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2023年11月22日发(作者：福克斯汽车之家论坛)

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宝马纯电动BMW i3

I01高压蓄电池技术解析(一)

◆文/吉林 李伟

一、I01高压蓄电池概述

在I01高电压蓄电池内使用的蓄电池组属于锂离子电池类型

(电池类型为NMC/LMO混合)，以下也简称为高电压蓄电池。锂

离子电池的阴极材料基本上是锂金属氧化物。“NMC/LMO 混

合”这一名称说明了这种电池类型使用的金属一种是镍、锰和钴

的“混合物”；另一种是锂锰氧化物，通过选择阴极材优化了电

动车所用的高电压蓄电池特性(能量密度较高、使用寿命较长)。

像往常一样使用石墨作为阴极材料，放电时锂离子存储在石墨

内。根据所使用的材料，电池额定电压为3.75V。I01高电压蓄电

池单元的技术参数如图1所示。

气体。通过高电压蓄电池单元壳体上的一个排气口便可进行压力

补偿。与当前BMW ActiveHybrid车辆一样，高电压安全插头

(售后服务时断开连接)不是高电压蓄电池单元的组成部分,它位于

发动机室盖下方。高电压蓄电池单元的系统电路图如图3所示。

①排气口；②高电压接口；③高电压蓄电池单元；④框架(Drive 模块)；

⑤制冷剂管路；⑥提示牌；⑦低电压接口；⑧膨胀和截止组合阀。

图2 高电压蓄电池单元的安装位置

图1 I01高压蓄电池单元的技术参数

I01的高电压蓄电池单元由以下主要组件构成：带有实际电

池的电池模块、电池监控电子装置、带有冷却通道和加热装置的

热交换器、蓄能器管理电子装置SME、导线束、安全盒、接口(电

气、制冷剂、排气)壳体和固定部件等。电池由韩国公司Samsung

SD提供给BMW Dingolfing工厂 。在此将电池组装成电池模块

并与其他组件一起安装为完整的高电压蓄电池单元。SME控制单

元和电池监控电子装置的制造商是 Preh公司。

高电压蓄电池单元除高电压接口外还带有一个低电压接口。

此外还为集成式控制单元提供电压、总线信号、传感器信号和监

控信号。为对高电压蓄电池进行冷却将其接入制冷剂循环回路

内。高电压蓄电池单元上的提示牌向相关组件作业的人员说明所

用技术及可能存在的电气和化学危险。

高电压蓄电池单元位于车内空间以外，如图2所示。如果由于

严重故障导致电池产生过压，不必通过排气管向外排出所产生的

①电气加热装置EH ；②高电压蓄电池单元；③蓄能器管理电子装置SME；

④增程电机；⑤增程电机电子装置REME；⑥电机；⑦车辆上的充电接口；

⑧电机电子装置 EME；⑨电动制冷剂压缩机。

图3 高电压蓄电池单元系统电路图

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二、机械接口

(CFK)制成的高强度超轻乘员区构成。“Drive”模块即底盘构

高电压蓄电池单元的壳体通过26个螺栓以机械方式与I01

的“Drive”模块连接在一起。通过这种方式可使重力以及行驶

期间产生的加速力作用在车身上。固定螺栓可直接从下方接触

到，不必事先拆卸底部饰板。拆卸高电压蓄电池单元时必须首先

进行维修说明中规定的所有准备工作(诊断、切换为无电压等)。

松开固定螺栓前必须将下降高度专用工具(可移动总成升降台

MHT1200)固定在高电压蓄电池单元下方,通过另一个电位补偿螺

栓在壳体与 “Drive”模块之间建立电气连接，如图4所示。

成了集成有高电压蓄电池单元的稳定基础。“Drive”模块前端

和后端铝合金制成的碰撞主动式结构确保发生正面和尾部碰撞时

提供额外安全保护。为了提供最佳保护将蓄电池安装在车辆底板

内，因为发生碰撞事故时车辆在此区域内的变形程度最小。发生

侧面碰撞时，“Life”模块的碰撞特性也有助于保护高电压蓄电

池单元，因为在此已吸收全部能量不会使其传输至蓄能器。高强

度CFK乘员区和“Life Drive”模块内的智能化作用力分配共同

构成了最佳乘员保护的前提条件。

在I01的高电压蓄电池单元上装有三个提示牌，即一个型号

铭牌和两个警告提示牌。型号铭牌提供逻辑信息(例如零件编号)

