2014款宝马i8高电压蓄电池单元(三)

2023年12月24日发(作者：2022年新款本田雅阁多少钱)

基础知识讲座Master

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Basics? ，U:丨：刘玺 ix@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硏

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幵发表

论文30篇，出版汽车维修类图书23部。2014款宝马丨8高电压蓄电池单元(三}?文/山东刘春晖(接丨?.期>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

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

电路CSC);③

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>蓓能器 rfflhUf 装 针对高电压蓄电池使用寿命的要求比

较严格(车辆使用寿命丨。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

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；十二个电池监控电子装置(电池监控

带接触器、传感器和过电流熔丝的

在最佳温度范围内运行电池(通过

1-安全盒（S盒）；2-电流和电压传感器；3-电池模块；4-电池监控电子装置（电池监控电路CSC);

5-制冷剂管路温度传感器；6-蓄能器管理电子装置SME; 7-高电压触点监控电路控制装置；8-车身

根据需要均衡所有电池的充电

域控制器BDC; 9-高电压安全插头（售后服务时断开连接）；10-带有触发安全型蓄电池接线柱的控制

导线的ACSM; 11-制冷剂管路关断阀；12-智能型蓄电池传感器旧S; 13-12V蓄电池；14-安全型

蓄电池接线柱SBK; 15-前部配电盒。冷却以及根据需要限制电流强度)；②

状态；③ 在特定范围内用完可存储的蓄电池能量。76 MOTOR-CHiNA ? May图20高电压蓄电池单元系统电路图

栏目编辑：刘M lx@motorchinacom鑭Master the Basics基础知识讲座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。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SM

E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

1-电池模块1; 1 -电池监控电子装置1-; 1+-电池监控电子装置1 + ; 2-电池模块2; 2 -电池

监控电子装置2-; 2+-电池监控电子装置2+; 3-电池模块3; 3 -电池监控电子装置3- ; 3+-电

池监控电子装置3+; 4-电池模块4; 4 --电池监控电子装置4-; 4+-电池监控电子装置4+; 5-电

池模块5; 5-_电池监控电子装置5-; 5—电池监控电子装置5+; 6-电池模块6; 6-电池监控电

子装置6-; 6+-电池监控电子装置6+; 7-蓄能器管理电子装置SME; 8-安全盒(S盒）。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

图21电池模块布置方式控制单元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

(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

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。压触点监控输入端和输出端；制冷剂循环

限制功率：高电压蓄电池无法继续

回路内的截止和膨胀组合阀控制导线；制

提供最大功率或全部能量时，为了保护组

冷剂温度传感器。件会限制驱动功率和可达里程。此时驾驶

由一个专用的12V导线为高电压蓄电

员可在驱动功率明显降低的情况下继续行

池单元内的接触器供电，该导线称为总线

驶较短距离，可行驶至最近的宝马维修站

端30碰撞信号，简称为总线端30C。总线

点，或将车辆停放在所选地点。端名称中的C表示发生事故(碰撞)时关闭

③ 对客户没有直接影响的故障：例如

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。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

