◆文/北京 馮永忠 康永祿

寶馬i3高電壓元件介紹（下）

◆文/北京 馮永忠 康永祿

（接上期）

三、電機(jī)電控裝置

在寶馬i3上，電機(jī)電控裝置（EME）主要作為電機(jī)的控制裝置，把高電壓蓄電池約400V的直流電壓轉(zhuǎn)換成約360V的三相交流電壓，給電機(jī)供電。反之，當(dāng)電機(jī)作為交流發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)電控裝置把電機(jī)的三相交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，給高電壓蓄電池充電，制動(dòng)能量再生時(shí)發(fā)生這種情況。對(duì)于這兩種操作模式，需要一個(gè)雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器，這個(gè)轉(zhuǎn)換器作為一個(gè)逆變器和一個(gè)整流器使用。

DC/DC轉(zhuǎn)換器集成在電機(jī)電控裝置內(nèi)，確保12V汽車電氣系統(tǒng)的電源電壓。整個(gè)電機(jī)電控裝置安裝在一個(gè)鋁制外殼內(nèi)。高電壓蓄電池充電時(shí)，雙向AC/DC轉(zhuǎn)換器的控制單元把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，也可以把高電壓蓄電池的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電壓。12V汽車電氣系統(tǒng)電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器也位于這個(gè)殼體內(nèi)。

1.電氣元件位置圖

電機(jī)電控裝置安裝在汽車后部的行李箱內(nèi)，如圖8所示。

2. 系統(tǒng)和功能

電機(jī)電控裝置包括雙向DC/AC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器以及EME控制單元等子元件。連接電容器也是動(dòng)力電控裝置的一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，使電壓平穩(wěn)，并給高頻元件濾波。電機(jī)電控裝置與其他高電壓元件的連接如圖9所示。

電機(jī)電控裝置低電壓接頭連接的線路包括EME控制單元電源線，低電壓蓄電池端子30C，PT-CAN2總線，喚醒線，便利充電電控裝置控制線，高電壓互鎖環(huán)輸入輸出線，機(jī)電駐車鎖，電動(dòng)真空泵電源，制動(dòng)真空傳感器 等，如圖10所示。

電機(jī)電控裝置的功能如下：EME控制單元控制內(nèi)部的子元件；通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器給12V電氣系統(tǒng)供電；使用DC/AC轉(zhuǎn)換器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩；高電壓電力管理；連接高電壓蓄電池；車輛靜止時(shí)給高電壓蓄電池充電；連接便利充電電控裝置；連接EKK；連接電加熱器；連接增程式電機(jī)電控裝置；與數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電氣電控裝置（EDME）等控制單元通信；電機(jī)電控裝置的冷卻；評(píng)估機(jī)電駐車鎖的各個(gè)傳感器；激活機(jī)電駐車鎖；激活電動(dòng)真空泵；為了使電壓低于60V，連接電容器的主動(dòng)和被動(dòng)放電；主動(dòng)評(píng)估高電壓互鎖環(huán)的信號(hào)；自診斷功能。

四、便利充電電控裝置

便利充電電控裝置（KLE）安裝在汽車后部，與行李箱隔開(kāi)。如圖11所示。

便利充電電控裝置（KLE）的主要任務(wù)是把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。便利充電電控裝置（KLE）的輸出端最大設(shè)計(jì)功率是3.7kW，這部分功率再由電機(jī)電控裝置（EME）整流、升壓使充電功率能達(dá)到7.4kW，這樣在最佳臨界狀態(tài)（此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未工作，而高壓電池放電至極限時(shí)）下，僅需3～6h就能充滿高壓蓄電池，這么短的充電時(shí)間意味著增強(qiáng)了寶馬i3時(shí)的舒適性。

通過(guò)單相供電，交流電壓輸送到車輛或便利充電電控裝置。輸入電壓（范圍為100～240V、50～60Hz）可以通過(guò)便利充電電控裝置處理。輸出端電流與輸入電流不同，便利充電電控裝置提供可調(diào)直流電壓或可調(diào)直流電流。數(shù)值的計(jì)算和調(diào)整由便利充電電控裝置完成，使高電壓蓄電池達(dá)到最佳充電狀態(tài)，也給寶馬i3的其他用電設(shè)備提供充足的電能。

便利充電電控裝置工作效率在90%以上，效率很高，但仍有小于10%的熱量產(chǎn)生，所以它需要主動(dòng)冷卻。因此它集成在電機(jī)的冷卻回路中。

除了電壓轉(zhuǎn)換和能量供給，便利充電電控裝置還承擔(dān)安全功能，保證車主和維修工的安全。切記便利充電電控裝置是高電壓元件，電氣接頭和冷卻液接頭如圖12所示。

五、增程式電機(jī)

寶馬i3純電動(dòng)車的最大行駛里程是150km，増程式寶馬i3純電動(dòng)車的最大行駛里程可達(dá)300km。在這種車型上，使用高電壓蓄電池電能的電機(jī)作為首要的驅(qū)動(dòng)，只有高電壓蓄電池充電時(shí)，才激活增程器系統(tǒng)。

