宝马G38.530LE高压蓄电池单元功能

高压蓄电池单元用于吸收、存储和准备电动驱动装置和高压车载网络的电能。高压蓄电池由多个电池单元模块组成，而电池单元模块则带有相应的多个单格电池。电池单元模块串联连接。

部件简短描述

将描述高压蓄电池电源的下列部件：

• 存储器电子管理系统 (SME) 控制单元
• 安全箱
• 电池监控电子设备
• 双电池单元模块
• 冷却剂温度传感器
• 带冷却通道的热交换器 

高压蓄电池单元概述

SME：存储器管理电子装置

存储器电子管理系统 (SME) 持续监控单格电池的状态以及用于确保系统安全运行所需的参数。

控制单元执行下列功能：

• 根据电机 - 电子伺控系统 (EME) 的请求控制高压系统的启动和关机
• 分析所有单格电池的电压和温度以及高压电路中的电流强度测量信号
• 控制高压蓄电池单元的冷却系统
• 确定高压蓄电池的充电状态 (State of Charge) 和老化状态 (State of Health)
• 确定高压蓄电池的可用功率，如有必要请求限制电机 - 电子伺控系统
• 安全功能 (例如电压和温度监控、高压触点监测装置、监控高压系统是否有绝缘故障)

SME 的故障记录可以分为不同类别，取决于严重程度和提供的功能：

• 立即关闭高压系统
• 限制功率和作用距离
• 不对客户产生影响的故障

安全箱

安全箱包括下列部件：

• 接触器：借助两个电动机械式接触器连接或断开高压蓄电池与高压车载网络。电动机械式接触器由 SME 控制。后部配电器通过安全蓄电池接线柱为接触器提供车载网络电压 (12 V)。第三个接触器用于预负载：关闭两个电动机械式接触器前，检查高压车载网络上的连接。
• 电压电流传感器：一个电压电流传感器测量高压蓄电池输出端或高压车载网络接头上的电压和电流。电压电流传感器通过一个内部局部控制器区域网络与 SME 连接。
• 正的蓄电池接线柱电流电路中的保险丝
• 监控高压系统的测量装置是否有绝缘异常

电池监控电子设备

SME 为电池监控电子设备提供 5 V 的供电电压。另外，电池监控电子设备可以直接由电池单元模块供电。电池监控电子设备监控 12 个锂离子电池的状态：

• 测量和监控各个单格电池的电压
• 测量和监控每个电池单元模块的温度
• SME 上的测量值通信
• 执行补偿单格电池电压的过程

电池监控电子设备通过一个内部局部控制器区域网络与 SME 连接。一个电池监控电子设备是和 SME 以及其他电池监控电子设备 (副控单元) 通信的主控单元。

双电池单元模块

电池单元模块由 12 个串联的锂离子电池组成。单格电池用压盘压在一起。在电池单元模块中额外安装了三个温度传感器。盖板用作防接触保护件。两个电池单元模块与位于中间的散热器用螺栓固定在一起。

每个电池单元模块都标有唯一的系列号：例如 BMW 6127 8649734-04 194611 14 中国 17-07-16 00001

• 8649734：七位零件号码
• 04：两位更改索引
• 19461114：八位供应商编号
• 170716：六位生产日期 (年、月、日)
• 00001：五位连续编号

冷却剂温度传感器

制冷剂温度传感器测量水箱出口处制冷剂的温度。制冷剂温度传感器与 SME 连接。

带冷却通道的热交换器

高压蓄电池单元由制冷剂进行冷却。因此冷暖空调的制冷循环回路已扩展到高压蓄电池单元。由扁铝管组成的热交换器位于高压蓄电池单元中的电池单元模块下方，且与冷暖空调的制冷循环回路连接。

系统功能

将描述高压蓄电池单元的下列系统功能：

• 控制用于接通和关闭高压系统的接触器
• 监控高压系统是否有绝缘故障
• 冷却控制
• 各个单格电池的电压均衡 (达到平衡)

