四、内部结构
1.电气和电子组件
通过图20所示的电路图中可以看出,除汇集在六个电池模块内的电池本身外,宝马i8的高电压
蓄电池单元还包括的电气/电子部件有:
①蓄能器管理电子装置SME控制单元;
②十二个电池监控电子装置(电池监控电路CSC);
③带接触器、传感器和过电流熔丝的安全盒。
除电气组件外,高电压
蓄电池单元还包括制冷剂管路、冷却通道以及电池模块的机械固定元件。
(1)蓄能器管理电子装置SME
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。而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和功率最大化。相关边界条件如下:
①在最佳温度范围内运行电池(通过冷却以及根据需要限制电流强度);
②根据需要均衡所有电池的充电状态;
为了遵守这些边界条件,在宝马i8的高电压
蓄电池单元内带有一个控制单元即蓄能器管理电子装置SME. SME控制单元需要执行以下任务:
①由电机电子装置EME根据要求控制高电压系统的启动和关闭;
②分析有关所有电池的电压和温度以及高电压电路内电流强度的测量信号;
④确定高电压
蓄电池的充电状态(SOC)和老化状态(SoH)。
⑤确定高电压
蓄电池的可用功率并根据需要对电机电子装置提出限制请求;
⑥安全功能(例如电压和温度监控、高电压触点监控,绝缘监控);
⑦识别出故障状态,存储故障代码存储器记录并向电机电子装置发送故障状态。
原则上SME控制单元可通过诊断系统做出响应并进行编程。进行故障查询时必须清楚,在SME控制单元的故障代码存储器内不仅可存储控制单元故障,而且还可查阅高电压
蓄电池单元内其他组件的故障记录。这些故障代码存储器记录根据严重程度和尚可提供的功能分为不同类型。
①立即关闭高电压系统:因出现故障影响高电压系统安全或产生高电压
蓄电池损坏危险时,就会立即关闭高电压系统并断开电动机械式接触器触点。之后驾驶员可让车辆滑行并停在路面上。通过12V车载网络提供能量确保转向助力、制动助力和DSC调节。
②限制功率:高电压
蓄电池无法继续提供最大功率或全部能量时,为了保护组件会限制驱动功率和可达里程。此时驾驶员可在驱动功率明显降低的情况下继续行驶较短距离,可行驶至最近的宝马维修站点,或将车辆停放在所选地点。
③对客户没有直接影响的故障:例如SME或CSC控制单元之间的通信短时受到干扰时,不表示功能受限或危及高电压系统安全。只会产生一个故障代码存储器记录,必须由宝马维修站点通过诊断系统对该记录进行分析。在此不显示检查控制信息。不会影响客户所使用的功能。
从高电压
蓄电池单元外部无法接触到SME控制单元。为在出现故障时更换SME控制单元,必须事先打开高电压
蓄电池单元。
SME控制单元的电气接口是:SME控制单元12V供电(车内配电盒的
总线端30F和总线端31);接触器12V供电(
总线端30碰撞信号);PT-CAN2;局域CAN1和2;车身域控制器BDC唤醒导线;高电压触点监控输入端和输出端;制冷剂循环回路内的截止和膨胀组合阀控制导线;制冷剂温度传感器。
由一个专用的12V导线为高电压
蓄电池单元内的接触器供电,该导线称为
总线端30碰撞信号,简称为
总线端30C。总线端名称中的C表示发生事故(碰撞)时关闭该12V电压。该导线是安全型
蓄电池接线柱的一个(第二个)输出端,即触发安全型
蓄电池接线柱时也会断开该供电导线。
此外该导线穿过高电压安全插头,因此关闭高电压系统供电时也会关闭接触器供电。因此在上述两种情况下,高电压
蓄电池单元内的两个接触器会自动断开。
局域CAN1使SME控制单元与电池监控电子装置CSC相互连接(另见下章)。局域CAN2用于实现SME控制单元与S盒之间的通信,通过该总线可传输测量的电流强度等信息。
(2)电池模块
如图21所示,高电压
蓄电池单元由六个串联连接的电池模块构成,每个电池模块都分配了两个电池监控电子装置。电池模块自身由十六个串联连接的电池构成,每个电池的额定电压为3.7V,额定电容量为20Ah。电池模块的顺序是固定的,从前部下方开始。
电池监控电子装置名称中的“+”或 “一”表示电池监控电子装置安装在电池模块的正极侧或负极侧。
注意:更换电池模块时必须按顺序进行,因为该顺序存储在诊断系统内用于将来进行分析。
(3)电池监控
每个高电压
蓄电池单元内都带有电池监控电子装置(图22)。为确保宝马i8所用锂离子电池正常运行,必须遵守特定边界条件:电池电压和电池温度不允许低于或高于特定数值,否则可能导致电池持续损坏。因此高电压
蓄电池单元带有十二个研发名称为电池监控短路CSC的电池监控电子装置。
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