電動汽車也出來有一段時間了，相信大家對電動汽車高壓蓄電池單元的內部結構非常的好奇電動汽車高壓蓄電池拆開里面是怎么樣子的，下面就和汽車維修網小編一起來了解一下吧。

電動汽車高壓蓄電池單元為了滿足高壓蓄電池的設計使用壽命和功率的最大化，在使用時必須有嚴格的保護措施：使蓄電池運行在最佳的溫度范圍內（加熱/冷卻或限制電流）；均衡所有電池的充電狀態；在特定的范圍內可用完蓄電池的儲存能量。

為此設計了IHKA/IHKR高壓蓄電池控制單元，其電路圖如下圖所示。除8個電池模塊的電池本身外，還包括蓄能器管理控制單元，電池監控電子裝置CSC，接觸器、傳感器和熔絲的安全盒，以及可選裝的電器加熱控制裝置。

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高電壓蓄電池單元系統電路圖

1—電氣加熱控制裝置；2—用于測量高電壓蓄電池單元負極導線內電流強度的傳感器；3—安全盒；4—電池模塊；5—電氣加熱裝置；6—電池監控電子裝置（電池監控電路CSC）；7—制冷劑管路溫度傳感器；8—蓄能器管理電子裝置；9—高電壓觸點監控電路控制裝置；10—車身域控制器；11—高電壓安全插頭（售后服務時斷開連接）；12—用于觸發安全型蓄電池接線柱的ACSM控制管；13—冷卻液管路截止閥；14—智能型蓄電池傳感器；15—蓄電池；16—安全型蓄電池接線柱；17—前部配電盒

從該電路圖中可以看出，除匯集在8個電池模塊內的電池本身外，I01的高電壓蓄電池單元還包括以下電氣/電子部件：蓄能器管理電子裝置（SME）控制單元，8個電池監控電子裝置（電池監控電路CSC），帶接觸器、傳感器和過電流熔絲的安全盒，電氣加熱裝置控制裝置（選裝）。

1.蓄能器管理電子裝置（SME）

在高電壓蓄電池單元中，SME（下圖）是電池的核心控制管理模塊。SME控制單元需要執行以下任務：由電動機電子裝置EME根據要求控制高電壓系統的啟動和關閉；分析有關所有電池的電壓和溫度以及高電壓電路內電流強度的測量信號；控制高電壓蓄電池單元冷卻系統；確定高電壓蓄電池的充電狀態（SoC）和老化狀態（SoH）；確定高電壓蓄電池的可用功率并根據需要對電動機電子裝置提出限制請求；安全功能（例如電壓和溫度監控、高電壓觸點監控，絕緣監控）；識別出故障狀態，存儲故障碼存儲器記錄并向電動機電子裝置發送故障狀態。

蓄能器SME

在SME控制單元的故障碼存儲器內不僅可存儲控制單元故障，而且還可查閱高電壓蓄電池單元內其他組件的故障記錄。這些故障碼存儲器記錄根據嚴重程度和尚可提供的功能分為不同類型。

（1）立即關閉高電壓系統因出現故障影響高電壓系統安全或產生高電壓蓄電池損壞危險時，就會立即關閉高電壓系統并斷開電動機械式接觸器觸點，之后駕駛員可讓車輛滑行并停在路面上。通過12V車載網絡提供能量確保轉向助力、制動助力和DSC調節。

（2）限制功率高電壓蓄電池無法繼續提供最大功率或全部能量時，為了保護組件，會限制驅動功率和行駛里程。此時駕駛員可在驅動功率明顯降低的情況下繼續行駛較短距離，在最好的情況下可行駛至最近的BMW維修站點，或將車輛停放在所選地點。

（3）對客戶沒有直接影響的故障例如SME控制單元或CSC控制單元之間的通信短時受到干擾時，不表示功能受限或危及高電壓系統安全。因此只會產生一個故障碼，必須由BMW維修站點通過診斷系統對該記錄進行分析，但客戶不會看到檢查控制信息或感到功能受限。

從高電壓蓄電池單元外部無法接觸到SME控制單元。為在出現故障時更換SME控制單元，必須事先將其打開。

SME控制單元的電氣接口是SME控制單元12V供電（車內配電盒的總線端30F和總線端31）、接觸器12V供電（總線端30碰撞信號）、PT-CAN2、局域CAN1和CAN2、車身域控制器BDC喚醒導線、高電壓觸點監控輸入端和輸出端、制冷劑循環回路內的截止和膨脹組合閥控制導線、制冷劑溫度傳感器。

