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剖析宝马F10H混合动力系统新技术(六)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-08-22 07:30:16

    2.功能
      (1)启动高电压系统
    通过电动机电子装置EME与蓄能器管理电子装置SME控制单元相互配合启动高电压系统。在此EME控制单元是主控单元,SME控制单元是执行副控单元。相关指令以总线电码形式通过PT-CAN2传输。

    总线端15接通或存在驻车空气调节要求时,EME控制单元发出启动高电压系统要求。启动过程分为多个步骤,只有成功完成当前步骤才会继续进行下一步骤。
    ①测试高电压车载网络
    ②提高电压;
    ③接触器触点闭合。
    在第一步测试高电压系统时检测高电压蓄电池单元和整个高电压车载网络是否处于准备就绪状态。期间还要求高电压触点监控电路必须处于闭合状态,以便高电压系统启动。
    即使已成功完成测试,接触器触点仍可能没有闭合。由于高电压电路电容的缘故(中间电路电容器),会有很高的接通电流经过,长期下去不仅会对中间电路电容器还会对接触器造成损坏。因此要事先让电压缓慢升高。为此首先闭合用于负极导线的接触器触点。在此通过一个电子电路使正极导线内保持低恒定电流,从而为中间电路电容器充电。因此高电压车载网络内的电压在几百毫秒内提高到仅比高电压蓄电池单元电压稍低的程度。然后再使正极导线内的接触器触点闭合。
    成功启动后,SME控制单元通过PT-CAN2向EME控制单元发送信号。如果启动失败,也会通过同样方式发出故障状态信号。
    虽然高电压系统启动过程包含上述步骤,但是车辆启动时客户感觉不到延迟。F10H像F10一样启动迅速。
      (2)正常降低高电压系统电压
    降低高电压系统电压分为正常降低和快速关闭两种情况。正常降低时主要是保护电气部件和检查高电压系统。例如只有电流强度降至接近。时才会断开电动机械式接触器触点,否则触点会承受较大负荷。
    触发正常降低过程的条件:
    ·总线端15关闭
    ·驻车空气调节结束
    ·某个高电压控制单元的编程过程结束
    无论通过哪种条件触发,正常降低的基本过程相同:
    ①将高电压车载网络内的电流下调为零(EME);
    ②断开高电压蓄电池单元内的接触器(SME);
    ③高电压电路放电,即中间电路电容器主动放电和电动机绕组短路
  (EME);
    ④检查高电压系统,例如电动机械式接触器触点是否按规定断开。
    关闭总线端15以及电压下降后的继续运行时间可能持续几分钟。例如,自动运行的监控功能是其中一个原因。如果在此期间出现重新启动的请求或满足某个要求快速关闭的条件,则正常降低过程中止。
      (3)快速关闭高电压系统
    在此最高目标是尽可能快速关闭高电压系统。只有为安全起见高电压系统内的电压必须尽快降低到某个非危险数值时,才能执行这个快速关闭。以下给出了导致快速关闭的触发条件以及作用链。
    事故高级碰撞和安全模块ACSM识别到发生事故。根据事故严重程度通过总线电码请求关闭或通过安全型蓄电池接线柱与12V蓄电池正极断开强制关闭。在第二种情况下自动中断电动机械式接触器的供电,因此其触点自动打开。
    过电流监控:在此借助高电压蓄电池单元内的电流传感器监控高电压车载网络内的电流强度。如果识别到电流强度过大,则SME控制单元促使电动机械式接触器强制打开。在高电流下强制打开会造成接触器触点剧烈磨损,但是可以防止其他部件损坏。
    短路保护:高电压蓄电池单元内有一个过电流保险丝,短路时可断开高电压电路。
    临界电池状态:如果某个电池监控电子装置识别到某个电池上电压过低、电压过高或温度过高,则也会导致强制打开电动机械式接触器(由SME控制单元控制)。尽管这可能导致触点磨损提高,但是这种快速关闭可防止相关电池毁坏。
    高电压蓄电池单元12V供电失灵:在这种情况下SME控制单元不再工作,同时无法再监控电池。出于这个原因,在此电动机械式接触器的触点也会自动打开。
    高电压触点监控:SME控制单元分析高电压触点监控信号并检查这个电路是否断路。存在断路时,SME控制单元可能促使高电压系统快速关闭。如果断开高电压安全插头(售后服务时断开连接)上的高电压触点监控,则不通过SME控制单元关闭,而是直接打开接触器。

    在所有上述情况下都会立即断开电动机械式接触器触点并使高电压电路放电。这样可以确保按照安全要求尽快关闭系统。
      (4)充电策略和运行策略
    高电压蓄电池单元的充电策略有两个主要目标:尽可能延长高电压蓄电池单元的使用寿命以及为继续吸收和释放能量提供储备。充电策略以达到这些主要目标为导向,在许多行驶情况下高电压蓄电池单元有助于提高车辆效率和动力性。
    为了达到第一个主要目标,除已经提到的调节电池温度外,还会调节可用能量含量。实际上并非从0~100%利用全部充电范围,而是仅利用约25%~70%之间的范围。取决于电池温度和计算出的高电压蓄电池老化状态,这个可用范围可能进一步受限。但在整个使用寿命范围内有足够大的可用能量含量来实现混合动力特有的功能和优势。组合仪表KOMBI中以无级条形方式,在中央信息显示屏CID中以条形方式显示高电压蓄电池单元的触点状态。在此显示的数值相当于充电策略使用的数值(约25%~70%)。因此低于最低显示值和高于最高显示值时,始终仍有储备空间。
    制动能量回收利用或发动机负荷点提高期间,电动机将多余能量转化为电能。高电压蓄电池单元存储这些电能并根据需要用于以下用途:
    ·为12V车载网络供电
    ·减轻发动机负荷及为其提供支持(效率提高)
    ·用于助推功能(提高动力性)
    ·用于电动行驶
    ·用于驻车空气调节
      (5)监控功能
    高电压蓄电池单元或蓄能器管理电子装置在很大程度上参与了很多监控功能。其中包括:
    ·用于确保高电压系统安全的监控功能
    ·用于确保高电压蓄电池最佳运行条件的监控功能
    就与安全有关的监控功能而言,在此要特别注意高电压蓄电池单元在高电压触点监控和绝缘监控方面的重要作用。
    高电压触点监控( High VoltageInterlock Loop)是一个避免进行高电压组件工作时发生危险的电路(如果事先未按规定关闭高电压车载网络)。如果这个电路断路,则会关闭高电压系统的供电或阻止高电压系统接通,如图34所示。

