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5. Unité de batterie haute tension

5.1. Aperçu

L'unité de batterie haute tension est un système complet qui contient non seulement la batterie haute tension, mais également les composants supplémentaires suivants:

• Unité de contrôle électronique de gestion de batterie (SME)
• Contacteurs d'interrupteurs électromécaniques
• Connexions pour câbles haute tension
• Connexions pour les lignes de signal
• Connexion pour une ligne de compensation potentielle
• Connexions pour la ligne de réfrigérant et la conduite de vidange de condensation
• Circuits de supervision de cellule
• Tuyau de dégazage.

La tâche principale de l'unité de batterie haute tension est d'extraire l'énergie électrique du système électrique à haute tension, de la stocker et de la rendre disponible plus tard si nécessaire. De plus, il assume des tâches importantes qui contribuent à la sécurité du système à haute tension, comme la boucle de verrouillage à haute tension. Le connecteur de sécurité haute tension (également appelé «Service Disconnect») ne fait pas partie intégrante de l'unité de batterie haute tension du F10H. Au lieu de cela se trouve dans le compartiment à bagages vers la droite, à proximité de la batterie auxiliaire 12V.

L'unité de batterie haute tension du F10H est fabriquée par BMW AG. Les cellules de l'unité de batterie haute tension sont fabriquées par A123 Systems. L'unité de batterie haute tension a également été développée par BMW AG.

L'unité de batterie haute tension du F10H appartient à la classe de danger 9 (UN 3090) et ne peut pas être transportée par fret aérien.

L'unité de batterie haute tension est un composant complexe à haute tension, il est donc impératif de suivre les règles de manipulation et de sécurité. En particulier, les batteries lithium-ion ne doivent pas être surchargées ou soumises à des températures trop élevées susceptibles d'augmenter le risque d'incendie. L'unité de batterie haute tension ne doit jamais être ouverte, sinon il y a un risque d'accident mortel en raison des courants élevés et des tensions impliquées.

Les travaux sur les composants haute tension sous tension sont strictement interdits. Avant toute opération impliquant un composant haute tension, il est essentiel de déconnecter le système haute tension de l'alimentation en tension et de le protéger contre une reconnexion non autorisée.

1 -Éteindre la borne 15.
2 -Désactivez la haute tension en ouvrant l'interrupteur de sécurité haute tension (Safety Disconnect).
3 -Assurez-vous que le connecteur de sécurité haute tension n'est pas reconnecté.
4 -Allumer la borne 15.
5 -Vérifiez que le message Check Control "Système haute tension désactivé" est affiché dans le cluster d'instruments.
6 -Éteignez la borne 15 et la borne R.

5.1.1. Emplacement d'installation et caractéristiques externes

L'unité de batterie haute tension est installée dans le compartiment à bagages derrière le siège arrière. En conséquence, le F10H ne peut pas être commandé avec l'équipement optionnel "Système de chargement" ou "Sac de ski". L'unité de batterie haute tension est couverte par un panneau et n'est donc pas directement visible. Lorsque ce panneau est retiré, les fonctions et les connexions illustrées dans le graphique suivant sont accessibles.

L'unité de batterie haute tension est connectée à la carrosserie du véhicule à gauche et à droite à l'aide de deux supports. Un outil spécial est disponible pour les ateliers de service afin de faciliter le retrait et l'installation de l'unité de batterie haute tension.

La connexion électrique requise entre le boîtier de l'unité de batterie haute tension et la masse est fournie (comme indiqué sur le graphique) par un câble électrique séparé.

Il y a un autocollant d'avertissement sur les données de sécurité sur le dessus de l'unité de batterie haute tension qui met en garde contre les dangers associés au travail sur les composants haute tension.

Respectez toujours la fiche de données de sécurité de la batterie haute tension lorsque vous effectuez des travaux de réparation sur ces composants. Utilisez l'équipement de sécurité personnel prescrit ici. En cas d'incertitude sur un éventuel danger, contacter le service technique (PUMA) du groupe BMW.

5.1.2. Schéma de câblage du système

Le schéma de câblage du système des composants de la boucle de verrouillage haute tension se trouve dans le chapitre "Fonctions de surveillance" de ce matériel de formation.

5.1.3. Structure générale

Le schéma de câblage suivant montre la structure électrique interne de l'unité de batterie haute tension.

Le schéma de câblage montre que l'unité de batterie haute tension (à côté des cellules de batterie réelles qui sont compilées dans les modules de cellule) contient les composants électriques / électroniques suivants:

• Unité de contrôle électronique de gestion de batterie PME
• Huit circuits de supervision cellulaire (CSC)
• Boîtier d'interface avec contacteurs d'interrupteurs, capteurs et fusible à maximum de courant.

Ces composants internes, ainsi que la connexion haute tension et le connecteur de sécurité haute tension, sont décrits dans les chapitres suivants.

5.1.4. Batterie haute tension

Le terme «batterie haute tension» fait référence à l'accumulateur d'énergie réel pour le système haute tension. La tension nominale de 316,8 V est obtenue en connectant un total de 96 cellules de batterie en série (chacune avec une tension nominale de 3,3 V).

L'unité de batterie haute tension est composée de 8 modules de cellules.

Chaque module de cellule comprend les éléments suivants:

• 12 cellules
• Refroidissement des profilés extrudés (5 pièces centrales et 2 pièces latérales)
• Système de contact cellulaire (ZKS)

Les cellules individuelles de lithium-fer-phosphate de A123 Systems sont de forme cylindrique. Ces cellules sont des batteries lithium-ion dont les cathodes sont en lithium-fer-phosphate. Ils ont une capacité de charge et une ténacité impressionnantes. Un autre avantage des cellules au lithium-fer-phosphate par opposition aux autres batteries au lithium-ion est qu'il n'y a pas de matériau d'oxydation dans la cellule, donc toutes les réactions exothermiques (chimiques / thermiques) sont moins sévères.

Les cellules sont collées dans les profils extrudés de refroidissement. En général, le ruban adhésif doit avoir une conductivité thermique élevée pour assurer une bonne dissipation thermique de la cellule au profil extrudé. En cas d'endommagement du manchon en plastique de la cellule, l'adhésif doit également avoir un effet isolant.

