2014款寶馬i8高壓蓄電池單元(四)

◆文/山東 劉春暉

(接上期)

五、高電壓蓄電池單元功能

在2014款寶馬i8上有電機電子裝置EME控制和協調高電壓系統的主要功能。高電壓蓄電池單元和SME控制單元對于高電壓系統的主要功能非常重要。高壓蓄電池功能具體包括：啟動、正常關閉、快速關閉、蓄電池管理、高電壓蓄電池充電、監控功能等方面。

1.啟動

無論是：①接通總線端15或建立行駛準備狀態；②需要開始進行高電壓蓄電池充電；③使車輛做好行駛準備(高電壓蓄電池或車內空間空氣調節)中哪項作為觸發因素，高電壓系統的啟動順序始終相同。高電壓系統的具體啟動步驟如下：

①EME控制單元通過PT-CAN/PTCAN2上的總線電碼要求啟動；

②通過自診斷功能檢查高電壓車載網絡；

③持續提高高電壓電路內的電壓；

④使接觸器觸點完全閉合。

主要通過EME控制單元和SME控制單元來進行高電壓車載網絡檢查。在此檢查與安全有關的標準，例如高電壓觸點監控電路或絕緣電阻。而且還必須滿足啟動所需的功能條件，例如所有子系統處于運行準備狀態。

由于高電壓電路帶有電容值較高的電容器(供電電子裝置內的中間電路電容器)，因此不允許電動機械式接觸器觸點簡單閉合。電流脈沖過高會導致高電壓蓄電池、中間電路電容器以及接觸器觸點損壞。首先會使負極上的接觸器閉合。與正極上的接觸器并聯有一個帶電阻的可切換電流路徑。此時啟用該電流路徑，受電阻限制的接通電流使中間電路電容器充電。中間電路電容器電壓與蓄電池電壓大致相等時，就會使高電壓蓄電池單元正極上的接觸器閉合。此時高電壓系統完全處于運行準備狀態。

注意：啟動期間先后閉合接觸器時會發出響聲，這不表示出現功能故障。

高電壓系統未出現故障時，會在約0.5s內關閉高電壓系統整個啟動過程。成功啟動后，SME控制單元就會通過PTCAN2向EME控制單元發送總線電碼。如果例如繼電器某一觸點未順利閉合，也會通過相同方式發送故障狀態信號。

2.正常關閉

關閉高電壓系統分為正常關閉和快速關閉兩種情況。在此所說的正常關閉，一方面保護所有相關部件，另一方面監控與安全有關的高電壓系統組件。滿足以下條件或標準時，就會正常關閉高電壓系統：

①駕駛員關閉總線端15且繼續運行時間結束(由EME進行控制)；

②駐車空氣調節、駐車暖風或高電壓蓄電池調節功能結束；

③高電壓蓄電池充電過程結束。

正常關閉時，無論通過何種因素觸發，都始終按照如下具體步驟保持相同順序：

①繼續運行時間結束后EME通過PT-CAN/PT-CAN2上的總線電碼發送關閉信號；

②高電壓車載網絡上的系統(EME、EKK、EH)將高電壓車載網絡內的電流降為零；

③高電壓電路放電，即中間電路電容器(EME和REME)主動放電，電機(EME)、高電壓起動發電機和電動制冷劑壓縮機(EKK)的繞組短路；

④斷開高電壓蓄電池單元內的接觸器(由SME進行控制)；

⑤檢查高電壓系統，例如電動機械式接觸器觸點是否按規定斷開。

無論是關閉總線端15以后的繼續運行還是關閉過程本身都可能持續幾分鐘。例如，自動運行的監控功能是其中一個原因。如果在此期間出現重新啟動要求或滿足某項快速關閉條件，就會中止正常關閉過程。

3.快速關閉

在此以盡快關閉高電壓系統為最高目標。高電壓系統內的電壓需要盡快降至安全數值時，就會執行快速關閉過程。表2列出了導致快速關閉的觸發條件以及作用鏈。

表2 導致快速關閉的觸發條件以及作用鏈

除高電壓電路斷路外，還會使中間電路電容器(EME、REME)放電并使電機(EME、EKK、高電壓起動發電機)繞組短路。高電壓控制單元一方面通過總線電碼接收相關請求，另一方面通過高電壓電路內的電流強度突然降低識別出這種狀態。

