2014款宝马i8高压蓄电池单元(四)

◆文/山东 刘春晖

(接上期)

五、高电压蓄电池单元功能

在2014款宝马i8上有电机电子装置EME控制和协调高电压系统的主要功能。高电压蓄电池单元和SME控制单元对于高电压系统的主要功能非常重要。高压蓄电池功能具体包括：启动、正常关闭、快速关闭、蓄电池管理、高电压蓄电池充电、监控功能等方面。

1.启动

无论是：①接通总线端15或建立行驶准备状态；②需要开始进行高电压蓄电池充电；③使车辆做好行驶准备(高电压蓄电池或车内空间空气调节)中哪项作为触发因素，高电压系统的启动顺序始终相同。高电压系统的具体启动步骤如下：

①EME控制单元通过PT-CAN/PTCAN2上的总线电码要求启动；

②通过自诊断功能检查高电压车载网络；

③持续提高高电压电路内的电压；

④使接触器触点完全闭合。

主要通过EME控制单元和SME控制单元来进行高电压车载网络检查。在此检查与安全有关的标准，例如高电压触点监控电路或绝缘电阻。而且还必须满足启动所需的功能条件，例如所有子系统处于运行准备状态。

由于高电压电路带有电容值较高的电容器(供电电子装置内的中间电路电容器)，因此不允许电动机械式接触器触点简单闭合。电流脉冲过高会导致高电压蓄电池、中间电路电容器以及接触器触点损坏。首先会使负极上的接触器闭合。与正极上的接触器并联有一个带电阻的可切换电流路径。此时启用该电流路径，受电阻限制的接通电流使中间电路电容器充电。中间电路电容器电压与蓄电池电压大致相等时，就会使高电压蓄电池单元正极上的接触器闭合。此时高电压系统完全处于运行准备状态。

注意：启动期间先后闭合接触器时会发出响声，这不表示出现功能故障。

高电压系统未出现故障时，会在约0.5s内关闭高电压系统整个启动过程。成功启动后，SME控制单元就会通过PTCAN2向EME控制单元发送总线电码。如果例如继电器某一触点未顺利闭合，也会通过相同方式发送故障状态信号。

2.正常关闭

关闭高电压系统分为正常关闭和快速关闭两种情况。在此所说的正常关闭，一方面保护所有相关部件，另一方面监控与安全有关的高电压系统组件。满足以下条件或标准时，就会正常关闭高电压系统：

①驾驶员关闭总线端15且继续运行时间结束(由EME进行控制)；

②驻车空气调节、驻车暖风或高电压蓄电池调节功能结束；

③高电压蓄电池充电过程结束。

正常关闭时，无论通过何种因素触发，都始终按照如下具体步骤保持相同顺序：

①继续运行时间结束后EME通过PT-CAN/PT-CAN2上的总线电码发送关闭信号；

②高电压车载网络上的系统(EME、EKK、EH)将高电压车载网络内的电流降为零；

③高电压电路放电，即中间电路电容器(EME和REME)主动放电，电机(EME)、高电压起动发电机和电动制冷剂压缩机(EKK)的绕组短路；

④断开高电压蓄电池单元内的接触器(由SME进行控制)；

⑤检查高电压系统，例如电动机械式接触器触点是否按规定断开。

无论是关闭总线端15以后的继续运行还是关闭过程本身都可能持续几分钟。例如，自动运行的监控功能是其中一个原因。如果在此期间出现重新启动要求或满足某项快速关闭条件，就会中止正常关闭过程。

3.快速关闭

在此以尽快关闭高电压系统为最高目标。高电压系统内的电压需要尽快降至安全数值时，就会执行快速关闭过程。表2列出了导致快速关闭的触发条件以及作用链。

表2 导致快速关闭的触发条件以及作用链

除高电压电路断路外，还会使中间电路电容器(EME、REME)放电并使电机(EME、EKK、高电压起动发电机)绕组短路。高电压控制单元一方面通过总线电码接收相关请求，另一方面通过高电压电路内的电流强度突然降低识别出这种状态。