用專用的12V導線為高電壓蓄電池單元內的接觸器供電，該導線稱為總線端30碰撞信號，簡稱為總線端30C。總線端名稱中的C表示發生事故（碰撞）時關閉該12V電壓。該導線是安全型蓄電池接線柱的一個（第二個）輸出端，即觸發安全型蓄電池接線柱時也會斷開該供電導線。此外該導線穿過高電壓安全插頭，因此關閉高電壓系統供電時也會關閉接觸器供電。在上述兩種情況下，高電壓蓄電池單元內的兩個接觸器會自動斷開。

局域CAN1使SME控制單元與電池監控電子裝置CSC相互連接。局域CAN2用于實現SME控制單元與S盒之間的通信，通過該總線可傳輸測量的電流強度等信息。車輛帶有選裝配置SA494駕駛員和前乘客座椅加熱裝置時，還通過局域CAN2傳輸高電壓蓄電池加熱裝置控制指令。

2. 電池模塊

高電壓蓄電池單元由8個串聯連接的電池模塊構成，每個電池模塊都分配有一個電池監控電子裝置。電池模塊自身由12個串聯連接的電池構成，每個電池的額定電壓為3.75V，額定電容量為60A·h，電池模塊額定電壓為45V。高壓電池模塊如下圖所示。

高壓電池模塊

為確保I01所用的鋰離子電池正常運行，必須遵守特定邊界條件：電池電壓和電池溫度不允許低于或高于特定數值，否則可能導致電池持續損壞。因此高電壓蓄電池單元內帶有8個名稱為電池監控電路CSC的電池監控電子裝置。在I01高電壓蓄電池單元內，每個電池模塊都有一個電池監控電子裝置，其控制電路如下圖所示。

電池監控電子裝置的控制電路

1—電池模塊1；2—電池模塊2；3—電池模塊3；4—電池模塊4；5—電池模塊5；6—電池模塊上的溫度傳感器；7—電池電壓測量；8—電池監控電子裝置；9—蓄能器管理電子裝置；10—電池模塊6；11—電池模塊7；12—電池模塊8；13—安全盒；14—售后服務時斷開連接；15—智能型蓄電池傳感器；16—12V蓄電池；17—安全型蓄電池接線柱；18—前部配電盒

電池監控電子裝置執行以下任務：測量和監控每個電池的電壓；測量和監控電池模塊多處的溫度；將測量參數傳輸至SME控制單元；執行電池電壓補償過程。

在此以較高掃描率（每20ms測量1次）測量電池電壓。通過測量電壓可以識別充電過程或放電過程是否結束。溫度傳感器安裝在電池模塊上，根據其測量值可確定各電池的溫度。借助電池的溫度可以識別是否過載或有電氣故障。出現以上任一種情況時必須立即降低電流強度或完全關閉高電壓系統，以免電池進一步損壞。此外，測量溫度還用于控制冷卻系統，從而確保電池始終在最有利于自身功率和使用壽的溫度范圍內運行。由于電池溫度是一個重要參數，因此每個電池模塊裝有4個NTC溫度傳感器，其中2個是另外2個的冗余裝置。

電池監控電子裝置通過局域CAN1傳輸其測量值，該局域CAN1使所有電池監控電子裝置相互連接并與SME控制單元相連，在SME控制單元內對測量值進行分析并根據需要做出相應反應（例如控制冷卻系統）。

兩個局域CAN1和CAN2的傳輸速度為500kbit/s，與采用相同傳輸速度的CAN總線一樣，總線導線采用絞線型式。此外，兩個局域CAN端部采用終端型式。用于局域CAN1兩端分別為120Ω的終端電阻位于SME控制單元內。用于局域CAN2兩端分別為120Ω的終端電阻位于SME控制單元和S盒控制單元內，其電路原理圖如下圖所示。

高電壓蓄電池單元局域CAN電路原理圖

1—SME控制單元內的局域CAN1終端電阻；2—CSC控制單元內的局域CAN2終端電阻（序號5）；3—高電壓蓄電池單元；4—安全盒內的局域CAN2終端電阻；5—SME控制單元內的局域CAN2終端電阻