4.充電

通過回收利用能量、提高內燃機負荷點或外部電網為高電壓蓄電池充電時，SME控制單元同樣起到非常重要的作用。SME控制單元根據電池充電狀態和溫度確定高電壓蓄電池目前可吸收的最大電功率。該數值以總線電碼形式通過PTCAN2傳輸至EME控制單元。在此運行的“高電壓電源管理系統”功能協調各項功率要求。

充電期間SME控制單元持續確定已達到的充電狀態并監控高電壓蓄電池的所有傳感器信號。為了確保最佳充電運行過程，SME控制單元也根據這些數值持續計算當前最大充電功率數值并將其發送至EME控制單元。在充電過程中，SME控制單元還會持續控制高電壓蓄電池冷卻系統，從而確保快速、有效的充電過程。

為了實現盡可能長的電動可達里程，連接充電電纜時應對車內空間進行預先空氣調節。可立即將所需電能輸送回高電壓蓄電池。通過這種方式也可同時使鋰離子電池達到運行溫度。

5.監控功能

(1)安全型蓄電池接線柱的12V供電電壓

為在發生相應嚴重程度的事故時能夠關閉高電壓系統，所有電動機械式接觸器的電磁鐵都由安全型蓄電池接線柱提供12V供電。如果發生事故時安全型蓄電池接線柱斷開，該供電電壓就會消失且接觸器觸點自動斷開。

此外SME主控控制單元還會以電子形式分析該導線上的電壓，同時要求關閉高電壓系統，包括中間電路電容器放電和電機主動短路。

(2)高電壓觸點監控

SME控制單元分析高電壓觸點監控信號并檢查該電路是否斷路。出現斷路情況時，SME控制單元可要求快速關閉高電壓系統。

(3)接觸器觸點

高電壓系統關閉時SME控制單元請求接觸器觸點打開后，除觸點外還借助電壓測量檢查是否觸點也已經打開。某個接觸器觸點未斷開的可能性很小，不會給客戶和售后服務人員帶來直接危險。但是為了安全起見會防止高電壓系統重新啟動。因此無法繼續使用電動驅動裝置行駛。

(4)預充電電路

例如啟動高電壓系統期間發現預充電電路內有故障，就立即中止啟動過程且高電壓系統不運行。

(5)溫度過高

在所有行駛情況下高電壓蓄電池的冷卻系統均確保電池溫度處于最佳范圍內。如果因故障導致一個或多個電池的溫度升高并超出最佳范圍，為了保護電池首先會降低功率。如果溫度繼續升高且可能由此造成電池損壞，就會及時關閉高電壓系統。

(6)電壓過低

在此通過持續監控和根據需要平衡電池電壓來避免某個電池電壓過低。整個高電壓蓄電池的總電壓同樣受到監控并用于確定充電狀態。如果總電壓降至高電壓蓄電池電量過低，就會防止繼續放電。因此無法繼續使用電動驅動裝置行駛。

(7)絕緣監控

在高電壓蓄電池單元內帶有高電壓電路絕緣電阻測量電路。SME控制單元對該測量結果進行分析。如果測量電路確定絕緣電阻低于規定限值，就會產生一個故障代碼存儲器記錄和一條檢查控制信息。

由于這種絕緣故障不會對客戶或售后服務人員產生直接危害，因此高電壓系統保持啟用狀態且客戶可以繼續行駛。不過還是應該盡快到寶馬維修站點進行高電壓系統檢查。為了識別出導致絕緣故障的高電壓系統組件，必須由售后服務人員對故障進行系統限定。

