新能源汽車課件7.ppt

新能源汽車 復習 1 常見的動力電池有哪些 回憶一下它們的結構 2 蓄電池性能指標的檢測方法 有哪些指標需要檢測 3 蓄電池容量如何檢測 學習目標 1 了解電動汽車的 高壓 低壓 電氣系統(tǒng)2 了解動力電池的管理系統(tǒng)3 掌握動力電池系統(tǒng)的結構組成 高壓側 3 了解動力電池的檢測項目及方法4 了解新能源汽車維修的注意事項 電動汽車高低壓電氣系統(tǒng) 電動汽車的電氣組成系統(tǒng)主要包括低壓電氣系統(tǒng)高壓電氣系統(tǒng)整車網(wǎng)絡化控制系統(tǒng) 電動汽車高低壓電氣系統(tǒng) 如圖是一個典型的電動汽車高低壓電路原理圖 其中12V的低壓電氣系統(tǒng)有高壓動力電池通過DC DC轉換氣為其充電 而高壓動力電池系統(tǒng)通過車載充電器進行充電 電動汽車高壓系統(tǒng) 高壓系統(tǒng) highvoltagepowersystem 是指電動汽車內部與動力電池直流母線相連或動力電池電源驅動的高壓驅動零部件系統(tǒng) 主要包括但不限于 動力電池系統(tǒng)和 或高壓配電系統(tǒng) 高壓繼電器 熔斷器 電阻器 主開關等 電機及其控制器系統(tǒng) 電動壓縮機總成 DC DC變換器 車載充電機 如果配置 和PTC加熱器等 高壓系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)部件的集成情況可以分為分體式高壓系統(tǒng)和集成式高壓系統(tǒng) 電動汽車高壓系統(tǒng) 分體式的高壓系統(tǒng) 集成式高壓系統(tǒng)1 集成式高壓系統(tǒng)2 電動汽車高低壓電氣系統(tǒng) 如圖為整車高壓電氣系統(tǒng)原理圖 見資料 電動汽車高低壓電氣系統(tǒng) 電動汽車整車行駛過程中 一般由 直流 直流 轉換器給整車低壓系統(tǒng)供電 同時給低壓蓄電池充電 基本不需要低壓蓄電池向外輸出電流 低壓 電氣系統(tǒng)的供電與低壓蓄電池的充電是通過 以上的高壓直流電轉化而來的 因此把這個轉化裝置叫做 轉換器 在新能源汽車上主要使用的是降壓 轉換器 逆變器與變頻器 DC DC 直流 直流轉換器 的作用有些類似于內燃機汽車上的發(fā)電機 圖 而動力電源則取代了內燃機的功能 DC DC轉換器在電動汽車電氣系統(tǒng)中的位置 圖DC DC 逆變器與變頻器 DC DC轉換器按輸入電壓的不同有 升壓式轉換器降壓式轉換器可分別工作于升壓與降壓二種狀態(tài)的轉換器 按控制方式不同可分為PWM PulseWidthModulated 脈沖調寬式PFM PulseFrequencyModulation 脈沖頻率調變式 轉換器轉換器是將電網(wǎng)的交流電壓轉變?yōu)榉€(wěn)定的12V直流輸出 而逆變器是將Adapter輸出的12V直流電壓轉變?yōu)楦哳l的高壓交流電 兩個部分同樣都采用了用得比較多的脈寬調制 PWM 技術 逆變器與變頻器 變頻器變頻器是應用變頻技術與微電子技術 通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備 變頻器主要由整流 交流變直流 濾波 逆變 直流變交流 制動單元 驅動單元 檢測單元微處理單元等組成 逆變器與變頻器 電壓轉換DC201V DC12V 逆變器與變頻器 逆變器與變頻器 高壓控制盒 電動汽車高壓控制盒是指用于在電動汽車高壓電力系統(tǒng)的輸電 配電 電能轉換和消耗中起通斷 控制或保護等作用 耐壓等級在2000V以上的電氣單元 