4.充电

通过回收利用能量、提高内燃机负荷点或外部电网为高电压蓄电池充电时，SME控制单元同样起到非常重要的作用。SME控制单元根据电池充电状态和温度确定高电压蓄电池目前可吸收的最大电功率。该数值以总线电码形式通过PTCAN2传输至EME控制单元。在此运行的“高电压电源管理系统”功能协调各项功率要求。

充电期间SME控制单元持续确定已达到的充电状态并监控高电压蓄电池的所有传感器信号。为了确保最佳充电运行过程，SME控制单元也根据这些数值持续计算当前最大充电功率数值并将其发送至EME控制单元。在充电过程中，SME控制单元还会持续控制高电压蓄电池冷却系统，从而确保快速、有效的充电过程。

为了实现尽可能长的电动可达里程，连接充电电缆时应对车内空间进行预先空气调节。可立即将所需电能输送回高电压蓄电池。通过这种方式也可同时使锂离子电池达到运行温度。

5.监控功能

(1)安全型蓄电池接线柱的12V供电电压

为在发生相应严重程度的事故时能够关闭高电压系统，所有电动机械式接触器的电磁铁都由安全型蓄电池接线柱提供12V供电。如果发生事故时安全型蓄电池接线柱断开，该供电电压就会消失且接触器触点自动断开。

此外SME主控控制单元还会以电子形式分析该导线上的电压，同时要求关闭高电压系统，包括中间电路电容器放电和电机主动短路。

(2)高电压触点监控

SME控制单元分析高电压触点监控信号并检查该电路是否断路。出现断路情况时，SME控制单元可要求快速关闭高电压系统。

(3)接触器触点

高电压系统关闭时SME控制单元请求接触器触点打开后，除触点外还借助电压测量检查是否触点也已经打开。某个接触器触点未断开的可能性很小，不会给客户和售后服务人员带来直接危险。但是为了安全起见会防止高电压系统重新启动。因此无法继续使用电动驱动装置行驶。

(4)预充电电路

例如启动高电压系统期间发现预充电电路内有故障，就立即中止启动过程且高电压系统不运行。

(5)温度过高

在所有行驶情况下高电压蓄电池的冷却系统均确保电池温度处于最佳范围内。如果因故障导致一个或多个电池的温度升高并超出最佳范围，为了保护电池首先会降低功率。如果温度继续升高且可能由此造成电池损坏，就会及时关闭高电压系统。

(6)电压过低

在此通过持续监控和根据需要平衡电池电压来避免某个电池电压过低。整个高电压蓄电池的总电压同样受到监控并用于确定充电状态。如果总电压降至高电压蓄电池电量过低，就会防止继续放电。因此无法继续使用电动驱动装置行驶。

(7)绝缘监控

在高电压蓄电池单元内带有高电压电路绝缘电阻测量电路。SME控制单元对该测量结果进行分析。如果测量电路确定绝缘电阻低于规定限值，就会产生一个故障代码存储器记录和一条检查控制信息。

由于这种绝缘故障不会对客户或售后服务人员产生直接危害，因此高电压系统保持启用状态且客户可以继续行驶。不过还是应该尽快到宝马维修站点进行高电压系统检查。为了识别出导致绝缘故障的高电压系统组件，必须由售后服务人员对故障进行系统限定。

