2024年3月11日发(作者：波罗车报价)
基础知识讲座
栏目编辑：刘玺 *****************
刘春晖(本刊编委会委员)
高级工程师/副教授，现任山东华宇工学院机械工程学院汽车服务工程教研
室主任，有多年的一线汽车电气系统、电子控制系统维修工作经验。现从
事汽车类专业学生专业课的教学工作。在各级汽车维修类杂志上公开发表
论文30篇，出版汽车维修类图书23部。
宝马X1 PHEV高电压组件的电机电子装置(上)
◆文/山东 刘春晖
宝马X1插电式混合动力采用了与绝大多数同类车型不一样
的四驱方式，即发动机单独驱动前轴，电机则单独驱动后轴，既
要各司其职，又需无缝配合。这其中海量的标定、计算和验证逻
辑，成就了宝马独门绝技——“eDrive”混动控制系统。除了可
以自主选择MaxeDrive、SaveBattery之外，AutoeDrive模式则
可根据路况及驾驶风格，使电动机和汽油发动机协同运行。
一、电机电子装置作用
电机电子装置(EME)作为电机和高压启动电动发电机的电
子控制装置。该装置负责将高压蓄电池单元(最高340VDC左右)
的直流电压转换成三相AC电压，用来启用电机和高压启动电动
发电机，在此过程中，电机和高压启动电动发电机作为电动机。
相反，当电机和高压启动电动发电机作为发电机工作时，电机电
子装置将三相AC电压转换成直流电压，并为高压蓄电池单元充
电。比如，在制动能量再生(能量回收)过程中发生此类操作。为
了进行这两种模式的操作，有必要配备DC/AC双向转换器，该装
置可以作为换流器和整流器进行工作。DC/DC转换器同样与电机
电子装置即成为一体，确保12V汽车电气系统的电压供给。
F49 PHEV的整个电机电子装置位于一个铝制壳罩内。控
制单元(DC/AC双向转换器以及12V汽车电气系统的DC/DC转换
器)位于该壳罩内。
EME控制单元还承担其他任务。比如：高压动力管理，对高
压蓄电池单元的可用高压进行管理，同样与EME集成为一体。此
外，EME有各类输出级，负责12V执行机构的启用。
图1 电机电子装置的安装位置
2.连接件
如图2所示，电机电子装置的接线可以分为四类，分别为低
压接口、高压接口、3个螺纹孔，用于等电位连接以及冷却液线
路的接线。等电位连接的螺纹孔如图3所示。
(1)低压接口
电机电子装置外部低压接头连接的线路和信号包括：用于
EME控制单元的电源(引自配电箱的终端30B，位于前侧和地
面)，FlexRay总线系统，PT-CAN总线系统，PT-CAN2总线
系统，唤醒导线，引自ACSM的信号线路，用于传送碰撞信息，
汽车内部截止阀的动作，高压联锁回路电路的输入和输出(EME
控制单元评估信号，如果出现电路干扰，将切断高压系统。SME
冗余)。启用电动真空泵，电动冷却液泵(PME)：脉冲宽度调制信
号，电机转子位置传感器的评估，电机温度传感器的评估，高压
启动电动发电机的转子位置传感器的评估，高压启动电动发电机
的温度传感器的评估。
二、电机电子装置位置及相关连接
1.安装位置
如图1所示，电机电子装置安装在后桥下方的汽车底部。
EME的上部接线位于行李舱底部盖板下方螺丝拧固的盖子下方。
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1-电机电子装置(EME)；2-启用80W电动冷却液泵的输出级(LT冷却液
电路)；3-启用电动真空泵的输出级；4-启用汽车内部膨胀阀和截止阀的
输出级；5-终端电阻器，FlexRay；6-高压联锁回路的信号线路；7-电
机(整个)；8-电机定子线圈中的温度传感器；9-电机中的转子位置传感器；
1-与高压启动电动发电机相连的高压接口(AC)；2-低压接头/信号接头的
接线；3-DC/DC转换器输出-12V；4-用于便捷充电电子装置交流充电的
高压接口；5-输出，DC/DC转换器+12V；6-与高压蓄电池单元相连的
高压接口(DC)；7-与电机相连的高压接口(AC)；8-用于冷却液回流管路
的接口；9-用于冷却液供给管路的接口。
10-便捷充电电子装置KLE；11-安全型蓄电池接线柱SBK；12-12V蓄