    用于控制和产生高电压触点监控检测信号的电子装置集成在F10H的蓄能器管理电子装置SME内。高电压系统启动时开始产生检测信号,高电压系统关闭时停止产生检测信号。SME产生一个矩形交流电信号作为检测信号,并将其输送到检测导线上。检测导线采用环形拓扑结构(与MOST总线相似)。在环形线路上的两个位置处对检测导线信号进行分析:在电动机电子装置内,最后在SME内的环形线路端部处。如果该信号位于规定范围之外,则系统识别为电路断路或检测导线内短路并立即关闭高电压系统。如果断开高电压安全插头(售后服务时断开连接)上的高电压触点监控,则会直接打开接触器。此外还关闭所有高电压组件。
    绝缘监控功能确定带电高电压部件(例如高电压导线)与车辆接地间的绝缘电阻是否高于或低于所需最低限值。如果绝缘电阻低于最低限值,就会存在车辆部件带有危险电压的可能。如果人员接触第二个带电高电压部件,就会存在电击危险。因此针对F10H高电压系统提供全自动绝缘监控功能。SME在高电压系统启用期间定期进行监控。在此车辆接地作为参考电位使用。如果没有附加措施,则通过这种方式只能确定高电压蓄电池单元内局部出现的绝缘故障。但是确定分布在车辆上的高电压导线与车辆接地间的绝缘故障也同样重要。因此高电压组件的所有导电壳体都与车辆接地导电连接。这样可以通过一个中央位置即高电压蓄电池单元确定整个高电压车载网络内的绝缘故障。
    高电压组件所有壳体与车辆接地的正确电气连接是正常执行绝缘监控功能的一个重要前提。因此维修期间中断该电气连接的情况下,重新连接时必须小心仔细。
    绝缘监控分两步进行。绝缘电阻低于第一限值时,对人员尚不构成直接危险。因此高电压系统仍保持启用状态,不会发出检查控制信自、,但会在故障码存储器内存储故障状态。这样便于服务人员在下次维修时加以注意并检查高电压系统。低于较低的绝缘电阻第二限值时,不仅会在故障码存储器内记录,而且还会发出检查控制信息提示驾驶员到维修车间进行检查。
    原则上服务人员无需自己测量绝缘电阻,这项工作由高电压系统通过绝缘监控功能进行。识别出绝缘故障时,服务人员必须通过诊断系统内的检测计划确定绝缘故障的实际位置。
    除了高电压触点监控和绝缘监控外,还有以下其他监控功能:
    安全型蓄电池接线柱的12V供电电压:为了在发生相应严重程度的事故时能够关闭高电压系统,所有电动机械式接触器的电磁铁都由安全型蓄电池接线柱提供12V供电。如果发生事故时安全型蓄电池接线柱燃爆,则这个供电电压消失,接触器触点自动打开。此外,SME控制单元还以电子形式分析这个导线上的电压,同时促使高电压系统关闭,包括中间电路电容器放电和电动机主动短路。
      接触器触点:高电压系统关闭时SME控制单元请求接触器触点打开后,除了触点外还借助电压测量检查是否触点也已经打开。在最不可能的情况下(某个接触器触点还未打开),也不会给客户和售后服务人员带来直接危险。但是,为安全起见会阻止高电压系统重新启动。
    预充电电路:例如,如果高电压系统启动期间发现预充电电流内有故障,则立即中止启动,高电压系统不进入运行状态。
    温度过高:高电压蓄电池的冷却系统在所有行驶情况下都可保证电池温度处于最佳范围内。如果因故障而导致一个或多个电池的温度提高到离开最佳范围,则为保护电池首先会降低功率。如果温度继续提高且因此可能造成电池损坏,则会及时关闭高电压系统。
    电压过低:在此通过不断监控和根据需要平衡电池电压来避免某个电池电压过低。整个高电压蓄电池的总电压也受监控且用于确定充电状态。如果总电压降低到高电压蓄电池完全放电,则会阻止继续放电。
    3.服务信息
      (1)拆卸和安装只有宝马诊断系统的检测计划有明确规定,才能在售后服务时更换整个高电压蓄电池单元。
    F10H的高电压蓄电池单元为9级危险物品(UN3090),不允许空运。
    因为高电压蓄电池单元属于高电压组件,所以在开始工作前拆卸和安装时必须执行电气安全规定。
      此外,拆卸前还必须吸出制冷剂循环回路中的制冷剂,安装后重新加注。
    拆卸和安装工作流程的详细说明请查阅维修说明,必须严格遵守。
      利用专用工具安装和拆卸高电压蓄电池单元,即将高电压蓄电池单元从车辆中取出和重新装回。借此工具降低服务人员进行拆卸和安装时的身体负荷。
    更换高电压蓄电池单元时,需借助宝马诊断系统试运行。
   

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