Les deux parties du système de contact de cellule (ZKS) sont soudées au terminal de cellule au moyen d'un procédé de soudage au laser. Cela garantit la connexion en série des cellules individuelles.

Il y a deux prises de courant dans chaque module pour décharger le courant du module. Les prises de courant sont fixées au système de contact de cellule avant. Les prises de puissance des modules voisins sont connectées aux connecteurs du module.

Les cellules de la technologie lithium-ion sont sensibles à la surcharge, à la surtension, à la surintensité et à l'excès de température. Pour cette raison, des cartes de circuits imprimés pour les prises de tension sont montées sur les cellules avec des capteurs de température intégrés des deux côtés du module de cellule. La surveillance des cellules est effectuée par le circuit de su-pervision des cellules (CSC).

Les modules de cellules sont installés dans une unité de vaporisation pour refroidir les cellules. Le réfrigérant est acheminé le long des cellules à travers des canaux dans le dissipateur de chaleur.

Les plaques d'écrasement sont situées entre les modules de la cellule. En cas d'accident, les forces traversent le dissipateur de chaleur et les plaques de protection, protégeant ainsi les modules de la cellule.

Si une température extrêmement élevée ou une pression élevée se produit dans une cellule, la surpression peut être diminuée par l'intermédiaire de soupapes de sûreté intégrées dans les deux couvercles de chaque cellule. Les gaz libérés dans le processus sont déchargés du véhicule à travers le tuyau de dégazage.

La batterie haute tension peut être connectée ou isolée du système électrique haute tension à l'aide des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques à l'intérieur de l'unité de batterie haute tension. Ces contacts sont situés sur la borne positive et la borne négative, avant que les bornes de la batterie haute tension ne soient acheminées vers l'extérieur. Les contacteurs d'interrupteurs électromécaniques sont activés par l'électronique de gestion de la batterie (SME).

5.1.5. Electronique de gestion de batterie

Des exigences élevées sont imposées à la durée de vie de la batterie haute tension (durée de vie du véhicule). Afin de répondre à ces exigences, la batterie haute tension est utilisée dans une plage définie avec précision afin de maximiser sa durée de vie. Cela inclut les conditions marginales suivantes:

• Protéger les cellules contre la surchauffe (en refroidissant et / ou en limitant le courant)
• Ajustement de l'état de charge des cellules individuelles (si nécessaire) vis-à-vis d'une autre
• N'appauvrissant pas complètement la quantité d'énergie stockée dans la batterie.

La batterie haute tension du F10H intègre sa propre unité de contrôle, qui surveille ces conditions marginales et intervient si nécessaire. Il est appelé «l'électronique de gestion de la batterie»

(PME) "et se trouve à l'intérieur de la batterie haute tension, ce qui explique pourquoi elle n'est pas accessible de l'extérieur.

Atelier de service aux concessionnaires. L'unité de contrôle PME en particulier doit effectuer les tâches suivantes:

• Contrôler le refroidissement
• Détermination de l'état de charge (SoC) et de l'état de santé (SoH) de la batterie haute tension
• Détermination de la puissance disponible de la batterie haute tension et, le cas échéant, demande d'une limitation de l'électronique du moteur électrique
• Contrôle du démarrage et de l'arrêt du système haute tension à la demande de l'EME
• Fonctions de sécurité (boucle de verrouillage haute tension, surveillance de l'isolement, par exemple)
• Surveiller la tension et la température des cellules de la batterie ainsi que le courant
• Communication des états d'erreur à l'EME.

L'unité de commande SME dispose de sa propre mémoire de défauts qui peut être lue à l'aide du système de diagnostic BMW ISTA.

Les interfaces électriques de l'unité de contrôle PME sont:

• Tension d'alimentation 12 V (borne 30F pour l'alimentation de la PME, raccordement à la terre, borne 31)
• PT-CAN2
• Ligne de réveil
• Lignes de retour et de retour pour boucle de verrouillage haute tension
• Ligne d'activation de la vanne d'arrêt et de détente combinée.
• Connexion au réseau local de contrôleur pour les CSC

5.1.6. Surveillance des cellules

Certaines conditions doivent être respectées pour un fonctionnement sans faille des cellules lithium-ion du F10H: La tension de la cellule et la température de la cellule ne peuvent pas dépasser ou tomber en dessous de certaines valeurs, sinon les cellules de la batterie peuvent subir des dommages à long terme. Pour cette raison, chaque unité de batterie haute tension possède plusieurs circuits de supervision de cellule (CSC).

Electronique de surveillance de cellule

Les circuits de supervision des cellules sont situés à l'intérieur de l'unité de batterie haute tension. Pour cette raison, ils ne sont pas accessibles aux techniciens de maintenance. Travailler sur les circuits de supervision des cellules dans l'atelier du concessionnaire n'est pas autorisé.

Les circuits de supervision de cellule remplissent les fonctions suivantes:

• Mesure et surveillance de la tension de chaque cellule de batterie individuelle
• Mesure et surveillance de la température en un point de chaque module de cellule
• Communication des variables mesurées à l'unité de contrôle de l'électronique de gestion de la batterie (SME)
• Mise en place du processus de réglage de la tension de cellule des cellules de la batterie.

La mesure de la tension de la cellule est effectuée à un taux d'échantillonnage très élevé. La fin de la procédure de charge, ainsi que la procédure de décharge, peuvent être identifiées à l'aide de la mesure de tension. En utilisant la température de la cellule, une surcharge ou un défaut électrique peut être identifié. Dans ce cas, le niveau de courant doit être réduit immédiatement ou le système haute tension doit être complètement fermé afin d'éviter des dommages progressifs aux cellules de la batterie. De plus, la température mesurée est utilisée pour contrôler le système de refroidissement afin de faire fonctionner en permanence les cellules de la batterie dans la plage de température qui est optimale pour leur performance et leur durée de vie.

Local CAN

La communication entre les 8 CSC se fait via un réseau de contrôleur local. Le CAN local combine tous les CSC ensemble et est utilisé pour la communication des CSC avec l'électronique de gestion de la batterie. L'unité de commande de l'électronique de gestion de la batterie assume ici la fonction de maître. Le Lo-cal CAN est un faisceau de câbles basse tension d'un maximum de 12 V.