它位于電動汽車動力電池組與所有高壓電負載之間 圖6 5高壓控制盒結構1 圖6 6高壓控制盒結構2 高壓配線 高壓線纜 高壓元器件之間通過線纜傳遞電能 而這些線纜對操作者也必然存在高壓威脅 所以國際通用的標準是將這些高壓線纜用顏色鮮明的橙色外皮或者護套保護起來 不僅能起到良好的絕緣作用還有必要的警示效果如下圖所示 高壓配線 電動汽車上的高壓線纜 由幾段組成 例如北汽新能源汽車采用PDU的 整車共分為7段高壓線束 如下圖所示 包括連接動力電池到PDU之間的線纜 連接快充口到PDU之間的線束 連接慢充口到PDU之間的線束 連接PDU到空調壓縮機之間的線束 連接PDU到空調PTC之間的線束 連接PDU到電機控制器間的線束 連接電機控制器與電機的線纜 圖外部高壓線束及總成連接原理框圖 PDU電源分配單元 為滿足安全要求 純電動汽車高壓網(wǎng)絡區(qū)別于 低壓車載電網(wǎng)及民用電網(wǎng)的結構形式 實質上是一種 網(wǎng) 供電器與車身絕緣 用電器殼體與車身連接 相對于單個部件的安全接地 系統(tǒng)層面的安全接地作用更深一層 目的主要是為了保證等電位連接以及減少系統(tǒng)電磁干擾 在 系統(tǒng) 由于電源與車身沒有導通連接 所以即便正極對殼體漏電 殼體與車架連接 也不會形成回路 熔絲不會熔斷 也就不會被斷電 電動汽車的一個重要特點就是帶有高壓動力回路 為了防止因存在電勢差造成的觸電危險 在高壓組件的外殼或者可導電的外蓋等部件之間應該采用導線與車身支架相連的方式 以達到等電勢的效果 中華人民共和國國家標準 電動汽車安全要求第 部分規(guī)定 電位均衡通路中任何兩個可以被人同時觸碰到的外露可導電部分之間的電阻不超過 動力電池系統(tǒng) 動力電池系統(tǒng)組成部件 動力電池系統(tǒng)主要由動力電池模組電池管理系統(tǒng)動力電池箱輔助元器件等四部分組成 動力電池管理系統(tǒng) 1 電池模組由一個或多個單體電芯并聯(lián)再串聯(lián)成一個組合 稱電池模組 把每個電池組串聯(lián)起來形成動力電池總成 例如 3P91S即3個并聯(lián)組成一個單體 再由91個單體串聯(lián)成動力電池總成 其中P的含義是并聯(lián) S的含義是串聯(lián) 動力電池管理系統(tǒng) 2 電池管理系統(tǒng)BMS BatteryManagementSystem 電池管理系統(tǒng)BMS是電池的管理核心 它的作用 功能及組成如下表3 1所示 動力電池管理系統(tǒng) 動力電池管理系統(tǒng)具有保障安全 延長壽命 估算剩余電量等重要功能 是動力和儲能電池組中不可或缺的重要部件 1 電池管理系統(tǒng)的基本組成及功能 電池管理系統(tǒng)由電池控制單元 主 輔充電器 熱管理系統(tǒng) SOC估計 電池警報裝置 模塊傳感裝置 安全模塊構成 電池管理系統(tǒng)組成圖 動力電池管理系統(tǒng) 1 電池管理系統(tǒng)的基本組成及功能 電池管理系統(tǒng)功能示意圖 電池管理系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集 電池狀態(tài)估計 能量管理 熱管理 安全管理和通信功能等 如圖所示 動力電池管理系統(tǒng) 2 電池管理系統(tǒng)關鍵技術 電池管理系統(tǒng)關鍵技術 電池荷電狀態(tài) SOC 估計 電池安全技術 電池熱管理技術 電池均衡技術 3 輔助元器件 1 預充繼電器與電阻 預充流程 在充 放電初期閉合預充繼電器 串進預充電阻對外部容性負載進行預充電 