6.服務信息

對寶馬i8的高電壓組件進行作業前，必須遵守并執行電氣安全規定：

①必須將高電壓系統切換為無電壓；

②必須防止高電壓系統重新接通；

③必須確定高電壓系統無電壓。

六、高電壓蓄電池單元的修理

1.蓄電池單元修理前提條件

(1)組織方面

必須滿足一些組織前提才允許對高電壓蓄電池單元進行有針對性的修理工作。這些前提條件既涉及經銷商也涉及售后服務人員。此外經銷商必須提供所需專用工具和相應修理工位。最重要的專用工具包括：①雙柱升降臺；②可移動總成升降臺MHT1200以及用于安裝和拆卸高電壓蓄電池單元的適配接頭套件；③高電壓蓄電池單元電池模塊充電器；④用于修理高電壓蓄電池單元后進行試運行的EoS測試儀；⑤用于安裝和拆卸電池模塊的起重工具；⑥用于松開高電壓蓄電池單元內部卡子的塑料裝配楔(編號2 298 505)；⑦模塊連接器量規；⑧用于整個高電壓蓄電池單元的起重衡量；⑨隔離帶；⑩建議使用帶發光條的黃色警示錐筒。

高電壓蓄電池單元修理工位必須潔凈、干燥、無油脂、無飛濺火花。因此必須避免緊靠車輛清洗場所或車身修理工位。如有可能應使用活動隔板或隔離帶進行隔離。

負責修理高電壓蓄電池單元的售后服務人員同樣必須滿足：①具備資質；②精準使用診斷系統和專用工具；③嚴格遵守維修說明三個重要前提條件。

只允許具備高電壓蓄電池單元修理資質的售后服務人員進行這項工作。進行故障查詢時應在拆卸和打開高電壓蓄電池單元前使用寶馬診斷系統。只有符合檢測計劃且滿足“外部沒有機械損傷”前提條件時，才能打開高電壓蓄電池單元并根據檢測計劃更換損壞組件。

除更換損壞組件外，不允許對高電壓蓄電池單元內部進行任何修理工作。例如導線束損壞時不允許進行維修，而是只能進行更換。更換損壞組件時，必須嚴格遵守維修說明中規定的工作步驟。使用維修說明中規定的專用工具也非常重要。售后服務人員滿足所有上述前提條件時，可準確并高質量地進行高電壓蓄電池單元修理。

(2)安全規定

①高電壓蓄電池單元修理工位必須潔凈(無油脂、無污物、無碎屑)、干燥(無溢出液體)且無飛濺火花(不靠近車身維修區域)。因此必須避免緊靠車輛清洗場所(清洗車間)或車身修理工位。如有可能應使用活動隔板進行隔離。

②為了防止未經授權進入工位(資質不夠、客戶、到訪者等)以及無法確保高電壓本質安全或出現不明狀態時應使用隔離帶。離開工作區域時建議豎立發光黃色警告提示。

③拆卸蓋板前應清除高電壓蓄電池單元蓋板區域內的殘留水分和粗雜質。

④進行每項工作步驟之時、之前和之后應對作業組件仔細進行直觀檢查。例如拆卸某一組件時應檢查由此松開的其他組件是否損壞。

⑤為修理高電壓蓄電池單元而打開殼體端蓋后首先應直觀檢查是否存在機械損傷。

⑥在打開的高電壓蓄電池單元內進行作業前必須使固定在電池模塊3與4之間的高電壓導線與接口側斷開，從而中斷串聯連接。

⑦拔下和插上蓄能器管理電子裝置SME的絕緣監控導線時必須特別小心，因為在較細導線上存在高電壓。拔下插頭時必須注意，不要拉動導線。

⑧將絕緣監控導線插在蓄能器管理電子裝置SME上時必須注意是否正確鎖止。如果插頭未完全鎖止，可能會無法識別出絕緣故障。

⑨工作中斷時應蓋上拆下的殼體端蓋并通過擰入幾個螺栓防止無意間打開。用隔離帶隔開工作區域。

⑩在高電壓組件或連接件上或在其附近不要使用帶有尖銳刃口或邊緣的工具或物體。例如禁止使用螺絲刀、側面切刀、道具等。允許使用裝配楔(“魚骨”)。在12V車載網絡導線束上允許使用側面切刀打開導線扎帶。