増程器系統(tǒng)包括W20發(fā)動(dòng)機(jī)，增程式電機(jī)，增程式電機(jī)電控裝置（REME），增程式數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電控裝置。

W20發(fā)動(dòng)機(jī)是兩缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，用一根齒輪軸與增程式電機(jī)連接。高電壓蓄電池電壓不足時(shí)，增程式電機(jī)起動(dòng)W20發(fā)動(dòng)機(jī)，此時(shí)增程式電機(jī)相當(dāng)于啟動(dòng)機(jī)而工作。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的電能來(lái)自高電壓蓄電池，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，增程式電機(jī)從起動(dòng)機(jī)模式變成發(fā)電機(jī)模式，產(chǎn)生的電能用于主電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。

W20發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有與飛輪機(jī)械連接，它產(chǎn)生的機(jī)械能只能通過(guò)增程式電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能。主電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）把這些電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)后輪。

寶馬i3的增程式電機(jī)是一個(gè)同步電機(jī)，額定電壓250V，轉(zhuǎn)速為4 300r/min，電壓為330V DC時(shí)的連續(xù)電功率約為23.3kW，構(gòu)造和工作原理與永磁式電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子在內(nèi)部，帶有永磁鐵。環(huán)形定子位于轉(zhuǎn)子的外部，三相線圈繞在鐵芯上。如果三相交流電壓加到定子線圈上，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵旋轉(zhuǎn)。

1.冷卻

增程式電機(jī)的設(shè)計(jì)溫度范圍很大，冷卻液流量為6L/min，電機(jī)冷卻液入口管的溫度為70℃。由于時(shí)滯，電機(jī)入口冷卻液溫度可能達(dá)到85℃。能量轉(zhuǎn)換時(shí)，盡管電機(jī)的能量損失小于發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)殼體溫度也可能達(dá)到100℃，冷卻液管如圖13所示。

增程式電機(jī)的殼體密閉防水，為了防止?jié)窨諝庖驕囟茸兓a(chǎn)生的冷凝水聚集在增程式電機(jī)內(nèi)部，需要有一根通風(fēng)管。

2.溫度傳感器

為了防止高溫?fù)p壞元件，增程式電機(jī)內(nèi)有一個(gè)溫度傳感器，溫度傳感器是一個(gè)溫控電阻，位于定子線圈內(nèi)。不直接測(cè)量轉(zhuǎn)子溫度，但可以根據(jù)定子溫度測(cè)量值進(jìn)行判斷。增程式電機(jī)電控裝置讀出并近似評(píng)估信號(hào)，溫度傳感器和轉(zhuǎn)子位置傳感器如圖14所示。

3.轉(zhuǎn)子位置傳感器

注意維修時(shí)不能拆卸轉(zhuǎn)子位置傳感器及其罩蓋。根據(jù)振幅和相位，增程式電機(jī)電控裝置可以產(chǎn)生并正確計(jì)算定子線圈的電壓。必須已知精確設(shè)定的轉(zhuǎn)子角度，這也是增程式電機(jī)安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子位置傳感器的原因。

轉(zhuǎn)子位置傳感器固定在增程式電機(jī)定子上，按照傾斜傳感器的原理工作。在轉(zhuǎn)子位置傳感器上有三個(gè)線圈。一個(gè)給定的交流電壓加載到一個(gè)線圈上，其他兩個(gè)線圈各移動(dòng)90°。這些線圈的感應(yīng)電壓提供有關(guān)轉(zhuǎn)子角度的設(shè)定信息。轉(zhuǎn)子位置傳感器由增程式電機(jī)制造商安裝并相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)，所以它已正確調(diào)整。

4.機(jī)械連接

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和增程式電機(jī)通過(guò)齒輪軸連接，如圖15所示。

5.電氣接口

增程式電機(jī)有兩個(gè)傳感器接口和一個(gè)高電壓接口，溫度傳感器和轉(zhuǎn)子位置傳感器接口已經(jīng)在前面介紹。高電壓接口如圖16所示。

六、增程式電機(jī)電控裝置

增程式電機(jī)電控裝置用于控制增程式電機(jī)，把高電壓蓄電池的直流電壓轉(zhuǎn)換成三相交流電壓，交流電壓可達(dá)420V，電流可達(dá)200A，給增程式電機(jī)通電，電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，并完成啟動(dòng)。啟動(dòng)完成后，增程式電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，增程式電機(jī)電控裝置把該電機(jī)發(fā)出的三相交流電壓轉(zhuǎn)化成直流電壓，給主電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）供電。持續(xù)的相電流是130A。在這兩種運(yùn)轉(zhuǎn)模式，雙向DC/ AC轉(zhuǎn)換器作為逆變器和整流器工作。增程式電機(jī)電控裝置的位置如圖17所示。

增程式電機(jī)的連接包括高電壓連接，低電壓連接，電位補(bǔ)償線連接，冷卻液管連接。如圖18所示。

增程式電機(jī)電控裝置的有兩根高電壓電纜，三相高電壓電纜連接增程式電機(jī)，兩相高電壓電纜連接便利充電電控裝置，如圖19所示。

（未完待續(xù)）