《電動汽車高壓安全及防護》課件-第4章

實訓項目四

混合動力汽車高壓部件任務(wù)一混合動力汽車高壓部件的組成任務(wù)二混合動力汽車高壓部件的作用及安裝位置技能訓練技能訓練項目小結(jié)

本項目需要完成的任務(wù)涉及以下內(nèi)容：

(1)混合動力汽車高壓部件的布置。

(2)混合動力汽車各高壓部件的組成及作用。

(3)混合動力汽車各高壓部件的識別。

知識目標

(1)能夠正確說出混合動力汽車上的高壓部件。

(2)能夠描述各高壓部件的作用及安裝位置。

能力目標

(1)能夠在實車上找到高壓部件，并說出名稱。

(2)能夠敘述找到的高壓部件的作用。

任務(wù)一混合動力汽車高壓部件的組成

一、混合動力電動汽車的高壓組成混合動力電動汽車的高壓部件有動力電池模組、車載充電器、交流充電口、高壓配電箱、維修開關(guān)、驅(qū)動電機控制器與DC總成、電動壓縮機、PTC加熱器、空調(diào)配電盒及直流母線等，它們大都被布置在車輛的前機艙和行李艙。典型混合動力電動汽車高壓部件布置如圖4-1所示，該圖為比亞迪秦混合動力電動汽車的高壓部件布置圖。

圖4-1比亞迪秦混合動力電動汽車的高壓部件布置圖

二、混合動力系統(tǒng)的類型

1.混合動力汽車的分類

混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)如圖4-2所示。根據(jù)混合動力驅(qū)動的聯(lián)結(jié)方式不同，一般把混合動力汽車分為三類。

圖4-2混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)

1)串聯(lián)式混合動力汽車

串聯(lián)式混合動力汽車(SHEV)是指由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機等三大動力總成用串聯(lián)方式組成了HEV的動力系統(tǒng)。

2)并聯(lián)式混合動力汽車

并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV)的發(fā)動機和發(fā)電機都是動力總成，兩大動力總成的功率可以互相疊加輸出，也可以單獨輸出。

3)混動式混合動力汽車

混動式混合動力汽車(PSHEV)是綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)而組成的電動汽車，其主要由發(fā)動機、電動/發(fā)電機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。

2.混合動力系統(tǒng)的分類

混合動力乘用汽車和混合動力城市客車分別如圖4-3與圖4-4所示。根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類。

圖4-3混合動力乘用汽車

圖4-4混合動力城市客車

1)微混合動力系統(tǒng)

從嚴格意義上來講，這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，原因是它的電機并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。

2)輕混合動力系統(tǒng)

輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機控制發(fā)動機的起動和停止，還能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

(1)在減速和制動工況下，對部分能量進行吸收。

(2)在行駛過程中，發(fā)動機等速運轉(zhuǎn)，發(fā)動機產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機的充電需求之間進行調(diào)節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)電混合度一般在20%以下。

3)中混合動力系統(tǒng)

中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機。

4)完全混合動力系統(tǒng)

完全混合動力系統(tǒng)(也稱為重度混合動力系統(tǒng))采用了272?V～650?V的高壓起動電機，其混合程度更高。

三、混合動力電動汽車控制策略

相比于常規(guī)的內(nèi)燃機汽車和純電動汽車，混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)增加了整車能量管理和綜合控制系統(tǒng)，參見圖4-5。

圖4-5混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)的組成

任務(wù)二混合動力汽車高壓部件的作用及安裝位置

一、動力電池混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)的組成如圖4-6所示。?；旌蟿恿﹄妱悠嚲哂袃商仔铍姵叵到y(tǒng)：一套為12?V直流低壓蓄電池，它主要是為車常規(guī)的低壓用電電器提供電源；另一套為高電壓直流蓄電池系統(tǒng)，它包括高壓動力電池、電池管理系統(tǒng)和漏電傳感器，對高壓動力電池組進行監(jiān)測管理和提供安全保護。

圖4-6混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)的組成

1.磷酸鐵鋰動力電池

目前采用磷酸鐵鋰電池作為動力電池的混合動力汽車，該電池可以為車載的驅(qū)動電機提供最佳的電力。

比亞迪秦采用的磷酸鐵鋰動力電池被安裝在后排座椅與行李艙之間，如圖4-7所示。

圖4-7比亞迪秦混合動力汽車動力電池安裝位置

圖4-8所示為比亞迪秦混合動力汽車的動力電池包總成及單體電池模組，其組成及參數(shù)介紹如下。圖4-8比亞迪秦動力電池包總成及單體電池模組結(jié)構(gòu)

2.磷酸鐵鋰電池組的組成

1)動力電池模組

動力電池模組一般為分10個模組，共152個單體動力電池。其中有：

(1)動力電池串聯(lián)線。

(2)動力電池采樣線。

(3)電池信息采集器。

(4)接觸器、熔斷器。

(5)動力電池模組(電池包)護板。

(6)安裝支架。

圖4-9所示為比亞迪秦動力動力電池模組結(jié)構(gòu)。

圖4-9比亞迪秦動力電池模組結(jié)構(gòu)