?不允許切開高電壓導線上的扎線帶。可以松開卡子或將高電壓導線連同支架部件一起拆卸。

?拆卸和安裝電池模塊時，松開螺栓和進行拆卸時必須注意，不要松開電池模塊上的塑料蓋板。下面裝有導電電池接觸系統。

注意：塑料蓋板松開時應將其固定住。如果無法固定或蓋板斷裂，必須更換電池模塊。

?高電壓蓄電池單元內部有雜質時，明確原因后應對相關部位進行仔細清潔。批準使用酒精、風擋玻璃清洗液、玻璃清洗液、蒸餾水、帶塑料蓋的吸塵器等清潔劑。

?不要將任何工具遺忘在設備內，關閉殼體端蓋前檢查工具箱內的工具是否完整。

?遺失或掉落在高電壓蓄電池單元內的小部件或螺栓務必要取出。為確保修理高電壓蓄電池單元時不丟失螺栓，建議使用磁力工具。

?由于熱交換器采用非常扁平的設計結構，因此拆卸和安裝時的損壞風險較高。因此必須始終由兩個人來進行拆卸和安裝。進行熱交換器操作時必須非常謹慎，因為熱交換器損壞(彎曲、凹陷)時無法確保對電池模塊進行冷卻。這樣會使車輛可達里程和功率明顯下降。重新安裝前必須使用規定清潔劑清潔密封墊和密封面(排氣單元、高電壓插頭、12V插頭、熱交換器接口)。

?電解液。電解液的主要部分結合在固體陰極材料鋰鎳錳鈷氧化物內和固體陽極材料石墨內。高電壓蓄電池單元內的自由電解液量非常小。出現泄漏情況時可能會釋放電解液和溶劑蒸氣。接觸皮膚或眼睛后需用大量清水進行沖洗并馬上就醫。

發生火災時主要會產生易燃氣體、污濁氣體和對健康有害的物質，例如一氧化碳、二氧化碳、氫氣和碳氫化合物。注意切勿吸入！應供給充足新鮮空氣。呼吸停止時應進行人工呼吸并馬上就醫。

發生火災時應通知消防部門。立即清理區域并保護事故地點。在不造成人員傷害的情況下進行滅火并使用相應滅火劑，例如水、泡沫或CO2滅火器。

(3)電氣和機械診斷

①分析影響拆卸的故障(例如雙保護帶)。

②分析無法準確說明高電壓蓄電池單元內部狀態的故障(例如內部絕緣故障)。

③根據檢測計劃(診斷)確定修理措施并打印位置圖。

注意：只有完成高電壓蓄電池單元全部修理工作后才允許刪除故障代碼存儲器記錄。需要更換電池模塊時，應確定正常電池模塊的充電狀態和電壓水平。

④更換所有電池模塊時，使用新電池模塊的充電狀態作為參考值。讀取時：將充電器/放電器連接在新電池模塊上，讀取充電狀態/電壓并將其用作所有其他電池模塊的電壓。

⑤直觀檢查處于安裝狀態的殼體、接口以及排氣單元是否存在污物和損壞。排氣單元隔膜損壞可能說明電池損壞。如果是這種情況，打開高電壓蓄電池單元進行內部結構檢查時需要特別小心。

(4)從車上拆下高電壓蓄電池單元

①抽吸制冷劑。

②通過“售后服務時斷開連接”切斷高電壓系統供電，確定系統無電壓。

③使用雙柱升降臺抬起車輛，從而確保能夠非常順暢地拆卸和安裝高電壓蓄電池單元。高電壓蓄電池單元寬度約為30cm。

④斷開接口(12V車載網絡，高電壓，制冷劑)。

⑤用塞子封住制冷劑管路接口。

⑥將可移動總成升降臺包括適配器安裝到高電壓蓄電池單元上，進行固定并直觀檢查是否正確就位。

⑦松開Drive模塊上的固定螺栓。

⑧降下高電壓蓄電池單元。

⑨全方位直觀檢查殼體是否存在污物和損壞。

⑩因高電壓蓄電池單元不明狀態出現故障時檢查是否出現熱異常。

?運送至修理工位。

2.修理拆下的高電壓蓄電池單元

(1)普通措施和預防措施

高電壓蓄電池單元是一個尺寸較大、重量較重的組件。只有與殼體及內部固定的電池模塊組合在一起，高電壓蓄電池單元才能實現行駛模式下所需的最大穩定性(剛度)。

更換電池模塊和電池監控電子裝置時，必須將所更換組件的序列號和安裝位置填入打印的記錄并輸入蓄能器管理電子裝置SME內。為此在診斷系統內有一項服務功能用于修理高電壓蓄電池單元后進行試運行。否則蓄能器管理電子裝置SME會自動規定新的安裝位置。這樣會導致位置分配錯誤。