(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。2021/05

?親组觸藏 77SME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

基础知识讲座r

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须立即降低电流强度或完全关闭高电压系

统，以免电池进一步损坏。此外，测得的温

度还用于控制冷却系统，以便电池始终在

工作性能和使用寿命最佳的温度范围内运

行。由于电池温度是一个重要参数，因此

每个电池模块装有六个NTC温度传感器，

其中三个是另外三个的冗余装置。高电压蓄电池单元局域CAN电路原

理图如图23所示，电池监控电子装置通过

局域CAN1传输其测量值。该局域CAN1

使所有电池监控电子装置相互连接并与

SME控制单元相连。在SME控制单元内

对测量值进行分析并根据需要做出相应反

应(例如控制冷却系统)。局域C

A

N1和2的传输速度均为

500kBit/s〇与采用相同传输速度的CAN

总线一样，总线导线采用绞线形式。此外，

两个局域CAN端部采用终端形式。用于局

域CAN 1两端分另0120

Q的终端电阻位于

?1 -电池模块1; 2-电池模块2; 3-电池模块3; 4-电池模块4; 5-电池模块上的温度传感器；6-电

池电压测量；7-电池监控电子装置4+; 8-电池监控电子装置4-; 9-蓄能器管理电子装置SME; 10-

电池模块5; 11-电池模块6; 12-安全盒（S盒）；13-高电压安全插头（售后服务时断开连接）；14-

智能型蓄电池传感器BS; 15-12V蓄电池；16-安全型蓄电池接线柱SBK; 17-前部配电盒。SME控制单元内。用于局域CAN2两端分别120C2的终

端电阻位于SME控制单元内和S盒控制单

元内。在查询故障期间测量局域CAN上的

电阻时，在所有总线设备已连接且终端正图22电池监控电子装置宝马i8高电压蓄电池单元内的每个电

池模块都有两个电池监控电子装置。这样

做是为了确保一个电池监控电子装置最多

可监控八个电池。因此装有两个电池监控

电子装置，每个电池监控电子装置负责一

个电池模块的八个电池。电池监控电子装置执行的任务包括：

①测量和监控每个电池的电压；②测量和

监控电池模块多处的温度；③将测量参数

传输给SMS控制单元；④执行电池电压补

偿过程。在此以较高扫描率(每20ms测量一

次)测量电池电压。通过电压测量可以识別

出充电和放电过程结束。温度传感器安装

在电池模块上，根据其测量值可确定各电

池的温度。借助电池温度可以识別是否过78

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Basics基础知识讲座栏目编辑：刘玺*****************礞常的情况下会得到大约60 0的数值。如果一个或多个电池的电压明显低

于其他电池，高电压蓄电池的可用能量含

量就会因此受限。因此放电时由最弱的电

池决定何时停止释放能量：如果最弱电池

?的电压降至放电限值，即使其他电池还存

有充足能量也必须结束放电过程。如果

仍继续放电过程，就会因此造成最弱电池

@?损坏。因此可通过一项功能使电池电压调

节至几乎相同的水平。该过程也称为电池

对称。为此SME控制单元将所有电池电压

进行相互比较。在此过程中对电压明显高

于其余的电池进行有针对性地放电。SME

?控制单元通过局域CAN1将相关请求发送

至这些电池的电池监控电子装置，从而启

动放电过程。为此每个电池监控电子装置

都针对各电池带有一个欧姆电阻，相应电

子触点闭合后放电电流就会流过该电阻。

启动放电过程后由电池监控电子装置负责

执行该过程，或在期间主控控制单元切换

1-电池监控电子装置；2-用于测量电池电压的传感器；3-放电电阻；4-用于某个电池放电的闭合（启

为休眠模式的情况下继续执行该过程。用）S4点；5-电池模块；6-通过放电使电池电压下降的电池；7-未放电的电池；8-用于某个电池放电

电池电压平衡原理电路图如图24所

的断开（未启用）触点。示，通过与总线端30F直接相连的蓄能器

图24电池电压平衡原理电路图管理电子装置为CSC控制单元供电来实

信息，也无需为此进行特殊操作。即使更 控开关触点、测量蓄电池总电压和监控绝

现这一点。所有电池的电压处于规定的较

换电池模块后，SME控制单元也会自动识

缘电阻的电压传感器。小范围内时，放电过程就会自动结束。电

别出电池电压平衡需求。(5>导线束池对称继续进行，直至所有电池达到相同

如果电池电压的偏差过大或电池电

在高电压蓄电池单元内带有两个导线

电压水平。压平衡未顺利进行,就会在SME控制单元

束：用于连接CSC与SME控制单元的导

平衡电池电压的过程会造成损失，但

内生成一个故障代码存储器记录。通过一

线束，用于连接S盒与外围设备的导线束，

损失的电能非常小(小于0.1%S〇C)。而优

条检查控制信息提醒客户注意这种车辆状

用于连接SME与12V车载网络接口的导

势在于可使可达里程和高电压蓄电池使用

态。之后必须通过诊断系统对故障代码存

线束。不允许对导线束进行维修，如果电

寿命最大化，因此总体而言平衡电池电压

储器进行分析并进行相应修理工作。缆与插头之间的连接损坏或松动，必须更

非常有利而且十分必要。当然只有车辆静

(4>安仝盆(S盒）换整个导线束。止时才会执行该过程。每个高电压单元内都有带独立壳体

2.机械组件平衡电池电压的具体条件包括：总线

的接口单元，该单元称为开关盒或简称为高电压蓄电池单元的机械组件包括：

端15关闭且车辆或车载网络处于休眠状

S盒。①壳体上部件和下部件；②两部分壳体

态，且高电压系统已关闭，且电池电压或各

安全盒内集成的组件包括：蓄电池负

之间的密封件；③维修盖的密封件；④上

电池SoC的偏差大于相应限值，且高电压

极电流路径内的电流传感器，蓄电池正极

部和下部热交换器；⑤排气单元；⑥模块

蓄电池的总SoC大于相应限值。电流路径内的熔丝，两个电动机械式接触

连接器；⑦模块连接桥；⑧散热器隔板；

如果满足所述条件，就会自动进行电

器(每个电流路径一个开关触点)，用于缓

⑨SME支架；?3盒支架。池电压平衡。因此客户既看不到检查控制慢启动高电压系统的预充电电路，用于监(未完待续)E2021/05 ?蘇雛9蘇 79