Ajuster les tensions de cellule

Si une ou plusieurs cellules de batterie ont une tension de cellule significativement plus faible que toutes les autres cellules de batterie, le contenu énergétique utilisable de la batterie haute tension est limité. Le retrait de l'énergie est en fait déterminé par la cellule de batterie "la plus faible": Si la tension de la cellule la plus faible est tombée à la limite de décharge, la procédure de décharge doit être terminée, même si les autres Ener-gy stocké. Cependant, si la procédure de décharge est poursuivie, la cellule de batterie la plus faible peut être endommagée de façon permanente. Pour cette raison, il existe une fonction permettant d'ajuster la tension de la cellule à peu près au même niveau. Ce processus est également appelé "équilibrage des cellules" ou "équilibre des cellules".

A cet effet, l'unité de contrôle de l'électronique de gestion de la batterie se réveille régulièrement pendant les phases de repos et compare les tensions de cellule de toutes les cellules. Comme l'ajustement des tensions de cellule ne peut être effectué que par la décharge ciblée de cellules de batterie individuelles, celles ayant une tension de cellule considérablement plus élevée sont sélectionnées sur les cellules de batterie les plus faibles. La procédure de décharge commence par une demande via le réseau de zone de contrôleur local aux circuits de supervision de cellule appartenant à ces cellules de batterie et est effectuée jusqu'à ce que le niveau de tension soit ajusté. Le courant de décharge circule via une résistance ohmique intégrée dans les circuits de supervision des cellules.

Le réglage de la tension de la cellule entraîne donc une perte d'énergie; Cependant, il est raisonnable et nécessaire de maximiser l'utilisation et la durée de vie de la batterie. Cette procédure peut être mise en œuvre uniquement lorsque le véhicule est à l'arrêt.

Les conditions suivantes sont nécessaires pour ajuster les tensions de la cellule:

• La borne 15 est éteinte et le système électrique du véhicule ou du véhicule est endormi
• Système haute tension arrêté
• La déviation des tensions de cellule ou les états individuels de charge des cellules sont supérieurs à une valeur seuil
• Le SoC total de la batterie haute tension est supérieur à une valeur seuil.

Le réglage des tensions de cellule est effectué automatiquement lorsque les conditions spécifiées sont remplies. Le client ne reçoit donc pas de message Check Control et n'a pas non plus besoin de mettre en place une mesure spéciale.

Si les tensions de la cellule présentent toutefois une déviation trop importante ou si le réglage de la tension de la cellule ne fonctionne pas, un code d'erreur doit être créé dans l'unité de commande de l'électronique de gestion de la batterie. Le client est mis au courant de ce défaut par un message Check Control. Avec l'aide du système BMW diag-nosis, la mémoire de défauts doit ensuite être évaluée et les remèdes déduits.

5.1.7. Interface externe (S-box)

Dans l'unité de batterie haute tension, il y a une unité d'interface avec son propre boîtier, qui est aussi appelé "boîte à décalage" ou "S-box" pour faire court. Comme il se trouve à l'intérieur de l'unité de batterie haute tension, il ne peut pas être
placé dans l'atelier du concessionnaire BMW.

Les composants suivants sont intégrés dans l'unité d'interface:

• Capteur de courant dans le chemin de courant de la borne négative de la batterie
• Fusible de sécurité dans le chemin de courant du terminal de batterie positif
• Deux contacteurs d'interrupteurs électromécaniques (un contacteur d'interrupteur par voie de courant)
• Interrupteur de précharge pour le démarrage lent du système haute tension
• Capteurs de tension pour surveiller les contacteurs de l'interrupteur et mesurer la tension totale de la batterie.

Ces composants et leur connexion électrique sont indiqués dans le schéma de câblage interne de l'unité de batterie haute tension au début de ce chapitre.

5.1.8. Connexion haute tension

Il y a une connexion haute tension à 2 broches sur l'unité de batterie haute tension.

La connexion haute tension a pour tâche principale de connecter l'unité de batterie haute tension aux câbles haute tension. De plus, la connexion haute tension offre une protection contre le contact avec les parties sous tension: Les contacts réels sont recouverts de plastique afin que personne ne puisse les toucher directement. Lorsque le câble est connecté, le couvercle est repoussé et le contact est établi. La glissière plas-tique sert de mécanisme de verrouillage mécanique du connecteur. Il effectue également une fonction de sécurité: Si le câble haute tension n'est pas connecté, la glissière couvre la connexion du pont de la boucle de verrouillage haute tension. Ce n'est que lorsque le câble haute tension est correctement connecté et que le connecteur est verrouillé que cette connexion est accessible pour que le pont puisse être inséré. Ceci garantit que lorsque le câble haute tension est connecté, le circuit de la boucle de verrouillage haute tension est également fermé. Ce principe s'applique à la connexion haute tension de l'unité de batterie haute tension et à l'électronique de la machine électrique. Le système haute tension ne peut donc être actif que si le câble haute tension est connecté et que le circuit de la boucle de verrouillage haute tension est fermé.

5.1.9. Connecteur de sécurité haute tension (Service Disconnect)

Le connecteur de sécurité haute tension ("Service Disconnect") du F10H n'est pas un composant direct de l'unité de batterie haute tension, mais est installé séparément à proximité de la batterie auxiliaire de 12 V. Il est uniquement accessible en retirant un couvercle situé sur côté droit du compartiment à bagages.

Comme dans les précédents véhicules ActiveHybrid, le connecteur de sécurité haute tension F10H remplit également deux tâches:

• Déconnexion du système haute tension de l'alimentation
• Fournir une sauvegarde pour empêcher le redémarrage involontaire.

Le connecteur de sécurité haute tension ou le pont connecté fait partie du circuit de boucle de verrouillage haute tension. Si l'on déconnecte le connecteur et la douille du connecteur de sécurité haute tension, le circuit de la boucle de verrouillage haute tension est interrompu. Le système haute tension s'éteint automatiquement et passe ainsi à l'état hors tension.