6.服务信息

对宝马i8的高电压组件进行作业前，必须遵守并执行电气安全规定：

①必须将高电压系统切换为无电压；

②必须防止高电压系统重新接通；

③必须确定高电压系统无电压。

六、高电压蓄电池单元的修理

1.蓄电池单元修理前提条件

(1)组织方面

必须满足一些组织前提才允许对高电压蓄电池单元进行有针对性的修理工作。这些前提条件既涉及经销商也涉及售后服务人员。此外经销商必须提供所需专用工具和相应修理工位。最重要的专用工具包括：①双柱升降台；②可移动总成升降台MHT1200以及用于安装和拆卸高电压蓄电池单元的适配接头套件；③高电压蓄电池单元电池模块充电器；④用于修理高电压蓄电池单元后进行试运行的EoS测试仪；⑤用于安装和拆卸电池模块的起重工具；⑥用于松开高电压蓄电池单元内部卡子的塑料装配楔(编号2 298 505)；⑦模块连接器量规；⑧用于整个高电压蓄电池单元的起重衡量；⑨隔离带；⑩建议使用带发光条的黄色警示锥筒。

高电压蓄电池单元修理工位必须洁净、干燥、无油脂、无飞溅火花。因此必须避免紧靠车辆清洗场所或车身修理工位。如有可能应使用活动隔板或隔离带进行隔离。

负责修理高电压蓄电池单元的售后服务人员同样必须满足：①具备资质；②精准使用诊断系统和专用工具；③严格遵守维修说明三个重要前提条件。

只允许具备高电压蓄电池单元修理资质的售后服务人员进行这项工作。进行故障查询时应在拆卸和打开高电压蓄电池单元前使用宝马诊断系统。只有符合检测计划且满足“外部没有机械损伤”前提条件时，才能打开高电压蓄电池单元并根据检测计划更换损坏组件。

除更换损坏组件外，不允许对高电压蓄电池单元内部进行任何修理工作。例如导线束损坏时不允许进行维修，而是只能进行更换。更换损坏组件时，必须严格遵守维修说明中规定的工作步骤。使用维修说明中规定的专用工具也非常重要。售后服务人员满足所有上述前提条件时，可准确并高质量地进行高电压蓄电池单元修理。

(2)安全规定

①高电压蓄电池单元修理工位必须洁净(无油脂、无污物、无碎屑)、干燥(无溢出液体)且无飞溅火花(不靠近车身维修区域)。因此必须避免紧靠车辆清洗场所(清洗车间)或车身修理工位。如有可能应使用活动隔板进行隔离。

②为了防止未经授权进入工位(资质不够、客户、到访者等)以及无法确保高电压本质安全或出现不明状态时应使用隔离带。离开工作区域时建议竖立发光黄色警告提示。

③拆卸盖板前应清除高电压蓄电池单元盖板区域内的残留水分和粗杂质。

④进行每项工作步骤之时、之前和之后应对作业组件仔细进行直观检查。例如拆卸某一组件时应检查由此松开的其他组件是否损坏。

⑤为修理高电压蓄电池单元而打开壳体端盖后首先应直观检查是否存在机械损伤。

⑥在打开的高电压蓄电池单元内进行作业前必须使固定在电池模块3与4之间的高电压导线与接口侧断开，从而中断串联连接。

⑦拔下和插上蓄能器管理电子装置SME的绝缘监控导线时必须特别小心，因为在较细导线上存在高电压。拔下插头时必须注意，不要拉动导线。

⑧将绝缘监控导线插在蓄能器管理电子装置SME上时必须注意是否正确锁止。如果插头未完全锁止，可能会无法识别出绝缘故障。

⑨工作中断时应盖上拆下的壳体端盖并通过拧入几个螺栓防止无意间打开。用隔离带隔开工作区域。

⑩在高电压组件或连接件上或在其附近不要使用带有尖锐刃口或边缘的工具或物体。例如禁止使用螺丝刀、侧面切刀、道具等。允许使用装配楔(“鱼骨”)。在12V车载网络导线束上允许使用侧面切刀打开导线扎带。

