宝马纯电动BMW i3 I01高压蓄电池技术解析(二)

◆文/吉林 李伟

(接上期)

(2)为了通过制冷剂进行电池冷却，在电池模块下方带有由铝合金平管构成的热交换器。它与内部制冷剂管路连接在一起，因此进行冷却时有制冷剂流过。高电压蓄电池的整个加热/冷却系统和高压蓄电池冷却组件如图13所示。

图13 高压蓄电池冷却组件

2.加热装置

在相反的情况下，例如将I01的高压蓄电池长时间停放在0℃以下的户外时，应在行驶前使电池加热至最佳温度水平，这样从开始行驶时蓄电池就会提供其最大功率。通过充电电缆将车辆与电网连接并选择了车辆温度调节功能时，客户可执行上述方案。对电池进行加热时会启用高电压系统并使电流经过加热丝网，该网沿冷却通道布置(图14)。由于冷却通道与电池模块接触，因此加热线圈内产生的热量会传至电池模块和电池。

图14 高电压蓄电池单元的加热组件

3.热交换器

在高电压蓄电池单元内部，制冷剂在管路和铝合金冷却通道内流动。通过入口管路流入的制冷剂直接在高电压蓄电池单元接口处分入两个供给管路，之后再次分别进入两个冷却通道并在冷却通道内吸收电池模块的热量。在冷却通道末端制冷剂被输送至相邻冷却通道内，由此回流并继续吸收电池模块的热量，如图15所示。最后带有蒸发制冷剂的四个管路段重新汇集到一起，一个共同的回流管路通到抽吸管路接口处。在其中一个供给管路上还有一个温度传感器，传感器信号用于控制和监控冷却。该信号直接由SME控制单元读取。

为了确保冷却通道完成排出电池模块热量的任务，必须以均匀发布的作用力将冷却通道整个面积压到电池模块上。该压紧力通过嵌有冷却通道的弹簧条产生。弹簧支撑在高电压蓄电池单元壳体上，从而将冷却通道压到电池模块上。

图15 制冷剂吸收电池模块热量示意图

五、高电压蓄电池单元的内部结构

为了满足高压蓄电池的设计使用寿命和功率的最大化，在使用时必须有严格的保护措施：使蓄电池运行在最佳的温度范围内(加热/冷却或限制电流)；均衡所有电池的充电状态；在特定的范围内可用完蓄电池的储存能量。

为此设计了ⅢKA/IHKR高压蓄电池控制单元，如图16所示。除8个电池模块的电池本身外,还包括蓄能器管理控制单元、电池监控电子装置CSC、接触器、传感器、熔断丝的安全盒和可选装的电器加热控制装置。

图16 高电压蓄电池单元系统电路图

从图16中可以看出，除汇集在8个电池模块内的电池本身外，I01 的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安全盒、电气加热装置控制装置(选装)。

1.蓄能器管理电子装置 SME

在高压蓄电池单元中，蓄能管理装置SME是电池的核心控制管理模块。

(1)SME 控制单元需执行的任务如下。

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；

③控制高电压蓄电池单元冷却系统；

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。

(2)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，在最好的情况下可行驶至最近的BMW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控制单元或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。因此只会产生一个故障代码存储器记录，必须由BMW维修站点通过诊断系统对该记录进行分析。但客户不会看到检查控制信息或感到功能受限。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CAN 1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CAN 2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。车辆带有选装配置 SA494驾驶员和前乘客座椅加热装置时，还通过局域 CAN2 传输高电压蓄电池加热装置控制指令。