Le connecteur et la douille du connecteur de sécurité haute tension ne peuvent pas être complètement déconnectés l'un de l'autre. Les deux parties sont fixées mécaniquement contre une séparation complète. Pour interrompre le circuit de la boucle de verrouillage à haute tension, il suffit de séparer suffisamment les deux parties pour que le cadenas puisse être utilisé pour empêcher la reconnexion.

Avant de travailler sur le raccordement haute tension de l'unité de batterie haute tension ou d'un autre composant haute tension, il est essentiel de déconnecter le système haute tension de l'alimentation, de le sécuriser contre une reconnexion involontaire et de vérifier qu'il est bien isolé du réseau la fourniture.

La procédure exacte de mise hors tension du système est décrite dans le chapitre "Travail en toute sécurité sur le réseau haute tension".

5.1.10 Ventilation

L'orifice d'évent est utilisé pour équilibrer les grandes différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'unité de batterie haute tension et éviter ainsi la contamination de l'intérieur de l'unité de batterie haute tension. De telles différences de pression ne peuvent survenir que dans le cas d'une cellule de batterie endommagée. L'évent est également utilisé pour drainer la condensation de l'unité de batterie haute tension qui se développe en raison des écarts de température.

Les gaz et la condensation peuvent s'échapper du boîtier de l'unité de batterie haute tension dans l'atmosphère par l'intermédiaire d'un tuyau d'évent relié à une rondelle.

5.1.11. Système de refroidissement

Pour maximiser la durée de vie de la batterie haute tension et obtenir la plus grande puissance possible, elle est opérée dans une plage de température définie. L'unité de batterie haute tension est essentiellement opérationnelle dans la plage de -25 ° C (-13 ° F) à +55 ° C (131 ° F). Ces limites de température concernent toutefois la température réelle des cellules et non la température extérieure. En termes de comportement à la température, l'unité de batterie à haute tension est un système à action lente, c'est-à-dire qu'il faut plusieurs heures jusqu'à ce que les cellules prennent la température ambiante. Par conséquent, avoir la batterie pendant une courte période dans un environnement extrêmement chaud ou froid ne signifie pas que les cellules auront déjà pris cette température.

La limite de température supérieure ne pose aucune restriction en ce qui concerne l'utilisation des fonctions hybrides car des températures supérieures à +55 ° C (131 ° F) à l'emplacement d'installation de l'unité de batterie haute tension ne peuvent pas être atteintes. Le refroidissement de l'unité de batterie haute tension maintient la température de la cellule à un niveau nettement inférieur. Les fonctions hybrides sont donc disponibles même lorsque l'entraînement électrique est soumis à une utilisation intensive et à des températures extérieures élevées. De plus, le refroidissement augmente encore la durée de vie de l'unité de batterie haute tension.

La batterie haute tension du F10H est refroidie par le réfrigérant. Le circuit frigorifique de l'air conditionné a donc été prolongé pour refroidir l'unité de batterie haute tension. Le détendeur pour le contrôle du climat de l'habitacle et celui de la batterie haute tension sont connectés en parallèle. L'électronique de gestion de la batterie peut activer et ouvrir la vanne d'arrêt et d'expansion combinée pour l'unité de batterie haute tension via un signal modulé en largeur d'impulsion. De cette manière, le fluide frigorigène peut s'écouler vers la batterie haute tension, se dilater, s'évaporer et se refroidir dans le processus. Le refroidissement de l'unité de batterie haute tension peut être effectué complètement indépendamment du refroidissement dans le compartiment du passager puisqu'ils sont commandés par une vanne d'expansion et d'arrêt séparée.

En raison du refroidissement de l'unité de batterie haute tension avec du réfrigérant et des grandes différences de température qui en résultent, la vapeur d'eau peut se condenser à l'intérieur de l'unité de batterie haute tension. Cette condensation est évacuée de l'habitacle par un tuyau de dégazage et un passe-fil. Le tuyau de dégazage sert à compenser les grandes différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la batterie haute tension. Des différences de pression de cette nature ne peuvent survenir que si une cellule est endommagée - pour des raisons de sécurité, le boîtier de la cellule endommagée s'ouvre alors afin de réduire la pression. Les gaz qui s'échappent sont ensuite dirigés vers l'extérieur du véhicule à travers le tuyau de dégazage.

Dans la plage de température dans laquelle l'unité de batterie haute tension n'a pas besoin d'être refroidie, la vanne d'expansion et d'arrêt combinée pour l'unité de batterie haute tension reste fermée.

En fonction des exigences de refroidissement et de la disponibilité de la puissance de refroidissement, le refroidissement de l'unité de batterie haute tension est contrôlé par l'unité de commande de l'électronique de gestion de la batterie. La disponibilité de la puissance de refroidissement est demandée par l'unité de commande IHKA. La vanne d'expansion et d'arrêt combinée est activée par l'unité de commande SME.

Du fait que l'unité de batterie haute tension est connectée au circuit de réfrigérant, des travaux préliminaires similaires à ceux effectués sur la climatisation des véhicules conventionnels (par exemple évacuation) seront nécessaires avant les travaux de démontage et d'installation. Veuillez vous reporter aux instructions de réparation.

5.2. Les fonctions

5.2.1. Démarrage du système haute tension

Le démarrage du système haute tension se produit dans l'interaction entre les unités de commande de l'électronique du moteur électrique (EME) et de l'électronique de gestion de la batterie (SME). L'unité de contrôle EME joue le rôle du primaire, l'unité de contrôle PME celle du secondaire. Les commandes associées sont transmises comme signaux de bus via le PT-CAN2.

L'unité de contrôle EME demande le démarrage du système haute tension lorsque l'une des bornes 15 est allumée ou qu'une demande de climatisation indépendante est présente. Le départ se déroule en plusieurs étapes, chacune ayant lieu seulement si l'étape précédente a été accomplie avec succès.

1 -Test du système électrique haute tension
2 -Augmenter la tension
3 -Fermeture des contacts des contacteurs de l'interrupteur.

La première étape, qui consiste à tester le système haute tension, consiste à vérifier si l'unité de batterie haute tension et l'ensemble du système électrique haute tension sont opérationnels. Ceci inclut l'exigence que le circuit de la boucle de verrouillage à haute tension soit fermé afin de démarrer le système à haute tension.