注意：重新修理高電壓蓄電池單元時會顯示針對錯誤安裝位置的診斷故障，結果會更換錯誤的電池模塊或錯誤的電池監控電子裝置。

(2)打開前的工作工位準備

①工位潔凈；

②遠離溢出液體；

③工位上沒有工具或其他物體；

④建議使用獨立空間從空間上與其他工位隔開或使用隔離帶進行空間隔離；

⑤附近沒有飛濺火花，否則應豎起相應隔板。

(3)拆卸高電壓蓄電池單元的兩部分殼體

拆卸兩部分殼體時按以下規定步驟執行：

①清除殼體端蓋的所有污物和可能存在的水分。批準使用的清潔劑有酒精、風擋玻璃清洗液、玻璃清洗液、蒸餾水、帶塑料蓋的吸塵器；

②松開維修蓋的螺栓并取下維修蓋，打開維修蓋后松開高電壓互鎖的插頭以及高電壓插頭上的兩根高電壓導線；

③松開殼體端蓋的螺栓并小心取下端蓋。

注意：每次進行拆卸后都必須更換維修蓋以及兩部分殼體的螺栓和密封件。

(4)拆卸電池模塊

拆卸電池模塊或電池監控電子裝置(CSC)前，必須打印診斷系統位置圖。首先必須遵守安全規定并斷開電池模塊3與電池模塊4之間的高電壓導線。在此必須按照位置圖使用防水銷對所有電池模塊和電池監控電子裝置進行編號。拆卸電池模塊前必須拆下相應的電池監控電子裝置。為此使電池監控電子裝置的插頭開鎖并松開，以便能夠通過側面鎖止機構拆下電池監控電子裝置。

拆下電池監控電子裝置后，應拔出相應電池模塊的高電壓插頭。之后可松開電池模塊的固定螺栓。如有必要可松開大范圍的CSC環形導線束，松開時可根據需要使用裝配楔。切勿使用帶有尖銳棱邊的物體。小心抬出電池模塊，為了便于操作可使用專用工具抬出，此時要注意電池模塊之間能否順暢通過。將電池模塊底部向下以防滑防倒方式放在一個潔凈平面上。拆卸下部電池模塊或電池監控電子裝置時也應執行上述工作步驟。

①為在拆卸上部電池模塊后拆卸上部熱交換器，需要拆下SME和S盒。為此應使SME上的插頭開鎖并斷開，并松開SME支架的螺栓，之后可取出SME。

注意：拔下和插上SME的絕緣監控導線時必須特別小心。不允許拉動橙色導線。插上絕緣監控導線時必須使其安全卡止。

②應拔出S盒的四根高電壓導線，松開并取下S盒的螺栓。拆卸上部熱交換器時應松開上部螺栓并由兩人小心抬出熱交換器。

③拆卸上部熱交換器后可拆下模塊隔板、模塊連接器以及電池模塊的連接橋。此時可從上方接觸到下部電池模塊。

④拆卸下部電池模塊前必須拆下相應的下部電池監控電子裝置。為此使電池監控電子裝置的插頭開鎖并松開，以便能夠通過側面鎖止機構拆下電池監控電子裝置。

⑤拆卸下部電池監控電子裝置后，應拔出相應電池模塊的高電壓插頭。

⑥可松開電池模塊的固定螺栓。如有必要可松開大范圍的CSC環形導線束，松開時可根據需要使用裝配楔。切勿使用帶有尖銳棱邊的物體。小心抬出電池模塊，為了便于操作可使用專用工具抬出，此時要注意電池模塊之間能否順暢通過。將電池模塊底部向下以防滑防倒方式放在一個潔凈平面上。

(未完待續)