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    2020款寶馬iX3純電動汽車高電壓系統(tǒng)解析(二)

    2021-03-10 04:34:52常州交通技師學(xué)院施鋅濤
    汽車維護(hù)與修理 2021年17期
    關(guān)鍵詞:車載蓄電池排氣

    常州交通技師學(xué)院 施鋅濤

    2.1.4 電氣及冷卻液接口

    如圖13所示,高壓蓄電池(SE16)上共有3個(gè)高壓接口、1個(gè)低壓車載網(wǎng)絡(luò)接口及冷卻液循環(huán)回路接口,另外還有1個(gè)100 A的高電壓熔絲。

    圖13 高壓蓄電池(SE16)上電氣及冷卻液接口

    (1)一個(gè)高壓接口連接至聯(lián)合充電單元(CCU),一個(gè)高壓接口連接至電氣化驅(qū)動單元(EAE),第3個(gè)高壓接口連接至直流充電接口。

    (2)100 A的高電壓熔絲為高電壓附加組件及聯(lián)合充電單元(CCU)提供電氣保護(hù)。高電壓附加組件包括電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)、用于高壓蓄電池單元的電加熱裝置及用于車內(nèi)空間的電子暖風(fēng)裝置。該高電壓熔絲允許更換,且更換時(shí)無需拆卸高壓蓄電池(SE16)。

    (3)低壓車載網(wǎng)絡(luò)接口連接著存儲器電子管理系統(tǒng)(SME)的供電和搭鐵線、總線端30C碰撞信號線、碰撞安全模塊(ACSM)的碰撞信號線、車身域控制器(BDC)的喚醒線、高壓安全插頭的狀態(tài)識別線、CANFD總線及冷卻液進(jìn)液管路中的單向閥控制線等。

    (4)冷卻液循環(huán)回路接口連接至高壓蓄電池(SE16)冷卻液循環(huán)回路,以對高壓蓄電池(SE16)進(jìn)行加熱和冷卻。

    2.1.5 排氣單元

    如圖14所示,高壓蓄電池(SE16)上總共有4個(gè)排氣單元,均位于后部區(qū)域的殼體蓋上。排氣單元具有以下2個(gè)功能。

    圖14 排氣單元的位置

    (1)平衡高壓蓄電池(SE16)內(nèi)部與外部的壓力差。在單格電池?fù)p壞的情況下,其內(nèi)部與外部會產(chǎn)生較大的壓力差。在這種情況下,單格電池首先從標(biāo)準(zhǔn)斷裂位置(圖15)排氣,接著氣體再通過排氣單元排放至高壓蓄電池(SE16)外部。溫度為-40 ℃ ~80 ℃時(shí),排氣單元的觸發(fā)壓力為0.2 bar~0.5 bar(1 bar=100 kPa)。

    圖15 單格電池排氣的標(biāo)準(zhǔn)斷裂位置

    (2)排放高壓蓄電池(SE16)內(nèi)部產(chǎn)生的冷凝水。在環(huán)境溫度較低或激活冷卻功能時(shí),高壓蓄電池(SE16)內(nèi)部的水蒸氣會從空氣中冷凝,從而形成少量的液態(tài)水。這些水一開始并不會造成任何功能影響,在下一次高壓蓄電池(SE16)內(nèi)的空氣或外殼受熱時(shí),水會蒸發(fā),同時(shí)外殼內(nèi)的壓力會略微升高。通過讓受熱的空氣朝外逃逸,排氣單元就可以實(shí)現(xiàn)壓力平衡。在此過程中,空氣中所含的水蒸氣會被一起排放到外部,而之前的液態(tài)冷凝水也會通過這種方式實(shí)現(xiàn)排放。

    如圖16所示,排氣單元內(nèi)有1個(gè)氣體可以透過、但液體不能透過的膜片。在膜片上方,有1根芯棒,它在高壓蓄電池(SE16)內(nèi)部壓力過高的情況下會刺破膜片,以快速釋放壓力,避免更大的損失。

    圖16 排氣單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    2.1.6 高壓蓄電池(SE16)的系統(tǒng)電路

    高壓蓄電池(SE16)的系統(tǒng)電路如圖17所示。

    圖17 高壓蓄電池(SE16)的系統(tǒng)電路

    2.2 聯(lián)合充電單元(CCU)

    如圖18所示,聯(lián)合充電單元(CCU)可以在高壓車載網(wǎng)絡(luò)和12 V車載網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)眾多功能,包括eDRIVE管理、熱量管理、高壓動力管理、為12 V車載網(wǎng)絡(luò)供電、協(xié)調(diào)和監(jiān)控充電過程、將電能分配給電加熱裝置和電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)、通過CAN-FD總線與其他控制模塊通信及診斷功能等。聯(lián)合充電單元(CCU)上的接口如圖19所示。