Même après la réussite des tests, les contacts des contacteurs de l'interrupteur ne peuvent toujours pas être fermés. En raison des capacités dans le circuit à haute tension (condensateurs de liaison), un courant de démarrage très élevé circulerait, ce qui endommagerait de manière permanente à la fois les condensateurs de liaison et les connecteurs du commutateur. Par conséquent, la tension est élevée lentement au préalable. Pour ce faire, le contact du contacteur du contact négatif est initialement fermé. Un courant constant faible est établi dans le fil positif via un circuit électronique pour charger les condensateurs de liaison. De cette manière, la tension dans le système électrique haute tension augmente en quelques centaines de millisecondes jusqu'à une valeur qui n'est que légèrement inférieure à la tension de l'unité de batterie haute tension. Ensuite, le contact du contacteur d'interrupteur dans le conducteur positif est également fermé.

L'unité de commande SME communique avec succès le démarrage via le PT-CAN2 à l'unité de commande EME. De la même manière, les états d'erreur sont signalés si le démarrage échoue.

Bien que le démarrage du système haute tension contienne les étapes mentionnées ci-dessus, il n'y a pas de retard indubitable lors du démarrage de la voiture en ce qui concerne le client. Un F10H démarre pratiquement aussi rapidement qu'un F10.

5.2.2. Arrêt régulier du système haute tension

Quand il s'agit d'éteindre le système haute tension, une distinction est faite entre l'arrêt régulier et l'arrêt rapide. En cas d'arrêt régulier, l'accent est mis sur la protection des composants électriques et la vérification du système haute tension. Par exemple, les contacts des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques ne doivent être ouverts que lorsque le courant a chuté à une valeur proche de 0 A, car ils sont par ailleurs soumis à une charge importante.

Les conditions qui déclenchent une fermeture régulière sont:

• Désactivation du terminal 15
• Fin du refroidissement stationnaire
• Fin de la procédure de programmation d'une unité de contrôle haute tension.

La séquence de base de l'arrêt régulier est alors la même (quelle que soit la condition de déclenchement):

1 -Régler les courants dans le système électrique haute tension jusqu'à zéro (EME)

2 -Ouverture des contacteurs de l'interrupteur dans l'unité de batterie haute tension (SME)

3 -Décharge du circuit haute tension, c'est-à-dire décharge active des condensateurs de liaison et court-circuitage des enroulements dans le moteur électrique (EME)

4 -Vérification du système haute tension, par ex. quant à savoir si les contacts des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques étaient correctement ouverts.

La période de repos (après la mise hors tension de la borne 15) et l'arrêt lui-même peuvent durer quelques minutes. Les fonctions de surveillance automatique en sont une raison, par exemple. L'arrêt normal est interrompu si, entre-temps, une demande de redémarrage est faite ou si une demande de fermeture rapide a été faite.

5.2.3. Arrêt rapide du système haute tension

L'objectif principal ici est d'arrêter le système haute tension le plus rapidement possible. Cet arrêt rapide est alors toujours effectué si, pour des raisons de sécurité, la tension dans le système haute tension doit être réduite à une valeur sûre aussi rapidement que possible.

La liste suivante décrit les conditions de déclenchement et la chaîne fonctionnelle menant à l'arrêt rapide.

• Accident Module de sécurité Crash ACSM identifie un accident. En fonction de la gravité de l'accident, l'arrêt est demandé via des signaux de bus de données ou forcé en déconnectant la borne de batterie de sécurité de la borne positive de la batterie 12 V. Dans le deuxième scénario, l'alimentation en tension des contacteurs électromécaniques est automatiquement interrompue et leurs contacts s'ouvrent automatiquement.

• Surveillance du courant de surcharge: Le niveau de courant dans le système électrique haute tension est surveillé via un capteur de courant dans l'unité de batterie haute tension. Si un niveau de courant trop élevé est identifié, l'unité de commande électronique de gestion de la batterie provoque une ouverture brutale du contacteur de l'interrupteur électromécanique. Les contacts des contacteurs de l'interrupteur sont soumis à une usure importante à cause de cette ouverture sous un courant élevé, ce qui doit être accepté pour protéger les autres composants des dommages.

• Protection en cas de court-circuit: Dans l'unité de batterie haute tension, il y a un fusible de courant de surcharge qui interrompt le circuit à haute tension en cas de court-circuit.

• Etat de la cellule critique: Si un circuit de surveillance de cellule (CSC) identifie une sous-tension extrême, une surtension ou une température excessive sur une cellule de batterie, cela entraîne également une ouverture brutale des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques commandés par l'unité de commande électronique de gestion de batterie. Bien que cela puisse conduire à une usure accrue des contacts, cet arrêt rapide est nécessaire pour éviter de détruire les éléments de batterie respectifs.

• Dysfonctionnement de l'alimentation en tension 12 V de l'unité de batterie haute tension: Dans ce cas, l'unité de commande de l'électronique de gestion de la batterie (SME) ne fonctionne plus et il n'est plus possible de surveiller les cellules de la batterie. Pour cette raison, les contacts des contacteurs électromécaniques s'ouvrent également automatiquement ici.

• Boucle de verrouillage haute tension: La PME évalue le signal de la boucle de verrouillage haute tension et vérifie s'il existe un circuit ouvert avec ce circuit. En cas de circuit ouvert, le SME peut provoquer un arrêt rapide du système haute tension. Si la boucle de verrouillage haute tension est déconnectée du connecteur de sécurité haute tension ("Service Disconnect"), l'arrêt n'est plus effectué via le SME, mais les contacteurs de l'interrupteur sont directement ouverts.

Dans tous les cas mentionnés, les contacts des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques sont ouverts et le circuit haute tension est immédiatement déchargé. Cela garantit la fermeture la plus rapide possible, comme cela est approprié pour ces cas de sécurité.

5.2.4. Stratégie de facturation et stratégie opérationnelle

La stratégie de charge de l'unité de batterie haute tension a deux objectifs principaux: maximiser la durée de vie de l'unité de batterie haute tension et maintenir les réserves en termes de consommation d'énergie et de consommation d'énergie. La stratégie de charge est orientée vers la réalisation de ces deux objectifs primaires et l'unité de batterie haute tension aide ainsi dans de nombreuses situations de conduite à augmenter l'efficacité et la dynamique du véhicule.

