宝马i3高电压元件介绍（下）

◆文/北京 冯永忠 康永禄

宝马i3高电压元件介绍（下）

◆文/北京 冯永忠 康永禄

（接上期）

三、电机电控装置

在宝马i3上，电机电控装置（EME）主要作为电机的控制装置，把高电压蓄电池约400V的直流电压转换成约360V的三相交流电压，给电机供电。反之，当电机作为交流发电机运转时，电机电控装置把电机的三相交流电压转换成直流电压，给高电压蓄电池充电，制动能量再生时发生这种情况。对于这两种操作模式，需要一个双向DC/AC转换器，这个转换器作为一个逆变器和一个整流器使用。

DC/DC转换器集成在电机电控装置内，确保12V汽车电气系统的电源电压。整个电机电控装置安装在一个铝制外壳内。高电压蓄电池充电时，双向AC/DC转换器的控制单元把交流电压转换成直流电压，也可以把高电压蓄电池的直流电压转换成三相交流电压。12V汽车电气系统电源的DC/DC转换器也位于这个壳体内。

1.电气元件位置图

电机电控装置安装在汽车后部的行李箱内，如图8所示。

2. 系统和功能

电机电控装置包括双向DC/AC转换器、DC/DC转换器以及EME控制单元等子元件。连接电容器也是动力电控装置的一个开关元件，使电压平稳，并给高频元件滤波。电机电控装置与其他高电压元件的连接如图9所示。

电机电控装置低电压接头连接的线路包括EME控制单元电源线，低电压蓄电池端子30C，PT-CAN2总线，唤醒线，便利充电电控装置控制线，高电压互锁环输入输出线，机电驻车锁，电动真空泵电源，制动真空传感器 等，如图10所示。

电机电控装置的功能如下：EME控制单元控制内部的子元件；通过DC/DC转换器给12V电气系统供电；使用DC/AC转换器控制电机转速和扭矩；高电压电力管理；连接高电压蓄电池；车辆静止时给高电压蓄电池充电；连接便利充电电控装置；连接EKK；连接电加热器；连接增程式电机电控装置；与数字式发动机电气电控装置（EDME）等控制单元通信；电机电控装置的冷却；评估机电驻车锁的各个传感器；激活机电驻车锁；激活电动真空泵；为了使电压低于60V，连接电容器的主动和被动放电；主动评估高电压互锁环的信号；自诊断功能。

四、便利充电电控装置

便利充电电控装置（KLE）安装在汽车后部，与行李箱隔开。如图11所示。

便利充电电控装置（KLE）的主要任务是把交流电压转换成直流电压。便利充电电控装置（KLE）的输出端最大设计功率是3.7kW，这部分功率再由电机电控装置（EME）整流、升压使充电功率能达到7.4kW，这样在最佳临界状态（此时发动机未工作，而高压电池放电至极限时）下，仅需3～6h就能充满高压蓄电池，这么短的充电时间意味着增强了宝马i3时的舒适性。

通过单相供电，交流电压输送到车辆或便利充电电控装置。输入电压（范围为100～240V、50～60Hz）可以通过便利充电电控装置处理。输出端电流与输入电流不同，便利充电电控装置提供可调直流电压或可调直流电流。数值的计算和调整由便利充电电控装置完成，使高电压蓄电池达到最佳充电状态，也给宝马i3的其他用电设备提供充足的电能。

便利充电电控装置工作效率在90%以上，效率很高，但仍有小于10%的热量产生，所以它需要主动冷却。因此它集成在电机的冷却回路中。

除了电压转换和能量供给，便利充电电控装置还承担安全功能，保证车主和维修工的安全。切记便利充电电控装置是高电压元件，电气接头和冷却液接头如图12所示。

五、增程式电机

宝马i3纯电动车的最大行驶里程是150km，増程式宝马i3纯电动车的最大行驶里程可达300km。在这种车型上，使用高电压蓄电池电能的电机作为首要的驱动，只有高电压蓄电池充电时，才激活增程器系统。

増程器系统包括W20发动机，增程式电机，增程式电机电控装置（REME），增程式数字式发动机电控装置。

W20发动机是两缸汽油发动机，用一根齿轮轴与增程式电机连接。高电压蓄电池电压不足时，增程式电机起动W20发动机，此时增程式电机相当于启动机而工作。起动发动机的电能来自高电压蓄电池，发动机起动之后，增程式电机从起动机模式变成发电机模式，产生的电能用于主电机驱动车辆。

W20发动机没有与飞轮机械连接，它产生的机械能只能通过增程式电机转换成电能。主电机（驱动电机）把这些电能转化成机械能，驱动后轮。

宝马i3的增程式电机是一个同步电机，额定电压250V，转速为4 300r/min，电压为330V DC时的连续电功率约为23.3kW，构造和工作原理与永磁式电机相同，转子在内部，带有永磁铁。环形定子位于转子的外部，三相线圈绕在铁芯上。如果三相交流电压加到定子线圈上，就会产生旋转的磁场，拉动转子内的磁铁旋转。

1.冷却

增程式电机的设计温度范围很大，冷却液流量为6L/min，电机冷却液入口管的温度为70℃。由于时滞，电机入口冷却液温度可能达到85℃。能量转换时，尽管电机的能量损失小于发动机，电机壳体温度也可能达到100℃，冷却液管如图13所示。

增程式电机的壳体密闭防水，为了防止湿空气因温度变化产生的冷凝水聚集在增程式电机内部，需要有一根通风管。

2.温度传感器

为了防止高温损坏元件，增程式电机内有一个温度传感器，温度传感器是一个温控电阻，位于定子线圈内。不直接测量转子温度，但可以根据定子温度测量值进行判断。增程式电机电控装置读出并近似评估信号，温度传感器和转子位置传感器如图14所示。

3.转子位置传感器

注意维修时不能拆卸转子位置传感器及其罩盖。根据振幅和相位，增程式电机电控装置可以产生并正确计算定子线圈的电压。必须已知精确设定的转子角度，这也是增程式电机安装一个转子位置传感器的原因。

转子位置传感器固定在增程式电机定子上，按照倾斜传感器的原理工作。在转子位置传感器上有三个线圈。一个给定的交流电压加载到一个线圈上，其他两个线圈各移动90°。这些线圈的感应电压提供有关转子角度的设定信息。转子位置传感器由增程式电机制造商安装并相应对准，所以它已正确调整。

4.机械连接

发动机曲轴和增程式电机通过齿轮轴连接，如图15所示。

5.电气接口

增程式电机有两个传感器接口和一个高电压接口，温度传感器和转子位置传感器接口已经在前面介绍。高电压接口如图16所示。

六、增程式电机电控装置

增程式电机电控装置用于控制增程式电机，把高电压蓄电池的直流电压转换成三相交流电压，交流电压可达420V，电流可达200A，给增程式电机通电，电机带动发动机工作，并完成启动。启动完成后，增程式电机作为发电机工作，增程式电机电控装置把该电机发出的三相交流电压转化成直流电压，给主电机（驱动电机）供电。持续的相电流是130A。在这两种运转模式，双向DC/ AC转换器作为逆变器和整流器工作。增程式电机电控装置的位置如图17所示。

增程式电机的连接包括高电压连接，低电压连接，电位补偿线连接，冷却液管连接。如图18所示。

增程式电机电控装置的有两根高电压电缆，三相高电压电缆连接增程式电机，两相高电压电缆连接便利充电电控装置，如图19所示。

（未完待续）