寶馬X1 PHEV高電壓組件的電機電子裝置(上)

◆文/山東 劉春暉

寶馬X1插電式混合動力采用了與絕大多數同類車型不一樣的四驅方式，即發動機單獨驅動前軸，電機則單獨驅動后軸，既要各司其職，又需無縫配合。這其中海量的標定、計算和驗證邏輯，成就了寶馬獨門絕技——“eDrive”混動控制系統。除了可以自主選擇MaxeDrive、SaveBattery之外，AutoeDrive模式則可根據路況及駕駛風格，使電動機和汽油發動機協同運行。

一、電機電子裝置作用

電機電子裝置(EME)作為電機和高壓啟動電動發電機的電子控制裝置。該裝置負責將高壓蓄電池單元(最高340VDC左右)的直流電壓轉換成三相AC電壓，用來啟用電機和高壓啟動電動發電機，在此過程中，電機和高壓啟動電動發電機作為電動機。相反，當電機和高壓啟動電動發電機作為發電機工作時，電機電子裝置將三相AC電壓轉換成直流電壓，并為高壓蓄電池單元充電。比如，在制動能量再生(能量回收)過程中發生此類操作。為了進行這兩種模式的操作，有必要配備DC/AC雙向轉換器，該裝置可以作為換流器和整流器進行工作。DC/DC轉換器同樣與電機電子裝置即成為一體，確保12V汽車電氣系統的電壓供給。

F49 PHEV的整個電機電子裝置位于一個鋁制殼罩內。控制單元(DC/AC雙向轉換器以及12V汽車電氣系統的DC/DC轉換器)位于該殼罩內。

EME控制單元還承擔其他任務。比如：高壓動力管理，對高壓蓄電池單元的可用高壓進行管理，同樣與EME集成為一體。此外，EME有各類輸出級，負責12V執行機構的啟用。

二、電機電子裝置位置及相關連接

1.安裝位置

如圖1所示，電機電子裝置安裝在后橋下方的汽車底部。EME的上部接線位于行李艙底部蓋板下方螺絲擰固的蓋子下方。

2.連接件

如圖2所示，電機電子裝置的接線可以分為四類，分別為低壓接口、高壓接口、3個螺紋孔，用于等電位連接以及冷卻液線路的接線。等電位連接的螺紋孔如圖3所示。

(1)低壓接口

電機電子裝置外部低壓接頭連接的線路和信號包括：用于EME控制單元的電源(引自配電箱的終端30B，位于前側和地面)，FlexRay總線系統，PT-CAN總線系統，PT-CAN2總線系統，喚醒導線，引自ACSM的信號線路，用于傳送碰撞信息，汽車內部截止閥的動作，高壓聯鎖回路電路的輸入和輸出(EME控制單元評估信號，如果出現電路干擾，將切斷高壓系統。SME冗余)。啟用電動真空泵，電動冷卻液泵(PME)：脈沖寬度調制信號，電機轉子位置傳感器的評估，電機溫度傳感器的評估，高壓啟動電動發電機的轉子位置傳感器的評估，高壓啟動電動發電機的溫度傳感器的評估。

此類線路和信號的電流等級相對較低。電機電子裝置通過兩個獨立的低壓連接和大橫截面線路與12V汽車電氣系統相連(終端30和終端31)。通過這種配置與電機電子裝置內的DC/DC轉換器接通，并為整個12V汽車電氣系統提供能量。帶有電機電子裝置的這兩條線路通過螺絲進行連接。圖4通過簡單的接線圖描述了電機電子裝置的低壓接口。

(2)高壓接口

在電機電子裝置中，共有四個與其他高壓組件線路相連的高壓接口(表1、表2)。電動空調壓縮機及電氣加熱裝置當前位于便捷充電電子裝置上。圖5所示簡單的接線圖描述了電機電子裝置與其他高壓組件之間的高壓接口。

(3)高壓電纜

如圖6所示，高壓電纜連接高壓組件，并且采用橘色電纜套標識。混動汽車制造商已達成統一意見：高壓電纜采用警示黃色進行標識；禁止修理高壓電纜；如有損壞，該線路必須全部更換。

如圖7所示，高壓電纜禁止過度彎曲或扭結。彎曲半徑不得小于70mm。過度彎曲/扭結高壓電纜會損害電纜護套，導致汽車高壓電氣系統隔離故障。嚴禁對帶電高壓組件進行檢修。在開始涉及高壓組件的每項操作前，必須斷開高壓系統的電源，并確保不會重新連接后方可進行檢修。

3.拆除高壓平接頭

高壓平接頭拆除方法如表3所示。高壓聯鎖回路的橋接禁止在高壓系統啟用狀態下拔出。重新安裝高壓電纜時安裝相反的順序執行。高壓組件上高壓平接頭的示例如圖8所示。圍繞高電壓導線的兩個電氣接點各有一個屏蔽層接點。此外高電壓接口還可防止接觸導電部件。接點本身帶有塑料外套，從而防止直接接觸。只有連接高電壓導線時，才壓開外套并進行接觸。

4.拆除高壓圓形接頭

表4中的圖示通過電機電子裝置中高壓接口的描述了拆除高壓圓形接頭的相關程序，在示例中，所連接的高壓電纜用于電氣加熱裝置。圖中顯示了I01電機電子裝置的連接，必須嚴格遵守該項接線。F49 PHEV的高壓圓形接線與I01不同，但是其他方面完全相同。

高壓元件接頭的結構如圖9所示，當重新連接高壓電纜時，不得同時推動鎖定元件。接頭在該組件的高壓接口上進行縱向滑動即可。確保鎖定元件就位(“咔噠”聲)。此外，應當拔一下接頭檢查鎖定元件是否就位。

高壓接頭內的橋接出于安全考慮而配置。當高壓電纜與高壓組件連接時，高壓聯鎖回路的信號通過該橋接傳送。為了將高壓電纜與電動空調壓縮機和電氣加熱裝置相連，電壓通過電動空調壓縮機的橋接或變速器控制單元傳輸。如果其中一個電路被切斷，還會導致相關高壓電纜中電流的自動切斷(回歸至零)。因為橋接的兩個接點在高壓接點前側相對布置，這種布置可以持續進行保護，防止在拆除高壓接頭時形成電弧。

5.電位補償線路的連接

絕緣監控裝置判定帶電高壓組件(比如：高壓電纜)與地面之間的隔離電阻是否超過或低于規定的最小值。如果隔離電阻低于最小值，則汽車零件存在產生危險電壓的風險。如果有人碰觸帶電的二次高壓組件，則可能遭受電擊。如果人員接觸第二個帶電高電壓組件，就會存在電擊危險。

因此，F49 PHEV的高壓系統配備了全自動絕緣監控裝置。高壓系統啟用后，它通過蓄電池管理電子裝置進行定期監控。地面作為基準電位，在不通過附加措施的條件下，這種方式只可以判定高壓蓄電池單元中的局部絕緣故障。但是，判定汽車中高壓電纜至地面的絕緣故障同等重要。因此，高壓組件的所有導電殼罩與地面進行導電連接。通過這種布置，整個高壓電氣系統中的隔離故障可以從絕緣監控的中心點發現。

6.通風口

如圖10所示，通風口與殼罩一側集成為一體，防止電機電子裝置內部積水(溫度變化，空氣水分凝結等原因所致)。通風口還可以確保殼罩內部和周邊區域的壓力補償。為了實現這兩個目的，通風口配備了一個隔膜，隔膜屬于透氣不透水型裝置。

(未完待續)