Afin d'atteindre le premier objectif, la stratégie implique la régulation déjà mentionnée de la température de la cellule et la régulation du contenu énergétique utile. Au lieu d'utiliser l'état complet de la plage de charge de zéro à 100%, seule une plage comprise entre environ 25 et 70% est réellement utilisée. En fonction de la température de la cellule et de l'état de santé calculé de la batterie haute tension, cette plage utile peut être limitée davantage. Cependant, un contenu d'énergie utile suffisamment important reste disponible pendant toute la durée de vie pour mettre en œuvre les fonctions et avantages spécifiques aux hybrides. L'état de charge de l'unité de batterie haute tension est indiqué au conducteur dans le groupe d'instruments (KOMBI) sous la forme d'une jauge graphique à barres et dans l'affichage central d'informations sous forme de graphique à barres. La valeur affichée ici correspond à la valeur utilisée par la stratégie de charge d'environ 25 à 70%. Il y a donc toujours des réserves inférieures à la valeur minimale affichée et supérieures à la valeur maximale affichée.

Pendant la régénération de l'énergie de freinage ou l'augmentation du point de charge du moteur à combustion, l'énergie excédentaire est convertie en énergie électrique par le moteur électrique. L'unité de batterie haute tension stocke cette énergie électrique et la rend disponible à nouveau aux fins suivantes:

• Pour alimenter le système électrique du véhicule 12 V
• Pour soulager et soutenir le moteur à combustion (augmentation de l'efficacité)
• Pour la fonction boost (augmentation de la dynamique)
• Pour la conduite électrique
• Pour la climatisation indépendante

5.2.5. Fonctions de surveillance

Il existe un grand nombre de fonctions de surveillance dans lesquelles l'unité de batterie haute tension et l'électronique de gestion de la batterie jouent un rôle important.

Cela inclut les éléments suivants:

• Fonctions de surveillance pour assurer la sécurité du système haute tension
• Fonctions de surveillance pour assurer des conditions de fonctionnement optimales de la batterie haute tension

Pour les fonctions de surveillance liées à la sécurité, nous discuterons spécifiquement du rôle de l'unité de batterie haute tension dans la boucle de verrouillage haute tension et de la surveillance de l'isolement.

La boucle de verrouillage à haute tension est un circuit à sécurité intrinsèque qui assure la sécurité lorsque l'on travaille sur un composant à haute tension si le système électrique à haute tension n'a pas été correctement éteint auparavant. Si ce circuit est interrompu, l'alimentation en tension du système haute tension est coupée et l'alimentation du système haute tension est bloquée.

Le principe de la boucle de verrouillage haute tension est expliqué dans les informations de formation "Principles of Hybrid Technology" disponibles sur TIS et ICP. Dans le F10H, la boucle de verrouillage à haute tension est composée des composants à haute tension illustrés ci-dessous.

L'électronique de commande et de génération du signal de test pour la boucle de verrouillage haute tension est intégrée dans le F10H de l'électronique de gestion de la batterie. La génération du signal de test commence lorsque le système haute tension doit être démarré et se termine lorsque le système haute tension a été arrêté. Un signal de courant alternatif à onde carrée est généré comme signal de test par l'électronique de gestion de la batterie et fourni au cordon de test. Le fil d'essai a une topologie en anneau (similaire à celle du bus MOST). Le signal du cordon de test est évalué en deux points de l'anneau: dans la machine électrique électronique et enfin à la fin de l'anneau, dans l'électronique de gestion de la batterie. Si le signal est en dehors d'une plage définie en permanence, une interruption du circuit ou un court-circuit dans le cordon de test est détecté et le système haute tension est immédiatement coupé. Si la boucle de verrouillage haute tension du connecteur de sécurité haute tension ("Service Disconnect") est déconnectée, les contacteurs de l'interrupteur s'ouvrent directement. De plus, tous les composants haute tension sont désactivés.

La surveillance d'isolement détermine si la résistance d'isolement entre des composants haute tension actifs (par exemple des câbles haute tension) et la terre est supérieure ou inférieure à une valeur minimale requise. Si la résistance d'isolation tombe en dessous de la valeur minimale, il existe un risque que les pièces du véhicule soient sous tension avec une tension dangereuse. Si une personne devait toucher une deuxième composante haute tension active, elle risquerait de subir un choc électrique. Il y a donc une surveillance d'isolement entièrement automatique pour le système haute tension F10H. Il est effectué par l'électronique de gestion de la batterie à intervalles réguliers pendant que le système haute tension est actif. Le sol sert de potentiel de référence. Sans mesures supplémentaires, seuls les défauts d'isolement locaux dans l'unité de batterie haute tension pourraient être déterminés de cette manière. Cependant, il est tout aussi important d'identifier les défauts d'isolement des câbles haute tension dans le véhicule à la terre. Pour cette raison, tous les boîtiers électriquement conducteurs des composants haute tension sont connectés à la terre. Ceci permet d'identifier les défauts d'isolement dans l'ensemble du système électrique haute tension à partir d'un point central, l'unité de batterie haute tension.

Le bon raccordement électrique de tous les boîtiers de composants haute tension à la terre est une condition préalable importante pour le bon fonctionnement de la surveillance d'isolement. En conséquence, cette connexion électrique doit être restaurée avec soin si elle a été interrompue pendant les travaux de réparation.

La surveillance de l'isolement répond en deux étapes. Lorsque la résistance d'isolation descend en dessous d'une première valeur seuil, il n'y a toujours pas de danger direct pour les personnes. Le système haute tension reste donc actif; aucun message Check Control n'est émis, mais l'état de défaut est naturellement stocké dans la mémoire de défauts. De cette façon, le technicien de service est alerté la prochaine fois que la voiture est dans l'atelier et peut alors vérifier le système haute tension. Lorsque la résistance d'isolement descend en dessous d'une seconde, seuil inférieur, elle s'accompagne non seulement de la mémorisation du défaut dans la mémoire de défauts, mais aussi de l'affichage d'un message Check Control invitant le conducteur à se rendre dans un atelier.