2)磷酸鐵鋰電池包的參數(shù)

(1)每個單體為3.3?V。

(2)電池包的標稱電壓為501.6?V。

(3)標稱容量為26?A·h。

(4)一次充電13?kW·h。

電池包高壓線纜如圖4-10所示，動力電池包高壓線纜(束)為橙色，正極線纜兩端頭有紅色標識，負極線纜兩端頭為黑色標識，便于區(qū)分和識別的長、短串聯(lián)線束。圖4-10電池包高壓線纜

電池包采樣線纜(束)如圖4-11所示，動力電池采樣線的主要功能是用來連接電池管理控制器和電池信息采樣器，實現(xiàn)兩者之間的通信及信息交換。圖4-11電池包采樣線纜

3.動力電池管理系統(tǒng)

動力電池管理系統(tǒng)，除具備基本的電池能量管理、電池熱管理功能外，還具有電池單體自動均衡功能。在整車運行過程中，動力電池管理系統(tǒng)監(jiān)控整個電池組的單體性能參數(shù)，通過電池均衡功能達到及時、自動維護的目的，極大地減少了動力電池維護的時間成本，延長電池的使用壽命，提升各階段運行的性能。比亞迪秦電池管理控制器(BMS)如圖4-12所示，采用分布式電池管理系統(tǒng)，位于行李艙車身右C柱內(nèi)板后段。

圖4-12比亞迪秦電池管理控制器

比亞迪秦電池管理系統(tǒng)由1個電池管理控制器(BMS)、10個電池信息采集器(BIC)及1套動力電池采樣線組成。其中，10個電池信息采集器(BIC)分別位于10個動力電池模組的前端，如圖4-13所示。

圖4-13電池信息采集器安裝位置

電池管理控制器(BMS)的外觀結(jié)構(gòu)圖如圖4-14所示圖4-14電池管理控制器的外觀結(jié)構(gòu)圖

二、漏電傳感器

漏電傳感器主要監(jiān)測與動力電池輸出相連的負極母線與車身底盤之間的絕緣電阻。

漏電傳感器及安裝位置如圖4-15所示。圖中漏電傳感器位于車身后圍擱物板前加強橫梁上。

圖4-15漏電傳感器及安裝位置

三、車載充電器

車載充電器及外觀結(jié)構(gòu)分別如圖4-16和圖4-17所示。圖4-16車載充電器

圖4-17車載充電器外觀結(jié)構(gòu)

四、高壓配電箱

混合動力汽車的高壓配電箱，一般被安裝在行李艙電池包支架右上方。比亞迪秦混合動力汽車高壓配電箱安裝位置如圖4-18所示。

圖4-18比亞迪秦高壓配電箱安裝位置

高壓配電箱的作用是將電池包的高壓直流電分配給整車的高壓電氣使用。其上游是電池包，下游是驅(qū)動電機控制器及DC/DC轉(zhuǎn)換器、PTC加熱器、電動壓縮機、漏電傳感器。高壓配電箱也將車載充電器的高壓直流電分配給電池包。高壓配電箱外部有高壓端子、低壓線束、漏電傳感器檢測線、空調(diào)熔斷器、車充電器熔斷器、高壓端子連接孔等。其外部結(jié)構(gòu)及高壓端子插接件孔外觀分別如圖4-19和圖4-20所示。

圖4-19高壓配電箱外部結(jié)構(gòu)

圖4-20高壓配電箱外部高壓端子插接件孔

高壓配電箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-21所示，其中有接觸器、熔斷器、霍爾電流傳感器等部件。圖4-21高壓配電箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

五、維修開關(guān)

維修開關(guān)連接動力電池的一個正極和一個負極。維修開關(guān)是電動車輛中一個常用的手動操作設(shè)備，位于電池包總成上方的左上角，如圖4-22所示。圖4-22維修開關(guān)位置

維修開關(guān)在正常狀態(tài)時，手柄處于水平位置；需要拔出時，應(yīng)先戴好絕緣安全防護手套，將手柄旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，再向上拔出；需要插上時，應(yīng)先沿豎直方向用力向下插入，再將手柄旋轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)，如圖4-23所示。圖4-23維修開關(guān)拔出、閉合鎖止狀態(tài)

六、交流充電口

交流充電口又稱為慢充口，位于行李艙后門正中部，如圖4-24所示。圖4-24交流充電口及開蓋鈕

交流充電口外殼材料為熱塑性塑料(阻燃等級為UL94V-04)，密封件為橡膠或硅膠，充電口材料阻燃、環(huán)保、耐磨、耐候、耐沖擊、高抗油、抗紫外線；內(nèi)部金屬插針為銅合金(表面鍍銀+頂部熱塑性塑料)，該金屬針腳周圍塑料上鑄有相應(yīng)的字母標識(或標記)。交流充電口結(jié)構(gòu)及針腳字目標識如圖4-25所示。