預充完成后斷開預充繼電器 BMS控制預充繼電器閉合或斷開 放電模式低電壓 小電流給各控制器電容充電 電容兩端電壓接近電池總電壓時 閉合總正極繼電器 充電模式給各單體電芯進行預充電 確定單體電芯無短路后閉合總正極繼電器 圖3 5動力電池內的預充系統(tǒng) 2 電流傳感器與保險 電流傳感器 監(jiān)測充 放電電流的大小 保險防止能量回收過壓過流或放電過流 圖3 6分流電阻式電流傳感器及保險 3 加熱繼電器與保險 充電過程當電芯溫度低于設定值 BMS控制加熱繼電器閉合 通過加熱保險接通加熱膜電路 圖3 7加熱繼電器與保險 4 繼電器集成器 PRA 圖3 8繼電器集成器 5 維修開關 圖3 9維修開關 3 1 3動力電池相關術語及性能指標 了解 動力電池系統(tǒng)檢查 1 基礎電池模塊電池電壓及溫度檢查 圖3 10電芯電壓檢測接點 幾個單個電芯并聯(lián)后 大容量電芯單個 形成基礎模塊 基礎模塊再串聯(lián)形成便于在電池包內布置的模組 每個模組編上序號 每個模組內的基礎模塊也都有自己的序號 即n模組xx號電池 電芯電壓檢測用電阻陣列取電芯電壓值 各個模組內電池基礎模塊正負極分別引出檢測線 集中成低壓檢測線束 送到電壓采集從控盒對應的接插件上 然后分別引導電芯電壓檢測電阻矩陣的對應電阻上 由控制板上的測量電路按順序接通檢測電阻 這樣在檢測電阻上就可以取出某個電芯的電壓值 圖3 10電芯電壓檢測接點 電池溫度檢測 電池溫度檢測一般在電池模組上安置溫度傳感器檢查 溫度傳感器安置在模組的接線柱附近 溫度傳感器的測量引線分別送到從控盒的接插件對應PIN腳上 由從控盒內電路測量處理 并經內部CAN線送到主控盒電路上處理 溫度信號對于電池的熱保護 對于高低溫加熱或冷卻控制是十分重要的因素 2 動力電池母線繼電器開閉狀態(tài)檢測與高壓回路絕緣檢測 圖3 11動力電池上下電過程原理圖 鑰匙置ON位 動力電池負極繼電器閉合 全車高壓系統(tǒng)各個控制器初始化 自檢 完成后CAN線通報 動力電池對內部電芯電壓和溫度檢查合格 母線絕緣檢測合格 動力電池主控盒接通予充繼電器 予充繼電器與預充電阻串聯(lián) 然后與正極繼電器并聯(lián) 動力電池為外部負載所有電容器充電 當充電電壓與動力電池電壓差值小于5V時認為予充結束 控制閉合主正繼電器 對外負載上電 主正閉合10mS后 予充繼電器斷開 儀表屏幕顯示READY 上電結束 當啟動鑰匙置Off檔位 動力電池主控盒控制主正繼電器和主負繼電器斷開 全車高壓下電 圖3 11中V1檢測的是動力電池串連后的總電壓 當維修開關MSD插入良好 或者沒有配置維修開關 V1可以測出總電壓 也就是說V1電壓值可以判斷動力電池串聯(lián)回路的電聯(lián)接是否完好 V2檢測的是予充電阻之后的電壓 予充繼電器閉合后高壓回路接通 V2電壓隨著電容器充電迅速上升 當V2與V1差值小于5V時 判定為預充電結束 閉合主正繼電器 當預充電時間超過設定時間 系統(tǒng)判斷并記錄預充電超時故障 正極母線繼電器和預充電繼電器閉合時間會重疊10mS 保證對外供電流暢 如果V2與V1電壓相等 預充電繼電器判定已經斷開 或因故障沒有按要求閉合 負極繼電器閉合后 主正繼電器和預充電繼電器都沒有閉合 V3電壓為零伏 當預充電繼電器閉合 主正繼電器斷開 V3電壓等于V2電壓 當主正繼電器閉合后 V3電壓等于V1電壓 由V V2 V3電壓值的比較就可以判斷各個繼電器觸點是否按要求正確開閉 2 高壓回路絕緣狀況檢測 圖3 12高壓回路絕緣檢測與繼電器開閉狀態(tài)檢測控制盒 高壓回路絕緣狀況檢測點 設置在正極母線和負極母線接觸器主觸點處 動力電池金屬底殼與車身搭鐵良好 通過檢測高圧回路正負母線對車輛底盤的絕緣電阻來反映高壓電氣系統(tǒng)的絕緣性能 絕緣電阻是反映電池用電安全的重要方面 根據(jù)人體所能承受的電壓范圍 當監(jiān)測到絕緣電阻小于500 V時 電池管理系統(tǒng)即對駕乘人員做出安全警告或做出切斷高壓繼電器動作 3 動力電池母線電流與電壓檢測 動力電池母線電流檢測一般有兩種方法 一種是在電池高壓回路串聯(lián)檢測電流傳感器 圖3 16 另一種是用霍爾電流傳感器套在高壓母線上 檢測的電流信號送到控制盒 圖3 17 圖3 16串聯(lián)在主回路內的電流傳感器 圖3 17套裝在母線上的霍爾電流傳感器 新能源汽車維修的注意事項 1 1電工技術安全規(guī)程為了讓用戶 維修和服務站人員以及技術救援和醫(yī)療救援人員盡可能遠離高壓設備可能帶來的危險 維修場地和車上設置了很多警示和提示標簽 警示電壓危險 請參見使用說明 警示勿觸及導電部件 新能源汽車維修的注意事項 1 高壓系統(tǒng)部件警示標簽帶有D字樣的警示標簽表示有高壓部件或者高壓導電部件 警示勿觸及導電部件 警示電壓危險 請參見使用說明 新能源汽車維修的注意事項 高壓部件標簽總是以英語和所屬國語言的形式貼在高壓蓄電池或高壓部件的上面 新能源汽車維修的注意事項 每個高電壓組件的殼體上都帶有一個標記 售后服務人員或車主可以通過標記很直觀地看出高電壓可能帶來的危險 新能源汽車維修的注意事項 2 車間警示標簽和設備高壓蓄電池和功率控制電子裝置使用分離盒這些檢測適配器來檢查 新能源汽車維修的注意事項 在開始檢修混合動力車前 必須要保證工作地點的安全 因此必須把這個混合動力警告牌放在車內容易看到的地方 以提醒人們注意高電壓的危險性 必須這樣做 相關的說明可通過故障導航來查找 新能源汽車維修的注意事項 在開始檢修混合動力車前 必須要保證工作地點的安全 因此必須把這個安全警示牌放在車內容易看到的地方 以提醒人們 切勿接通 正在檢修 新能源汽車維修的注意事項 如果高壓蓄電池的起動能力不足了 組合儀表上有顯示 那么請用12V充電器 通過一個非常小的電流產生一個500V 最高可達1000V 的測量電壓 供電是通過USB2 0接頭獲得的 用測量盒借助于某個測量適配器來測量停電 無電壓 狀態(tài) 另外 還可用它來確定絕緣電阻 新能源汽車維修的注意事項 3 車輛標識和工作區(qū)安全 新能源汽車維修的注意事項 4 高電壓技師獲得國家安監(jiān)局電工作業(yè)資格 經銷商內部可以執(zhí)行車輛高電壓系統(tǒng)維修工作的機電維修人員 混合動力汽車及其它高電壓系統(tǒng)維修的資格培訓 電動車 燃料電池車 高壓電技師必須參加考試并獲得資格證書 必須注意 只能在高壓系統(tǒng)已斷電的情況下來對其進行檢修 請留意國家具體的法律規(guī)定 新能源汽車維修的注意事項 5 在檢修高壓系統(tǒng)時 必須注意什么 所有橙色的線均帶高壓 可能危及生命 不得將噴水軟管和高壓清洗裝置直接對準高壓部件 高壓接頭上不可使用機油 潤滑脂和觸點清洗劑等 在高壓導電部件附近進行檢修工作時 必須先讓系統(tǒng)斷電 在進行焊接 用切削工具加工以及用尖銳工具進行操作時 必須先讓系統(tǒng)斷電 所有松開了的高壓接頭必須嚴防進水和污物 新能源汽車維修的注意事項 6 檢查混合動力汽車的注意事項 動力電池組的額定電壓為201 6V 發(fā)電機和電動機發(fā)出 或使用 的電壓為500V 在電路系統(tǒng)中 高壓電路的線束和連接器都為橙色 而且蓄電池等高壓零件都貼有 高壓 的警示標志 注意不要觸碰這些配線 在檢修過程中一定要嚴格按照正確的操作步驟操作 新能源汽車維修的注意事項 在檢修過程中 如安裝或拆卸零部件 對車輛進行檢查等 必須注意以下幾點 1 對高壓系統(tǒng)進行操作時首先應將車輛電源開關關閉 2 戴好絕緣手套 戴絕緣手套前一定要先檢查手套 不能有破損 哪怕針眼大的破損也不行 不能有裂紋 不能有老化的跡象 也不能是濕的 新能源汽車維修的注意事項 3 將輔助蓄電池的負極電纜斷開 在此之前應先查看故障碼 有必要的話將故障碼保存或記錄下來 因為與傳統(tǒng)內燃機汽車一樣 斷開蓄電池負極 電纜故障碼將被清除 4 拆下檢修塞 并將檢修塞放在衣袋里妥善保管 這樣可以避免其他人員誤將檢修塞裝回原處 造成意外 5 拆下檢修塞后不要操作電源開關 否則可能損壞混合動力ECU 新能源汽車維修的注意事項 5 拆下檢修塞后不要操作電源開關 否則可能損壞混合動力ECU 6 拆下檢修塞 至少將車輛放置5min后再進行其他操作 因為至少需要5min的時間對變頻器內的高壓電容器進行放電 7 在進行高壓系統(tǒng)作業(yè)時 應在醒目的地方擺放警告標志 以提醒他人注意安全 新能源汽車維修的注意事項 8 不要隨身攜帶任何金屬物體或其他導電體 以免不小心掉落引起線路短路 9 拆下高壓配線后應立刻用絕緣膠帶將其包好 保證其完全絕緣 10 一定要按規(guī)定扭矩將高壓螺釘端子擰緊 扭矩過大或過小都有可能導致故障 11 完成對高壓系統(tǒng)的操作后 在重新安裝檢修塞前 應再次確認在工作平臺周圍沒遺留任何零件或工具 并確認高壓端子已擰緊 連接器已插好 新能源汽車維修的注意事項 7 高電壓系統(tǒng)斷電將高電壓安全插頭的把手垂直向上翻折 這樣可使高電壓安全插頭上部相對于下部的保險絲移動 新能源汽車維修的注意事項 將整個高電壓安全插頭向后推 進行這步工作時 高電壓接觸監(jiān)控電路已斷開 新能源汽車維修的注意事項 推動高電壓安全插頭時可看到開口內有一個十字槽螺栓 序號1 新能源汽車維修的注意事項 必須松開該十字槽螺栓 但將其留在高電壓安全插頭內 新能源汽車維修的注意事項 通過拉動高電壓安全插頭上的把手將其從蓄電池內整個取出 包括保險絲 這樣可以中斷蓄電池電解槽的串聯(lián)連接 新能源汽車維修的注意事項 將高電壓安全插頭旋轉180 后按相反方式 使把手向下 重新安裝 新能源汽車維修的注意事項 因此 拉手占用了保險絲的位置 拉手采用塑料材質 具有絕緣特性 這樣還可防止導電物體進入保險絲支座內 新能源汽車維修的注意事項 將鎖弓穿入高電壓安全插頭上的開口和一個固定環(huán)內 鎖好弓形鎖 序號1 拔出鑰匙并在工作期間小心保管 不允許其他任何人接觸鑰匙 因為可能會使高電壓系統(tǒng)重新進入運行狀態(tài) 新能源汽車維修的注意事項 當斷開檢修塞時 必須戴上絕緣手套以防止電擊 新能源汽車維修的注意事項 不通過測試儀或診斷系統(tǒng)確定是否斷電 而是由高電壓組件測量自身電壓并通過總線信號向組合儀表發(fā)送測量結果 只有當組合儀表從所有相關高電壓組件處均接收到斷電信號時 才會發(fā)出檢查控制信息顯示斷電狀態(tài) 新能源汽車維修的注意事項 為了在保養(yǎng)時防止高壓裝置再次合閘接通 保養(yǎng)插頭用這個帶掛鎖的塑料蓋給上鎖鎖住了 這樣做是遵守了檢修電氣裝置時的第二點安全規(guī)程 嚴防設備重新合閘 新能源汽車維修的注意事項 拔下了保養(yǎng)插頭 新能源汽車維修的注意事項 8 萬用表萬用表是三用表的約定俗成叫法 所謂三用一般指測電阻 交直流電流 但是一般指針式表只能測直流電流 而數(shù)字式表交直流