⑪不允许切开高电压导线上的扎线带。可以松开卡子或将高电压导线连同支架部件一起拆卸。

⑫拆卸和安装电池模块时，松开螺栓和进行拆卸时必须注意，不要松开电池模块上的塑料盖板。下面装有导电电池接触系统。

注意：塑料盖板松开时应将其固定住。如果无法固定或盖板断裂，必须更换电池模块。

⑬高电压蓄电池单元内部有杂质时，明确原因后应对相关部位进行仔细清洁。批准使用酒精、风挡玻璃清洗液、玻璃清洗液、蒸馏水、带塑料盖的吸尘器等清洁剂。

⑭不要将任何工具遗忘在设备内，关闭壳体端盖前检查工具箱内的工具是否完整。

⑮遗失或掉落在高电压蓄电池单元内的小部件或螺栓务必要取出。为确保修理高电压蓄电池单元时不丢失螺栓，建议使用磁力工具。

⑯由于热交换器采用非常扁平的设计结构，因此拆卸和安装时的损坏风险较高。因此必须始终由两个人来进行拆卸和安装。进行热交换器操作时必须非常谨慎，因为热交换器损坏(弯曲、凹陷)时无法确保对电池模块进行冷却。这样会使车辆可达里程和功率明显下降。重新安装前必须使用规定清洁剂清洁密封垫和密封面(排气单元、高电压插头、12V插头、热交换器接口)。

⑰电解液。电解液的主要部分结合在固体阴极材料锂镍锰钴氧化物内和固体阳极材料石墨内。高电压蓄电池单元内的自由电解液量非常小。出现泄漏情况时可能会释放电解液和溶剂蒸气。接触皮肤或眼睛后需用大量清水进行冲洗并马上就医。

发生火灾时主要会产生易燃气体、污浊气体和对健康有害的物质，例如一氧化碳、二氧化碳、氢气和碳氢化合物。注意切勿吸入！应供给充足新鲜空气。呼吸停止时应进行人工呼吸并马上就医。

发生火灾时应通知消防部门。立即清理区域并保护事故地点。在不造成人员伤害的情况下进行灭火并使用相应灭火剂，例如水、泡沫或CO2灭火器。

(3)电气和机械诊断

①分析影响拆卸的故障(例如双保护带)。

②分析无法准确说明高电压蓄电池单元内部状态的故障(例如内部绝缘故障)。

③根据检测计划(诊断)确定修理措施并打印位置图。

注意：只有完成高电压蓄电池单元全部修理工作后才允许删除故障代码存储器记录。需要更换电池模块时，应确定正常电池模块的充电状态和电压水平。

④更换所有电池模块时，使用新电池模块的充电状态作为参考值。读取时：将充电器/放电器连接在新电池模块上，读取充电状态/电压并将其用作所有其他电池模块的电压。

⑤直观检查处于安装状态的壳体、接口以及排气单元是否存在污物和损坏。排气单元隔膜损坏可能说明电池损坏。如果是这种情况，打开高电压蓄电池单元进行内部结构检查时需要特别小心。

(4)从车上拆下高电压蓄电池单元

①抽吸制冷剂。

②通过“售后服务时断开连接”切断高电压系统供电，确定系统无电压。

③使用双柱升降台抬起车辆，从而确保能够非常顺畅地拆卸和安装高电压蓄电池单元。高电压蓄电池单元宽度约为30cm。

④断开接口(12V车载网络，高电压，制冷剂)。

⑤用塞子封住制冷剂管路接口。

⑥将可移动总成升降台包括适配器安装到高电压蓄电池单元上，进行固定并直观检查是否正确就位。

⑦松开Drive模块上的固定螺栓。

⑧降下高电压蓄电池单元。

⑨全方位直观检查壳体是否存在污物和损坏。

⑩因高电压蓄电池单元不明状态出现故障时检查是否出现热异常。

⑪运送至修理工位。

2.修理拆下的高电压蓄电池单元

(1)普通措施和预防措施

高电压蓄电池单元是一个尺寸较大、重量较重的组件。只有与壳体及内部固定的电池模块组合在一起，高电压蓄电池单元才能实现行驶模式下所需的最大稳定性(刚度)。

更换电池模块和电池监控电子装置时，必须将所更换组件的序列号和安装位置填入打印的记录并输入蓄能器管理电子装置SME内。为此在诊断系统内有一项服务功能用于修理高电压蓄电池单元后进行试运行。否则蓄能器管理电子装置SME会自动规定新的安装位置。这样会导致位置分配错误。

