2020款宝马iX3纯电动汽车高电压系统解析（二）

常州交通技师学院 施锌涛

2.1.4 电气及冷却液接口

如图13所示，高压蓄电池（SE16）上共有3个高压接口、1个低压车载网络接口及冷却液循环回路接口，另外还有1个100 A的高电压熔丝。

图13 高压蓄电池（SE16）上电气及冷却液接口

（1）一个高压接口连接至联合充电单元（CCU），一个高压接口连接至电气化驱动单元（EAE），第3个高压接口连接至直流充电接口。

（2）100 A的高电压熔丝为高电压附加组件及联合充电单元（CCU）提供电气保护。高电压附加组件包括电动空调压缩机（EKK）、用于高压蓄电池单元的电加热装置及用于车内空间的电子暖风装置。该高电压熔丝允许更换，且更换时无需拆卸高压蓄电池（SE16）。

（3）低压车载网络接口连接着存储器电子管理系统（SME）的供电和搭铁线、总线端30C碰撞信号线、碰撞安全模块（ACSM）的碰撞信号线、车身域控制器（BDC）的唤醒线、高压安全插头的状态识别线、CANFD总线及冷却液进液管路中的单向阀控制线等。

（4）冷却液循环回路接口连接至高压蓄电池（SE16）冷却液循环回路，以对高压蓄电池（SE16）进行加热和冷却。

2.1.5 排气单元

如图14所示，高压蓄电池（SE16）上总共有4个排气单元，均位于后部区域的壳体盖上。排气单元具有以下2个功能。

图14 排气单元的位置

（1）平衡高压蓄电池（SE16）内部与外部的压力差。在单格电池损坏的情况下，其内部与外部会产生较大的压力差。在这种情况下，单格电池首先从标准断裂位置（图15）排气，接着气体再通过排气单元排放至高压蓄电池（SE16）外部。温度为-40 ℃ ~80 ℃时，排气单元的触发压力为0.2 bar~0.5 bar（1 bar=100 kPa）。

图15 单格电池排气的标准断裂位置

（2）排放高压蓄电池（SE16）内部产生的冷凝水。在环境温度较低或激活冷却功能时，高压蓄电池（SE16）内部的水蒸气会从空气中冷凝，从而形成少量的液态水。这些水一开始并不会造成任何功能影响，在下一次高压蓄电池（SE16）内的空气或外壳受热时，水会蒸发，同时外壳内的压力会略微升高。通过让受热的空气朝外逃逸，排气单元就可以实现压力平衡。在此过程中，空气中所含的水蒸气会被一起排放到外部，而之前的液态冷凝水也会通过这种方式实现排放。

如图16所示，排气单元内有1个气体可以透过、但液体不能透过的膜片。在膜片上方，有1根芯棒，它在高压蓄电池（SE16）内部压力过高的情况下会刺破膜片，以快速释放压力，避免更大的损失。

图16 排气单元的内部结构

2.1.6 高压蓄电池（SE16）的系统电路

高压蓄电池（SE16）的系统电路如图17所示。

图17 高压蓄电池（SE16）的系统电路

2.2 联合充电单元（CCU）

如图18所示，联合充电单元（CCU）可以在高压车载网络和12 V车载网络中实现众多功能，包括eDRIVE管理、热量管理、高压动力管理、为12 V车载网络供电、协调和监控充电过程、将电能分配给电加热装置和电动空调压缩机（EKK）、通过CAN-FD总线与其他控制模块通信及诊断功能等。联合充电单元（CCU）上的接口如图19所示。

图18 联合充电单元（CCU）的输入和输出信号

图19 联合充电单元（CCU）上的接口

联合充电单元（CCU）工作效率非常高，在输出满负荷功率时必须加以冷却，因此它被集成到充电和驱动组件的冷却液循环回路中。联合充电单元（CCU）中的DC-DC转换器负责将高电压车载网络中的电压降低至低电压车载网络中的电压，并且承担着传统车辆中发电机的功能。根据12 V车载网络蓄电池的电量和温度，DC-DC转换器通常向低压车载网络输出约为14 V的电压，最高约为15.5 V。联合充电单元（CCU）中的AC-DC转换器负责将交流电转换为直流电，为高压蓄电池（SE16）充电。

2.3 电气化驱动单元（EAE）

如图20所示，电气化驱动单元（EAE）主要由电机（EM）、电机电子装置（EME）、变速器、驻车锁止模块及机油模块等部件组成。

图20 电气化驱动单元（EAE）的内部结构

电机电子装置（EME）上的接口如图21所示。电机电子装置（EME）负责的任务主要有：与车辆的车载网络通信；促动电机（EM）；促动油泵；促动驻车锁止器。为促动电机（EM），电机电子装置（EME）集成有整流器、逆变器及DC-DC转换器。如图22所示，双向整流器和逆变器负责将来自高压蓄电池（SE16）的直流电转换为三相交流电，以便促动电机（EM）产生驱动力。反过来，在制动能量回收的过程中，需要将电机（EM）用作发电机，则双向整流器和逆变器会将电机（EM）产生的三相交流电转换为直流电，从而可以为高压蓄电池（SE16）充电。由于该车的电机（EM）为他励同步电机，因此还需要1个DC/DC 转换器为转子线圈提供产生磁场所需的电流。

图21 电机电子装置（EME）上的接口

图22 双向整流器和逆变器的运行模式

2.4 电气加热装置

该车有2个电气加热装置，一个是用于高压蓄电池（SE16）的电加热装置，另一个是用于车内空间的电子暖风装置。这2个电气加热装置均连接在高压车载网络上，并且结构相同。电气加热装置上的接口如图23所示，内部电路如图24所示。

图23 电气加热装置上的接口

图24 电气加热装置内部电路

电气加热装置通过3个加热线圈实现电加热功能，它们具有相同的功率，并且通过错开相位的脉冲宽度调制（PWM）信号实现时序控制，使加热功率可以在0.5 kW~5.5 kW无级调节。用于高压蓄电池（SE16）的电加热装置通过LIN总线与联合充电单元（CCU）进行通信，用于车内空间的电子暖风装置通过LIN总线与自动恒温空调控制单元（IHKA）进行通信。

2.5 电动空调压缩机（EKK）

电动空调压缩机（EKK）上的接口如图25所示。如图26所示，电动空调压缩机（EKK）集成有电子控制装置和逆变器，二者均被流过的制冷剂冷却，若逆变器温度超过125 ℃，则电子控制装置切断高压供电。逆变器将直流电压转换为交流电压。电子控制装置通过LIN总线与自动恒温空调控制单元（IHKA）通信，并根据自动恒温空调控制单元（IHKA）的请求调节三相同步电机的转速。三相同步电机最高转速为8 600 r/min，可产生约3 MPa的最大工作压力。

图25 电动空调压缩机（EKK）上的接口

图26 电动空调压缩机（EKK）内部电路

如图27所示，电动空调压缩机（EKK）采用涡旋式压缩机，涡旋形内盘由三相同步电动机通过一根轴驱动并偏心旋转。随着涡旋形内盘的偏心旋转，气态制冷剂（低温、低压状态）通过固定的涡旋形外盘上的开口被吸入，经压缩和加热后，从涡旋形外盘中部的开口释放。

图27 涡旋形内盘和外盘