电池；13-数字式电动机电子装置DME；14-智能型蓄电池传感器IBS；
15-单向DC/DC转换器；16-DC/DC转换器中的温度传感器(负温度系
数传感器)；17-碰撞安全模块；18-膨胀和截止组合阀，乘客舱；19-电
动真空泵；20-电动冷却液泵；21-高压启动电动发电机中的转子位置传感
器；22-高压启动电动发电机中的温度传感器；23-高压启动器电动发电机。
图2 电机电子装置的接线
图4 电机电子装置的低压接口
表1 高压接口的连接
与组件的连接
电机
高压启动器电
动发电机
高压蓄电池单元
接点数量
3相
3相
两销
两销
电压类型
AC电压
AC电压
流电压
AC电压
屏蔽
3个线路1个屏蔽
3个线路1个屏蔽
每条线路1个屏蔽
每两条线路1个屏蔽
1-螺纹孔-M6螺纹；2-螺纹孔-M8螺纹。
便捷充电电子装
置(交流充电)
图3 等电位连接的螺纹孔
表2 接点的类型及保护
与组件的连接
电机
高压启动器电动发电机
高压蓄电池单元
充电插座(AC充电)
接线类型
螺接在高压接头上
螺接在高压接头上
带机械锁定装置
的高压平接头
高压圆接头
接点保护
接点上方的盖板
接点上方的盖板
接触片上的盖板
高压联锁回路
接点上方的盖板
(接点保护)
此类线路和信号的电流等级相对较低。电机电子装置通过两
个独立的低压连接和大横截面线路与12V汽车电气系统相连(终端
30和终端31)。通过这种配置与电机电子装置内的DC/DC转换器
接通，并为整个12V汽车电气系统提供能量。带有电机电子装置
的这两条线路通过螺丝进行连接。图4通过简单的接线图描述了
电机电子装置的低压接口。
(2)高压接口
在电机电子装置中，共有四个与其他高压组件线路相连的高
压接口(表1、表2)。电动空调压缩机及电气加热装置当前位于便
捷充电电子装置上。图5所示简单的接线图描述了电机电子装置
与其他高压组件之间的高压接口。
(3)高压电缆
如图6所示，高压电缆连接高压组件，并且采用橘色电缆套标
识。混动汽车制造商已达成统一意见：高压电缆采用警示黄色进
行标识；禁止修理高压电缆；如有损坏，该线路必须全部更换。
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1-电气加热装置；2-电机；3-高压启动器电动发电机；4-蓄电池(12V)；
5-高压蓄电池单元；6-充电插座；7-电动空调压缩机(EKK)；8-单向
AC/DC转换器；9-便捷充电电子装置；10-电机电子装置(整个)；11-
电机的双向DC/AC转换器；12-高压启动电动发电机的双向DC/AC转换
器；13-单向DC/DC转换器；14-60A防过载电流保护。
1-高压电缆；2-弯曲半径必须大于70mm。
图7 高压电缆的弯曲半径
表3 高压平接头拆除方法
步骤图示文字说明
断开高压接头前，首先必须拆
除高压联锁回路的桥接。桥接在连
接状态时关闭高压联络环路的电
路。SME和EME控制单元持续监
控高压联锁回路的电路。高压系统
仅在电路闭合时启用。
如果高压联锁回路的电路在
拆除桥接后被切断，高压系统自动
关闭。这是一项附加的安全预防措
施，即便检修员工在开始工作前已
对高压系统进行断电操作。如果高
压联锁回路的桥接在高压系统启用
状态下被查出，则会造成“安全接
头的“硬”开口。可能会增加磨损甚
至损害接点。
只有在高压联锁回路桥接被
拆除后，机械锁定装置方可按照箭
头方向移动。机械锁定装置是位于
高压组件上的高压接头的一个元件
(即：电机电子装置)。
按照箭头方向移动锁定装置
或，高压电缆上高压接头的机械导
轨的被释放，从而可以进行后续断
开操作。
此时，高压电缆接头可以按箭
头方向拔出。将接头拔出数毫米(A)
后，可以感到一个较高的反向作用
力。
然后，接头必须按照相同方向
进一步拔出(B)。接头在达到位置
(A)后，在任何条件下均不得再次推
回高压组件上的套管。这种操作会
损害高压组件套管上的盖罩。
高压电缆的高压接头必须呈直
角通过相同的方向分为两步拔出。
禁止拔出时应变换移动方向。
图5 电机电子装置的高压接口
高压联
锁回路
的桥接
1-电动空调压缩机(EKK)；2-高压启动电动发电机(HV-SGR；)3-电气