和最重要的技术数据(例如额定电压)。两个警告提示牌上标注了

信息以提醒大家注意高电压蓄电池单元采用锂离子技术且电压较

高，同时还标注了其它可能存在的相关危险。高电压蓄电池单元

上的三个提示牌及其安装位置如图6所示。

①框架(Drive 模块)；②高电压蓄电池单元；③固定螺栓；④电位补偿螺栓。

图4 将高电压蓄电池单元固定在Drive模块上

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桥。这样可以确保，只有连接了高电压导线时高电压触点监控电

路才闭合。

出端(+12V和接地)、2和两个未使用的信号(仅用于研发)。

未配备“热力泵”时，从SME控制单元连出的膨胀和截止

组合阀控制导线首先接入车辆导线束内，从此处可重新直接连接

至该阀，没有其他车辆电气组件会对该控制信号产生影响。配备

“热力泵”时，由热力泵控制单元而非SME控制单元控制膨胀和

截止组合阀。SME控制单元仅发送高电压蓄电池冷却要求，之后

由 IHKA/IHKR控制单元和热力泵控制单元具体执行。

该原理适用于I01的所有高电压接口，即高电压蓄电池单元

上、电机电子装置上、便捷充电电子装置和增程电机电子装置上

的高电压接口。因此只有连接所有高电压导线后，高电压系统才

会启用。这样可以额外防止接触可能带电的接触面。像高电压蓄

电池单元的所有其他组件一样，高电压接口可作为独立部件进行

更换。

①排气口；②带高电压触点监控电路内电桥接口的插孔；

③机械滑块；④高电压导线自身触点；⑤屏蔽触点 ⑥接触保护。

图7 高电压蓄电池单元左侧接口

①膨胀和截止组合阀接口；②制冷剂抽吸管路接口；

③膨胀和截止组合阀；④高电压蓄电池单元壳体；

⑤高电压蓄电池单元低电压接口；⑥制冷剂压力管路接口。

图9 高电压蓄电池单元右侧接口

3.排气口

排气口有两个任务。排气口的第一个任务是补偿高电压蓄电

池单元内部和外部的较大压力差，只有某一电池损坏时才会产生

这种压力差。出于安全原因，损坏电池的电池模块壳体会打开，

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间，制冷剂变热。电动制冷剂压缩机压缩制冷剂，在冷凝器内使其

重新变为液态聚集状态。这样可使制冷剂重新能够吸收热量。通过

这种方式可产生约1 000 W的最大冷却功率，反过来说：高电压蓄

电池可排放出最高1 000W的热功率。当然只有在车外温度极高且

驱动功率较高的情况下才需要上述最大冷却功率。

①固定螺栓(4 个)；②排气口。

图10 排气口

四、加热装置和冷却系统

为了尽可能延长高电压蓄电池的使用寿命并获得最大功率，

需在规定温度范围内使用蓄电池。40～50℃时，高电压蓄电池

处于可运行状态。但这些温度限值是指实际电池温度而非车外温

度。就温度特性而言，高电压蓄电池单元是一个惰性系统，即电

池需要几个小时才能达到环境温度。因此在极其炎热或寒冷的环

境下短暂停留并不表示电池也已经达到同样温度。

但就使用寿命和功率而言的最佳电池温度范围明显受限，为

+25～40℃。尤其在电池温度持续显著超出该范围、同时要求提

供较高功率时，会降低电池使用寿命。为了消除该影响并在任何

车外温度条件下确保最大功率，I01的高电压蓄电池单元带有自动

运行的加热装置和冷却装置。

I01 标配用于高电压蓄电池的冷却系统。为此像在当前BMW

ActiveHybrid车辆上一样，将其接入空调系统制冷剂循环回路