Cependant, le technicien de service n'a pas à effectuer lui-même une mesure fondamentale de la résistance d'isolation - cette tâche est effectuée par le système haute tension à travers la surveillance d'isolement. Lorsqu'un défaut d'isolement est détecté, le technicien de maintenance doit exécuter un programme de test dans le système de diagnostic pour trouver l'emplacement réel du défaut d'isolement.

Outre la boucle de verrouillage haute tension et la surveillance de l'isolement, d'autres fonctions de surveillance sont répertoriées ci-dessous:

• Tension d'alimentation de 12 V à partir de la borne de batterie de sécurité: Pour pouvoir effectuer un arrêt rapide du système haute tension en cas d'accident de gravité correspondante, les solénoïdes de tous les contacteurs électromécaniques sont alimentés en 12 V de la borne de batterie de sécurité. Si la borne de la batterie de sécurité est déployée en cas d'accident, l'alimentation en tension est coupée et les contacts des contacteurs d'interrupteurs s'ouvrent automatiquement. De plus, l'unité de commande de l'électronique de gestion de batterie évalue électroniquement la tension sur cette ligne et provoque également l'arrêt du système haute tension, y compris la décharge des condensateurs de liaison et le court-circuit actif de la machine électrique.

• Contacts des contacteurs de l'interrupteur: après que l'unité de contrôle de l'électronique de gestion de la batterie a demandé l'ouverture des contacts des contacteurs d'interrupteurs pendant l'arrêt du système haute tension, elle vérifie s'ils ont bien été ouverts aux contacts). Dans le cas très improbable où le contact d'un contacteur d'interrupteur ne s'ouvre pas, il n'y a pas de danger direct pour le client ou le technicien de maintenance. Cependant, pour des raisons de sécurité, un redémarrage du système haute tension est évité.

• Interrupteur de pré-charge: Si, par exemple, lors du démarrage du système haute tension, un défaut est identifié avec l'interrupteur de pré-charge, le démarrage est immédiatement annulé et le système haute tension n'est pas mis en service .

• Température excessive: le système de refroidissement de la batterie haute tension assure dans toutes les situations de conduite que la température des cellules de la batterie reste dans la plage optimale. Si, en raison d'un défaut, la température d'une ou plusieurs cellules de batterie dépasse la plage optimale, la puissance est réduite initialement pour protéger les cellules de la batterie. Si la température continue d'augmenter et menace ainsi les cellules de la batterie, le système haute tension est alors désactivé.

• Sous-tension: La sous-tension d'une cellule de batterie est évitée grâce à la surveillance constante et au réglage de la tension de la cellule si nécessaire. La tension totale de l'ensemble de la batterie haute tension est également surveillée et utilisée pour déterminer l'état de charge. Si la tension totale est tombée au point que la batterie haute tension est complètement déchargée, une autre décharge est empêchée.

5.3. Des informations de service

5.3.1. Installation et retrait

La batterie complète haute tension ne peut être remplacée en tant qu'ensemble complet dans un atelier BMW Service après-vente que si cela est indiqué par le plan de test du système de diagnostic BMW ISTA.

Le retour de l'unité de batterie haute tension défectueuse peut uniquement être effectué via le "Processus de garantie" et non via le "Processus de remplacement des pièces" normal. L'unité de batterie haute tension du F10H répond à la classe de danger 9 (UN 3090) et ne peut pas être envoyée par avion.

Comme la batterie haute tension est un composant haute tension, il est essentiel de respecter les règles de sécurité électriques avant de commencer le travail et de toujours suivre les instructions de réparation lors du démontage et de l'installation.

De plus, avant d'être retiré, le fluide frigorigène doit être évacué du circuit frigorifique et réintroduit dans le circuit après son installation.

Vous trouverez une description précise de la séquence de travail pour le démontage et l'installation dans les instructions de réparation du système de diagnostic BMW ISTA.

Un outil spécial est utilisé pour installer et retirer l'unité de batterie haute tension. Il aide à soulever et sortir l'unité de batterie à haute tension dans le véhicule. L'utilisation de cet outil réduira la pression physique sur les techniciens de service lors du retrait et de l'installation de l'unité.

En cas de remplacement de l'unité de batterie haute tension, l'initialisation est nécessaire à l'aide du système de diagnostic BMW ISTA.

5.3.2. Chargement de l'unité de batterie haute tension

Si la batterie 12 V d'un F10H est plate, elle peut être chargée comme dans les véhicules conventionnels.

La stratégie de fonctionnement contrôlera l'état de charge de l'unité de batterie haute tension de sorte qu'une certaine quantité d'énergie reste toujours dans l'unité de batterie haute tension.

La batterie haute tension pouvant être endommagée en cas de décharge excessive, il faut s'assurer avant les longues périodes d'immobilisation (à l'aide de l'affichage de l'état de charge) que la batterie à haute tension est complètement chargée.

Chargement rapide

Dans des cas exceptionnels, l'unité de batterie haute tension peut également être chargée par le moteur à l'arrêt.

Les étapes suivantes doivent être effectuées pour la recharge rapide:

• Démarrer le moteur
• Engager "P" et enclencher le frein d'arrêt automatique
• Appuyez et maintenez la pédale de frein enfoncée
• A l'aide de la pédale de frein, maintenez la vitesse du moteur à environ 2000 tr / min.

Après quelques minutes, la batterie haute tension est complètement rechargée. L'état de charge peut être contrôlé à l'aide de l'affichage de l'état de charge dans le combiné d'instruments.

Le processus de charge ne peut être effectué avec succès que si la pédale de frein est appliquée en permanence.

Sinon, l'état de charge requis de la batterie haute tension ne sera pas atteint.

L'état de charge peut également avoir lieu au ralenti, mais cela augmente considérablement le temps de charge.

5.3.3. Pratiques de travail sécuritaires pour travailler sur un système haute tension

Les travaux sur les composants haute tension sous tension sont strictement interdits. Avant toute opération impliquant un composant haute tension, il est essentiel de déconnecter le système haute tension de l'alimentation en tension et de le protéger contre une reconnexion non autorisée.