注意：重新修理高电压蓄电池单元时会显示针对错误安装位置的诊断故障，结果会更换错误的电池模块或错误的电池监控电子装置。

(2)打开前的工作工位准备

①工位洁净；

②远离溢出液体；

③工位上没有工具或其他物体；

④建议使用独立空间从空间上与其他工位隔开或使用隔离带进行空间隔离；

⑤附近没有飞溅火花，否则应竖起相应隔板。

(3)拆卸高电压蓄电池单元的两部分壳体

拆卸两部分壳体时按以下规定步骤执行：

①清除壳体端盖的所有污物和可能存在的水分。批准使用的清洁剂有酒精、风挡玻璃清洗液、玻璃清洗液、蒸馏水、带塑料盖的吸尘器；

②松开维修盖的螺栓并取下维修盖，打开维修盖后松开高电压互锁的插头以及高电压插头上的两根高电压导线；

③松开壳体端盖的螺栓并小心取下端盖。

注意：每次进行拆卸后都必须更换维修盖以及两部分壳体的螺栓和密封件。

(4)拆卸电池模块

拆卸电池模块或电池监控电子装置(CSC)前，必须打印诊断系统位置图。首先必须遵守安全规定并断开电池模块3与电池模块4之间的高电压导线。在此必须按照位置图使用防水销对所有电池模块和电池监控电子装置进行编号。拆卸电池模块前必须拆下相应的电池监控电子装置。为此使电池监控电子装置的插头开锁并松开，以便能够通过侧面锁止机构拆下电池监控电子装置。

拆下电池监控电子装置后，应拔出相应电池模块的高电压插头。之后可松开电池模块的固定螺栓。如有必要可松开大范围的CSC环形导线束，松开时可根据需要使用装配楔。切勿使用带有尖锐棱边的物体。小心抬出电池模块，为了便于操作可使用专用工具抬出，此时要注意电池模块之间能否顺畅通过。将电池模块底部向下以防滑防倒方式放在一个洁净平面上。拆卸下部电池模块或电池监控电子装置时也应执行上述工作步骤。

①为在拆卸上部电池模块后拆卸上部热交换器，需要拆下SME和S盒。为此应使SME上的插头开锁并断开，并松开SME支架的螺栓，之后可取出SME。

注意：拔下和插上SME的绝缘监控导线时必须特别小心。不允许拉动橙色导线。插上绝缘监控导线时必须使其安全卡止。

②应拔出S盒的四根高电压导线，松开并取下S盒的螺栓。拆卸上部热交换器时应松开上部螺栓并由两人小心抬出热交换器。

③拆卸上部热交换器后可拆下模块隔板、模块连接器以及电池模块的连接桥。此时可从上方接触到下部电池模块。

④拆卸下部电池模块前必须拆下相应的下部电池监控电子装置。为此使电池监控电子装置的插头开锁并松开，以便能够通过侧面锁止机构拆下电池监控电子装置。

⑤拆卸下部电池监控电子装置后，应拔出相应电池模块的高电压插头。

⑥可松开电池模块的固定螺栓。如有必要可松开大范围的CSC环形导线束，松开时可根据需要使用装配楔。切勿使用带有尖锐棱边的物体。小心抬出电池模块，为了便于操作可使用专用工具抬出，此时要注意电池模块之间能否顺畅通过。将电池模块底部向下以防滑防倒方式放在一个洁净平面上。

(未完待续)