在故障查詢期間測量局域CAN上的電阻時，在所有總線設備已連接且終端正常的情況下會得到大約60Ω的數值。

如果一個或多個電池的電壓明顯低于其他電池，高電壓蓄電池的可用能量含量就會因此受限。因此放電時由“最弱”電池決定何時停止釋放能量：最弱電池的電壓降至放電限值時，即使其他電池還存有充足能量，也必須結束放電過程。如果仍繼續放電過程，會因此造成最弱電池損壞。因此通過一項功能使電池電壓調節至幾乎相同的水平，該過程也稱為“電池對稱”。

為此SME控制單元將所有電池電壓進行相互比較，在此過程中對電壓明顯高于其余的電池進行有針對性地放電。SME控制單元通過局域CAN1將相關請求發送至這些電池的電池監控電子裝置，從而啟動放電過程。為此每個電池監控電子裝置都針對各電池帶有一個電阻，相應電子觸點閉合后放電電流就會流過該電阻。啟動放電過程后由電池監控電子裝置負責執行該過程，或在期間主控制單元切換為休眠模式的情況下繼續執行該過程。通過與總線端30F直接相連的蓄能器管理電子裝置為CSC控制單元供電來達到此目的。所有電池的電壓處于規定的較小范圍內時，放電過程就會自動結束。“電池對稱”繼續進行，直至所有電池達到相同電壓水平，電路原理圖-電池電壓平衡如下圖所示。

電路原理圖-電池電壓平衡

1—電池監控電子裝置；2—用于測量電池電壓的傳感器；3—放電電阻；4—用于某個電池放電的閉合（啟用）觸點；5—電池模塊；6—通過放電使電池電壓下降的電池；7—未放電的電池；8—用于某個電池放電的斷開（未啟用）觸點

平衡電池電壓的過程會造成損失，但損失的電能非常小（小于0.1%SoC），而優勢在于可使行駛里程和高電壓蓄電池使用壽命最大化，因此總體而言，平衡電池電壓非常有利而且十分必要。當然只有車輛靜止時才會執行該過程。

平衡電池電壓的具體條件如下：

①總線端15關閉且車輛或車載網絡處于休眠狀態，高電壓系統已關閉。

②電池電壓或各電池SoC的偏差大于相應限值，高電壓蓄電池的總SoC大于相應限值。

滿足上述條件時，就會完全自動進行電池電壓平衡。因此客戶既看不到檢查控制信息，也無需為此進行特殊操作。即使更換電池模塊后，SME控制單元也會自動識別出電池電壓平衡需求。

如果電池電壓的偏差過大或電池電壓平衡未順利進行，就會在SME控制單元內生成一個故障碼。通過一條檢查控制信息提醒客戶注意車輛狀態，此后必須通過診斷系統分析故障碼，并采取排除措施。

3. 安全盒（S盒）

每個高電壓單元內都有帶獨立殼體的接口單元，該單元稱為開關盒或簡稱為S盒，如下圖所示。由于它位于高電壓蓄電池單元內部，因此只允許由具有“BMWⅠ擴展型蓄電池服務”或“BMWⅠ全方位服務”型式的經銷商對其進行更換。

安全盒（S盒）

安全盒內集成了以下組件：蓄電池負極電流路徑內的電流傳感器；蓄電池正極電流路徑內的熔絲；兩個電動機械式接觸器（每個電流路徑一個開關觸點）；用于緩慢啟動高電壓系統的預充電電路；用于監控開關觸點、測量蓄電池總電壓和監控絕緣電阻的電壓傳感器。

在帶有選裝配置SA494駕駛員和前乘客座椅加熱裝置的車輛上，高電壓蓄電池單元還帶有一個電氣加熱裝置。此時在安全盒內帶有加熱裝置的控制和供電電子裝置，用于控制加熱裝置的微控制器通過一個局域CAN2與SME控制單元相連。此外微控制器接收接通加熱裝置和相關運行功率要求，隨后微控制器通過PowerMOSFET接通和關閉加熱裝置，通過進行脈沖寬度調制調節所需加熱功率。加熱裝置所需能量來自于高電壓車載網絡，如果從高電壓蓄電池自身獲取所需能量，行駛里程就會明顯降低，因此只有與外部電網連接進行充電時才會對高電壓蓄電池進行加熱。