1 -Éteindre la borne 15.
2 -Désactivez la haute tension en ouvrant l'interrupteur de sécurité haute tension (Safety Disconnect).
3 -Assurez-vous que le connecteur de sécurité haute tension n'est pas reconnecté.
4 -Allumer la borne 15.
5 -Vérifiez que le message Check Control "Système haute tension désactivé" est affiché dans le cluster d'instruments.
6 -Éteignez la borne 15 et la borne R.

Les chapitres suivants décrivent brièvement comment implémenter les règles de sécurité électrique dans le F10H.

Les préparatifs

Avant de commencer tout travail, le véhicule doit être protégé contre le roulis (engagez le verrou de stationnement de la transmission et activez le frein de stationnement). Débranchez tous les câbles de charge connectés. La borne 15 et la borne R doivent être désactivées.

Du point de vue de la sécurité électrique, le travail peut commencer sur le système lorsqu'il a été éteint et mis hors tension. Cependant, le système haute tension peut encore être actif et le courant peut circuler via les contacts des contacteurs de l'interrupteur. Pendant l'arrêt, cela peut entraîner une charge dans les contacts qui peut être évitée de la manière suivante: Laissez le véhicule ou les unités de commande se mettre en veille. Ensuite, le système haute tension est déjà arrêté.

Débrancher le système haute tension de l'alimentation

Le système haute tension du F10H est déconnecté de l'alimentation avec le connecteur de sécurité haute tension. Pour se déconnecter de l'alimentation, le connecteur doit être retiré de la prise associée. Ceci interrompt le circuit de la boucle de verrouillage haute tension. En raison du circuit ouvert de la boucle de verrouillage à haute tension, l'alimentation en tension des contacteurs de commutation est interrompue et le système à haute tension est mis hors tension.

Cette image montre le connecteur de sécurité haute tension dans un état connecté. Le circuit de la boucle de verrouillage haute tension n'est pas interrompu.

Fournir au système haute tension une protection contre le redémarrage involontaire

La protection contre le redémarrage est également assurée par le connecteur de sécurité haute tension. Un cadenas disponible dans le commerce est requis à cette fin.

Vérification de l'isolation sûre de l'alimentation

L'état hors tension n'est pas vérifié à l'aide d'un appareil de mesure ou via le système de diagnostic BMW ISTA dans l'atelier BMW Service après-vente. Au lieu de cela, les composants haute tension mesurent eux-mêmes la tension et transmettent le résultat mesuré via le bus au tableau de bord.

Le groupe d'instruments ne génère pas le message Contrôle de contrôle pour afficher l'état désactivé sauf si tous les composants haute tension concernés signalent systématiquement l'état hors tension. Ce symbole Check Control en rouge montre un symbole de flash barré.

Pour vérifier l'état hors tension, vous devez activer la borne 15 et attendre que le message Check Control apparaisse sur le tableau de bord. Ensuite, et seulement alors, vous avez veillé à ce que le système haute tension soit désactivé. Après la vérification de l'état désactivé, la borne 15 et la borne R doivent être de nouveau désactivées avant de pouvoir démarrer le travail.

Si le message Check Control n'est pas affiché, vous ne devez effectuer aucun travail sur les composants à haute tension

5.3.4. Procédure après un accident

Le concept de sécurité du système haute tension garantit que, même pendant ou après un accident, il n'y a aucun danger pour le client ou le technicien de maintenance. Le système haute tension est automatiquement désactivé en cas d'accident, de sorte qu'aucune tension dangereuse ne soit appliquée à ces points sur les composants haute tension accessibles de l'extérieur. La désactivation du système à haute tension se fait comme suit:

En fonctionnement normal, l'électronique de gestion de la batterie est fournie via la borne 30F. Les bobines des contacteurs d'interrupteurs électromécaniques sont également fournies. La désactivation en cas d'accident est effectuée par un terminal de sécurité de batterie déployé. Il contient un contact supplémentaire (normalement fermé). Ce contact d'interrupteur s'ouvre lorsque la borne de sécurité de la batterie est déclenchée en même temps que le câble positif de la batterie est sectionné. L'ouverture de ce contact d'interrupteur provoque l'ouverture directe des contacteurs de l'interrupteur dans l'unité de batterie haute tension, de sorte qu'aucune tension dangereuse ne peut être introduite dans le système électrique haute tension à partir de l'unité de batterie haute tension. L'électronique de la machine électrique reçoit un signal de collision du module Crash Safety (ACSM). L'EME décharge alors immédiatement les condensateurs de liaison.

Après un accident, la borne de sécurité de la batterie reste dans l'état décrit ci-dessus, de sorte que l'unité de batterie haute tension n'est pas opérationnelle. Ainsi, le système haute tension reste inactif même si la borne 15 est à nouveau activée.

Avant d'intervenir sur les composants haute tension ou sur le terminal de sécurité de la batterie d'un F10H ayant été impliqué dans un accident avec un terminal de sécurité de batterie déclenché, contacter le service technique (PUMA) du groupe BMW.

5.3.5. Mode de transport

Pour protéger l'unité de batterie haute tension, les fonctions suivantes ne sont pas disponibles en mode transport:

• Conduite électrique
• Fonction Boost
• Fonction automatique de démarrage / arrêt du moteur

La batterie haute tension est toujours chargée en mode transport si le moteur thermique est en marche. Affichage de l'état de charge

Comme avec les autres véhicules, en mode transport, l'état de charge de la batterie 12 V est affiché en tant que message Check Control. Dans la F10H (également en mode de transport), un message de contrôle de vérification est affiché pour l'état de charge de l'unité de batterie haute tension.

L'état de charge de l'unité de batterie haute tension est affiché en trois étapes:

Si l'unité de batterie haute tension était morte et rechargée, l'affichage reste dans le combiné d'instruments jusqu'à ce que l'unité de batterie haute tension soit remplacée. Après la réinitialisation du mode de transport, il n'y a pas de messages Check Control sur l'état de charge de l'unité de batterie haute tension affichée dans le clus- ter d'instruments.

5.4. Données techniques

Contrairement à la F04, la batterie haute tension du F10H est fournie par BMW.

Ce qui suit est un résumé des caractéristiques importantes de l'unité de batterie haute tension: