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宝马i3高电压元件介绍（上） 文北京冯永忠康永禄 宝马i3纯电动汽车使用了多个高电压元件，包括高电压蓄电池、电机、电机电控装置、增程式电机、增程式电机电控装置、便利充电电控装置、电加热器、空调电动压缩机(EKK)，如图1所示。 一、电机 宝马i3的电机是同步电机。它的总体结构和工作原理与带内部转子的永久励磁同步电机一致。转子位于内侧，并配有永磁体。定子呈环状，围绕转子外侧布置。它由安装在定子槽中的三相线圈构成。如果将三相交流电压加载到定子线圈上时，产生旋转磁场就会拉动转子的磁铁，使转子旋转。 1技术规范 要完善结构中的技术数据，首先要对转子进行改进和优化。转子的永磁铁进行了新布置，叠片组对磁力线的特性产生积极的影响。一方面改善了扭矩，另一方面定子线圈流过较小的电流，与传统的同步电机相比，增加了效率。性能数据汇总表如表1所示。 125kW的最大功率只能有最大30s的持续时间。否则，传动系的部件将通过过热而损坏。这不仅会影响电机，也会影响高电压蓄电池和电机电子装置。 电机运转的最大功率，理论上也可以用于制动能量再生时发电机的运转。然而，在实践中，最大值只有一小部分用于发电机的运转。结果后桥制动扭矩被限制，从而不影响制动能量再生的行驶稳定性。 2电机构造 电机构造如图3所示。 图示为不带线圈的定子的一部分。转子由一个重量优化的内支撑、叠片组和永磁铁组成，两层布置。因此，电机产生的扭矩增大。转子安装在驱动轴上。 六对电极在结构上设计合理，每次旋转有一个恒定的扭矩曲线。 电机并不用加润滑油。只有两个深沟球轴承，使用充填润滑脂润滑。电机用冷却液进行冷却，冷却液从电机电控装置输送到电机。在电机内部，冷却液流过一个螺旋形的冷却液导槽，冷却液导槽安装在电机外侧。两个0形环在外壳端部密封冷却液导槽。因此电机内部完全干式。如图4所示。 电机的设计温度范围较大。入口的冷却液温度可达70。尽管在能量转换过程中，电机比发动机的能量损失小，其壳体温度可达100。 3传感器 为了避免高温损坏元件，宝马i3的电机上安装了两个温度传感器。两个温度传感器位于定子线圈上。不直接测量转子的温度，但可以根据定子温度传感器的测量值判断。两个温度传感器是随温度变化的电阻型负温度系数传感器。通过电机电控装置读出并评估传感器信号。 电机电控装置根据振幅和相位层产生并正确计算出定子线圈电压，必须已知转子精确的角度设定。这就是为什么在驱动轴端部有一个转子位置传感器。如图5所示。 4电气接口 电机装有与电机电控装置连接的电气接口，如图6所示。 有一个高电压接口和一个低电压接口。高电压接口由三相交流电组成。电机电控装置中的双向DC/AC转换器产生三相交流电压，并输送到电机的定子线圈。这样可以控制电机，实现电机作为发动机或发电机工作的操作模式。 二、高电压蓄电池 宝马i3的高电压蓄电池使用锂离子蓄电池单元。锂离子蓄电池的阳极材料通常是锂金属氧化物。通过选择阳极材料，优化了电动汽车上高电压蓄电池的性能。通常用石墨作阴极，放电期间锂离子沉积在阴极上。蓄电池单元的额定电压是3.75V。 1技术规范 电压：额定电压为360V，电压范围为259396V; 蓄电池单元：96个蓄电池单元串联，每个单元3.75V，60Ah； 储存的能量：总值为21.8kWh，实际使用净值为18.8kWh； 放电最大功率：短期147kW，连续至少40kW; 充电最大功率：快充电到80%SoC为20kW，8小时全充电到100%SoC约3.6kW; 总质量：233kg； 冷却系统：用R134a冷却； 加热：电加热，最大功率1000W(选择配置)。 2安全事项 由于高电压蓄电池单元的电压超过60V，因此维修高电压系统时，必须遵守电气安全操作规程，一定要切断高电压系统电源，提供安全保障，防止高电压系统意外通电。使高电压系统与电源隔离。 3冷却和加热 宝马i3的高电压蓄电池单元通过制冷剂直接冷却，因此空调系统的制冷剂回路分成两个并联的支路。一个支路用于冷却乘客舱，另一个支路用于冷却高电压蓄电池单元。每个支路各有一个组合的膨胀和截止阀，以便能够彼此独立控制冷却功能。如图7所示。 通过接通电源，蓄电池管理电控装置可以激活并打开组合的膨胀和截止阀。这样制冷剂就流向高电压蓄电池，完成膨胀、蒸发和冷却过程。 在冷却过程中，蓄电池单元向制冷剂传递热量。蓄电池单元冷却后，制冷剂被加热。EKK再次压缩制冷剂，在冷凝器内制冷剂又变成到液态。结果制冷剂再次吸收热量。这种方式可产生约1000W的最大冷却功率，只有在很高的环境温度和驱动力时，才需要最大冷却功率。 反之，室外温度低于0时，如果一辆宝马i3长期停在室外，旅程开始之前，就需要加热蓄电池单元，使之达到最佳温度水平，输出全部功率。车主可以选择使用充电电缆连接电网，