打开和关闭高压系统

通过电机 - 电子伺控系统 EME 和存储器电子管理系统 SME 控制单元的共同工作启动高压系统。EME 此时作为主控单元；SME 则为负责执行的副控单元。附属的命令作为总线信号通过 PT-CAN2 传输。

当总线端 KL15 接通或存在停车空调或充电请求时，EME 请求启动高压系统。以多个步骤启动：

• 测试高压车载网络 (预负荷)：检查高压蓄电池单元和整个高压车载网络是否工作准备就绪。其中还包括高压触点监测装置电路必须闭合。
• 电压升高：由于高压电路中的电容 (中间电路电容器)，将流过很高的接通电流，该电流会永久损坏中间电路电容器和接触器。因此，电压慢慢升高。
• 闭合接触器触点接头

高压系统的关闭分为常规关闭和快速关闭。常规关闭时，主要起到保护电气部件和检查高压系统的作用。例如，当电流强度降到接近 0 A 数值时，才应打开电动机械式接触器触点接头，否则会施加高负荷。

出于安全考虑，高压系统的电压必须尽快降到无危险值时，必须快速关闭高压系统：

• 事故：根据事故严重程度，请求通过总线信号进行关闭，或者强制断开安全蓄电池接线柱与 12 V 蓄电池正极。在第二种情况下，电动机械式接触器的供电自动断开，从而自动打开其触点接头。
• 过电流：借助电压电流传感器监控高压车载网络中的电流强度。如果识别到过大的电流强度，SME 会要求强制打开接触器。
• 短路
• 临界状态 (单格电池上的低电压、过压或温度过高)
• 高压触点监测装置的电路断路

监控高压系统是否有绝缘故障

绝缘监控确定，激活的高压部件 (例如高压线) 和车辆接地之间的绝缘电阻是否超过或低于要求的最小值。如果绝缘电阻低于最小值，则存在车辆零件处于危险电压下的危险。

绝缘监控的反应分为两个级别。如果绝缘电阻低于第一个阈值，对人还没有直接危险。因此高压系统保持激活，不输出检查控制信息，但故障状态将被保存在故障代码存储器中。低于第二个更低的绝缘电阻阈值时，不仅进行故障记录，而且也会输出检查控制信息，该信息要求驾驶员探访修理厂。

冷却控制

为了最大化高压蓄电池单元的使用寿命，并且达到尽量大的功率，其将在规定的温度范围内运行。原则上，高压蓄电池单元的工作温度范围为 -40 °C至+55 °C。这一温度极限指的是单格电池的实际温度，而非外部温度。

超过 32 ℃ (单格电池的温度) 时，SME 将启动高压蓄电池冷却，并打开组合式膨胀和单向阀。因此，制冷剂可以流到高压蓄电池。因此高压蓄电池的冷却可以独立于车厢内部冷却进行，因为该冷却通过单独的组合式膨胀和单向阀调节。

在无需冷却高压蓄电池单元的温度范围内，高压蓄电池单元的组合式膨胀和单向阀保持关闭。

各个单格电池的电压均衡

如果一个或多个单格电池出现明显低于所有其他单格电池的电池电压，则高压蓄电池的可用能量会受限。即通过“最弱”单格电池确定耗电量：如果最弱单格电池的电压降到放电极限值，则必须结束放电过程，即使其他单格电池还存储有足够的电量。如果放电过程继续，则将会永久损坏最弱的单格电池。因此，有将单格电池电压均衡到大致相同水平的功能。

为此，SME 在休眠阶段期间定期唤醒，并相互比较所有单格电池电压。因为只能通过单个单格电池有针对性的放电来实现单格电池电压均衡，将选择单格电池电压明显比最弱单格电池的高的单格电池。利用通过局部控制器区域网络发至属于该单格电池的电池监控电子设备的请求开始并执行放电，直到电压水平均衡。放电电流流过欧姆电阻器，该电阻器集成在相应的电池监控电子设备中。

单格电池电压均衡是一个有损的过程，但对于最大化利用率和使用寿命仍然是必要且有意义的。在车辆静止时全自动进行单格电池电压均衡。

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