加热装置EH；4-充电插座；5-高压蓄电池单元；6-电机(EM)；7-电
机电子装置(EME)；8-便捷充电电子装置KLE。
机械锁
定装置
的拆除
图6 高压组件和高压电缆
如图7所示，高压电缆禁止过度弯曲或扭结。弯曲半径不得
小于70mm。过度弯曲/扭结高压电缆会损害电缆护套，导致汽车
高压电气系统隔离故障。严禁对带电高压组件进行检修。在开始
涉及高压组件的每项操作前，必须断开高压系统的电源，并确保
不会重新连接后方可进行检修。
高压电
缆接头
的拆除
3.拆除高压平接头
高压平接头拆除方法如表3所示。高压联锁回路的桥接禁止
在高压系统启用状态下拔出。重新安装高压电缆时安装相反的顺
序执行。高压组件上高压平接头的示例如图8所示。围绕高电压
导线的两个电气接点各有一个屏蔽层接点。此外高电压接口还可
防止接触导电部件。接点本身带有塑料外套，从而防止直接接
触。只有连接高电压导线时，才压开外套并进行接触。
4.拆除高压圆形接头
表4中的图示通过电机电子装置中高压接口的描述了拆除高
压圆形接头的相关程序，在示例中，所连接的高压电缆用于电气
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1-高压电缆；2-锁定元件上的启动点；3-接头壳罩；4-锁定元件；5-
接头内桥接的接线1；6-屏蔽接线；7-高压接口，2销；8-机械编码；
9-接头内桥接的接线2；10-高压接口，1销。
图9 高压元件接头的结构
5.电位补偿线路的连接
1-屏蔽的电气接点；2-高压电缆的电气接点；3-带高电压联锁回路电桥
接口的插孔；4-机械锁定装置；5-接点保护。
绝缘监控装置判定带电高压组件(比如：高压电缆)与地面之
间的隔离电阻是否超过或低于规定的最小值。如果隔离电阻低于
最小值，则汽车零件存在产生危险电压的风险。如果有人碰触带
电的二次高压组件，则可能遭受电击。如果人员接触第二个带电
高电压组件，就会存在电击危险。
因此，F49 PHEV的高压系统配备了全自动绝缘监控装置。
高压系统启用后，它通过蓄电池管理电子装置进行定期监控。地
面作为基准电位，在不通过附加措施的条件下，这种方式只可以
判定高压蓄电池单元中的局部绝缘故障。但是，判定汽车中高压
电缆至地面的绝缘故障同等重要。因此，高压组件的所有导电壳
罩与地面进行导电连接。通过这种布置，整个高压电气系统中的
隔离故障可以从绝缘监控的中心点发现。
图8 高压组件上高压平接头的示例
加热装置。图中显示了I01电机电子装置的连接，必须严格遵守该
项接线。F49 PHEV的高压圆形接线与I01不同，但是其他方面
完全相同。
表4 拆除高压圆形接头
图示文字说明
高压圆接头(1)连接与相应高压组件的高压
接口(2)相连，并且处于锁定状态。
两个锁定元件(2)必须按箭头方向(1)同时按
下。高压组件接口中接头的机械锁定装置被
拆除。
6.通风口
如图10所示，通风口与壳罩一侧集成为一体，防止电机电
子装置内部积水(温度变化，空气水分凝结等原因所致)。通风口
还可以确保壳罩内部和周边区域的压力补偿。为了实现这两个目
在锁定元件被进一步同时推动的过程中，接
头必须在箭头(1)所示的纵向方向被拔出。
的，通风口配备了一个隔膜，隔膜属于透气不透水型装置。
高压元件接头的结构如图9所示，当重新连接高压电缆时，
不得同时推动锁定元件。接头在该组件的高压接口上进行纵向滑
动即可。确保锁定元件就位(“咔哒”声)。此外，应当拔一下接
头检查锁定元件是否就位。
高压接头内的桥接出于安全考虑而配置。当高压电缆与高
压组件连接时，高压联锁回路的信号通过该桥接传送。为了将高
压电缆与电动空调压缩机和电气加热装置相连，电压通过电动空
调压缩机的桥接或变速器控制单元传输。如果其中一个电路被切
断，还会导致相关高压电缆中电流的自动切断(回归至零)。因为
桥接的两个接点在高压接点前侧相对布置，这种布置可以持续进
行保护，防止在拆除高压接头时形成电弧。
图10 电机电子装置的通风口
通风口
(未完待续)
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