电池监控电路CSC)
    ·带接触器、传感器和过电流保险丝的接口盒
    (4)高电压蓄电池
    “高电压蓄电池”是高电压系统的实际蓄能器。通过串联总共96个电池(额定电压3.3V)得到316.8V额定电压。
    高电压蓄电池单元由8个电池模块构成。每个电池模块都包含:
    ·12个电池
    ·冷却用挤压成型件(5个中间块和2个边缘块)
    ·电池接触系统ZKS
    A123 Systems公司的各铿铁磷电池采用圆柱形状。这些电池是锉离子蓄电池,其负极由锉铁磷制成。电池负载容量高,坚固耐用。与其他锉离子电池相比,铿铁磷电池的另一个优点是,电池内部不存在氧化剂,因此过度反应不剧烈。

电池粘贴在冷却用挤压成型件内。首先戮结剂应通过良好的导热能力保证电池的热量很好地扩散到挤压成型件上。电池的塑料套管损坏时,孰结剂还起到绝缘作用。

    电池接触系统ZKS的两个部分借助激光焊接方法焊接在电池端子上。这些部件构成各电池的串联电路。

    为引出模块的电流,每个模块内都有两个抽头。这些抽头固定在前部电池接触系统上。相邻模块的抽头通过模块连接器连接。

    采用铿离子技术的电池对电量过高、电压过高、电流过高和温度过高的情况都很敏感。因此在电池模块两侧抽头的电路板固定在带集成式温度传感器的电池上。电池监控通过电池监控电子装置csc(电池监控电路)实现。

    为冷却电池,电池模块安装在蒸发器单元内。通过散热器内的通道沿着电池模块输送制冷剂。
    发生碰撞时通过所谓的防撞板使作用力经过散热器传递,因此不直接由电池模块承受。这些部件位于电池模块之间。
    如果某个电池内出现不允许的高温或不允许的高压,;则通过安全阀排除(集成在可焊接的防扭转触点旁相应电池的两个盖板内)。这样可以卸除电池内的过压。由此释放出的气体通过排气管排出车外。

    通过高电压蓄电池单元内电动机械式接触器的触点可使高电压蓄电池与高电压车载网络连接或断开。在将高电压蓄电池接口向外连接之前,这些触点在正极和负极上。电动机械式接触器由蓄能器管理电子装置SME控制。

    (5)蓄能器管理电子装置
    针对高电压蓄电池使用寿命的要求比较严格(车辆使用寿命)。为了满足这些要求,不能随意使用高电压蓄电池。取而代之的是,必须在严格规定的范围内使用高电压蓄电池,从而确保其使用寿命最大化。相关边界条件如下:

    ·防止电池过热(通过冷却和/或限制电流强度)
    ·根据需要均衡所有电池的充电状态
    ·不要完全用完可存储的蓄电池能量
    因此针一对FIOH的高电压蓄电池也使用一个独立的控制单元来监控这些边界条件并根据需要进行干预。该控制单元称为“蓄能器管理电子装置SME”,安装在高电压蓄电池单元内部,从外部无法对其进行操作。因为SME控制单元位于高电压蓄电池单元内部,所以不允许在BMW售后服务维修车间内更换。SME控制单元具体执行以下任务:

    ·控制冷却系统
    ·确定高电压蓄电池的充电状态(Soc)和老化状态(SoH)
    ·确定高电压蓄电池的可用功率,根据需要对电动机电子装置提出限制请求
    ·由电动机电子装置根据要求控制高电压系统的启动和关闭
    ·安全功能(例如高电压触点监控,绝缘监控)
    ·监控电池的电压和温度以及电流强度
·向电动机电子装置发送车辆状态信息。
    SME控制单元拥有独立的故障码存储器,可通过宝马诊断系统读取该存储器数据。
    SME控制单元对外的电气接口是:
    ·12V供电(用于SME供电的总线端30F,总线端31)
    ·PT-CAN2
    ·唤醒导线
    ·用于高电压触点监控的输出和返回导线
    ·截止和膨胀组合阀控制导线
·至CSC的局域CAN连接

    (6)电池监控
    为确保F10H中使用的铿离子电池正常运行,必须遵守某些边界条件:电池电压和电池温度不允许低于或超过某些数值,否则可能造成电池永久损坏。因此每个高电压蓄电池单元都包含多个电池监控电子装置,在此称为“电池监控电路CSC”。

    电池监控电子装置:
    电池监控电子装置位于高电压蓄电池单元内部。因此售后服务员工接触不到。在经销商处不允许进行电池监控电子装置方面的工作。

    电池监控电子装置具有以下任务:
    ·测量和监控每个电池的电压
    ·测量和监控每个电池模块某个位置处的温度
    ·将测最参数信息传输给SME控制单元
    ·执行平衡电池电压的过程。
    在此以很高的采样率测量电池电压。通过电压测量可以识别到充电过程和放电过程是否结束。借助电池温度可以识别到是否过载或存在电气故障。在其中一种情况下必须立即降低电流强度或关闭整个高电压系统,以避免电池进一步损坏。此外,测得的温度还用于控制冷却系统,以便电池始终在工作性能和使用寿命最佳的温度范围内运行。

    局域CAN:
    共有8个CSC通过一个局域CAN彼此通信。局域CAN将所有CSC彼此连接在一起,用于CSC与SME通信。在此SME控制单元承担主控功能。这是一个最大12V的低电压导线束。

    电池电压平衡:
    如果一个或多个电池的电池电压明显比所有其他电池低,则高电压蓄电池的可用能量含量因此受到限制。即“最弱”的电池决定能量释放:如果最弱电池的电压降到接近放电限值,则即使其他电池还存储有足够的能力,也必须结束放电过程。如果仍继续执行放电过程,则会因此造成最弱电池损坏。因此可通过一项功能平衡电池电压到接近相同的水平。这个过程也称为“电池对称”或“电池平衡”,如图29所示。

    为此SME控制单元在休眠阶段定期唤醒并互相比较所有电池电压。因为电池电压只能通过各电池有针对性的放电进行平衡,所以选择电池电压比最弱电池明显高的电池。通过局域CAN将请求发送给属于这些电池的电池监控电子装置后,可以启动和进行放电,直至平衡电压水平。放电电流经过集成在相应电池监控电子装置内的一个欧姆电阻。

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关键词:F10 混合动力

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