    圖18 聯(lián)合充電單元(CCU)的輸入和輸出信號

    圖19 聯(lián)合充電單元(CCU)上的接口

    聯(lián)合充電單元(CCU)工作效率非常高,在輸出滿負(fù)荷功率時(shí)必須加以冷卻,因此它被集成到充電和驅(qū)動組件的冷卻液循環(huán)回路中。聯(lián)合充電單元(CCU)中的DC-DC轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將高電壓車載網(wǎng)絡(luò)中的電壓降低至低電壓車載網(wǎng)絡(luò)中的電壓,并且承擔(dān)著傳統(tǒng)車輛中發(fā)電機(jī)的功能。根據(jù)12 V車載網(wǎng)絡(luò)蓄電池的電量和溫度,DC-DC轉(zhuǎn)換器通常向低壓車載網(wǎng)絡(luò)輸出約為14 V的電壓,最高約為15.5 V。聯(lián)合充電單元(CCU)中的AC-DC轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,為高壓蓄電池(SE16)充電。

    2.3 電氣化驅(qū)動單元(EAE)

    如圖20所示,電氣化驅(qū)動單元(EAE)主要由電機(jī)(EM)、電機(jī)電子裝置(EME)、變速器、駐車鎖止模塊及機(jī)油模塊等部件組成。

    圖20 電氣化驅(qū)動單元(EAE)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    電機(jī)電子裝置(EME)上的接口如圖21所示。電機(jī)電子裝置(EME)負(fù)責(zé)的任務(wù)主要有:與車輛的車載網(wǎng)絡(luò)通信;促動電機(jī)(EM);促動油泵;促動駐車鎖止器。為促動電機(jī)(EM),電機(jī)電子裝置(EME)集成有整流器、逆變器及DC-DC轉(zhuǎn)換器。如圖22所示,雙向整流器和逆變器負(fù)責(zé)將來自高壓蓄電池(SE16)的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電,以便促動電機(jī)(EM)產(chǎn)生驅(qū)動力。反過來,在制動能量回收的過程中,需要將電機(jī)(EM)用作發(fā)電機(jī),則雙向整流器和逆變器會將電機(jī)(EM)產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電,從而可以為高壓蓄電池(SE16)充電。由于該車的電機(jī)(EM)為他勵(lì)同步電機(jī),因此還需要1個(gè)DC/DC 轉(zhuǎn)換器為轉(zhuǎn)子線圈提供產(chǎn)生磁場所需的電流。

    圖21 電機(jī)電子裝置(EME)上的接口

    圖22 雙向整流器和逆變器的運(yùn)行模式

    2.4 電氣加熱裝置

    該車有2個(gè)電氣加熱裝置,一個(gè)是用于高壓蓄電池(SE16)的電加熱裝置,另一個(gè)是用于車內(nèi)空間的電子暖風(fēng)裝置。這2個(gè)電氣加熱裝置均連接在高壓車載網(wǎng)絡(luò)上,并且結(jié)構(gòu)相同。電氣加熱裝置上的接口如圖23所示,內(nèi)部電路如圖24所示。

    圖23 電氣加熱裝置上的接口

    圖24 電氣加熱裝置內(nèi)部電路

    電氣加熱裝置通過3個(gè)加熱線圈實(shí)現(xiàn)電加熱功能,它們具有相同的功率,并且通過錯(cuò)開相位的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制,使加熱功率可以在0.5 kW~5.5 kW無級調(diào)節(jié)。用于高壓蓄電池(SE16)的電加熱裝置通過LIN總線與聯(lián)合充電單元(CCU)進(jìn)行通信,用于車內(nèi)空間的電子暖風(fēng)裝置通過LIN總線與自動恒溫空調(diào)控制單元(IHKA)進(jìn)行通信。

    2.5 電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)

    電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)上的接口如圖25所示。如圖26所示,電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)集成有電子控制裝置和逆變器,二者均被流過的制冷劑冷卻,若逆變器溫度超過125 ℃,則電子控制裝置切斷高壓供電。逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。電子控制裝置通過LIN總線與自動恒溫空調(diào)控制單元(IHKA)通信,并根據(jù)自動恒溫空調(diào)控制單元(IHKA)的請求調(diào)節(jié)三相同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。三相同步電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為8 600 r/min,可產(chǎn)生約3 MPa的最大工作壓力。

    圖25 電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)上的接口

    圖26 電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)內(nèi)部電路

    如圖27所示,電動空調(diào)壓縮機(jī)(EKK)采用渦旋式壓縮機(jī),渦旋形內(nèi)盤由三相同步電動機(jī)通過一根軸驅(qū)動并偏心旋轉(zhuǎn)。隨著渦旋形內(nèi)盤的偏心旋轉(zhuǎn),氣態(tài)制冷劑(低溫、低壓狀態(tài))通過固定的渦旋形外盤上的開口被吸入,經(jīng)壓縮和加熱后,從渦旋形外盤中部的開口釋放。

    圖27 渦旋形內(nèi)盤和外盤

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