圖4-25交流充電口結(jié)構(gòu)及針腳字目標識

七、高壓電纜

高壓電纜用于連接動力電池與每個高壓負載，由高壓電纜將動力電池的電能輸送到每個高壓負載中，保障負載動力輸送的穩(wěn)定性。高壓電纜均為橙色線纜，如圖4-26所示。

圖4-26高壓電纜

整車高壓線束布置如圖4-27所示。其中有：①電池包正、負極線；②電池包串聯(lián)線Ⅰ、Ⅱ；③高壓配電箱；④交流充電口；⑤電池管理控制器；⑥驅(qū)動電機控制器直流母線(如小線總成)；⑦空調(diào)高壓線；⑧PTC小線；⑨車載充電器小線；⑩維修開關(guān)；11漏電傳感器及其他零部件等。高壓線束為橙色。

圖4-27整車高壓線束布置結(jié)構(gòu)圖

八、驅(qū)動電機控制器及DC總成

機電控的主要部件是驅(qū)動電機控制器總成。驅(qū)動電機控制器是混合動力汽車整車動力控制的大腦，結(jié)合動力電池的當前能力，實時響應(yīng)用戶的駕駛需求，分配發(fā)動機和驅(qū)動電機動力總成輸出的轉(zhuǎn)矩與功率，使整車動力性和經(jīng)濟性達到完美平衡。驅(qū)動電機控制器及DC總成的位置如圖4-28所示。

圖4-28驅(qū)動電機控制器及DC總成的位置

驅(qū)動電機控制器及DC總成如圖4-29(a)～(c)所示。電機控制器總成周圍有信號接插件插孔，如12?V電源線、CAN線、擋位、節(jié)氣門、制動控制線、旋變和電機過溫信號線、預(yù)充滿信號線、兩根三相線接插件等，其動力電池正/負極接插件，三根電機接插件，還有兩個水套接頭及其他周邊附件。

１圖4-29驅(qū)動電機控制器及DC總成

九、驅(qū)動電機

混合動力汽車一般采用高性能、大功率驅(qū)動電機，如圖4-30所示。圖4-30驅(qū)動電機及變速器

由圖4-30所示可知，電機設(shè)計在變速器上方，通過減速器的齒輪將動力傳遞到變速器。電機通過一組三相高壓線與電機控制器連接；電機上還有旋變溫度接插件，用來傳遞電機內(nèi)部定子線圈的溫度信號；電機冷卻液溫度傳感器接插件的低壓連接線束(纜)，將電機的溫度信號傳遞給冷卻控制單元進行管理。因此，電機內(nèi)部也鑄有水道，靠冷卻液來進行冷卻，其水道與發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的水道相通，由電機冷卻液的進/出水管進行循環(huán)流動，如圖4-31所示。

圖4-31電機的高壓線、低壓接插件及進/出水管

綜上所述，混合動力汽車驅(qū)動電機的特點如下：

(1)交流永磁同步電機。

(2)高密度、小型輕量化、高效率。

(3)高可靠性、高耐久性、強適應(yīng)性。

十、PTC加熱器

混合動力汽車一般采用兩套暖風形式，制熱一般采用發(fā)動機或PTC加熱器管道中冷卻液的余熱。

動力電池電量充足時，在純電模式狀態(tài)下是利用PTC加熱器取暖的。圖4-32所示為比亞迪秦的PTC加熱器外觀結(jié)構(gòu)，它主要是依靠動力電池對PTC熱電阻元件通電產(chǎn)生熱量，將冷卻液加熱，再利用鼓風機將冷空氣吹向采吸器芯體使其吸收熱量變成熱空氣，然后進入車室內(nèi)增加車室的溫度。

圖4-32比亞迪秦PTC加器外觀結(jié)構(gòu)圖

混合動力電動汽車在純電動模式行駛過程中，利用PTC加熱器采暖的方式，對整車采暖結(jié)構(gòu)改變較??；利用PTC電動水泵進行循環(huán)，該空調(diào)采暖系統(tǒng)可以在發(fā)動機不起動的情況下正常運行，滿足乘員的舒適性。PTC加熱器一般安裝于發(fā)動機艙右上側(cè)，圖4-33所示為比亞迪秦PTC加熱器的安裝位置。

圖4-33比亞迪秦PTC加熱器安裝位置

十一、電動空調(diào)壓縮機

混合動力電動汽車在純電動模式時采用電動空調(diào)壓縮機取代機械壓縮機，空調(diào)為電動空調(diào)，而對應(yīng)的采暖系統(tǒng)為PTC電加熱器采暖，能對駕駛艙迅速地進行制冷、制熱，控制溫度的高低。

電動空調(diào)壓縮機作為汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟，維持制冷劑在制冷系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動，吸入來自蒸發(fā)器的低溫低壓制冷劑蒸氣，接著壓縮制冷劑蒸氣使其壓力升高，并將制冷劑送入冷凝器。電動空調(diào)壓縮機也是制冷系統(tǒng)中低壓和高壓、低溫和高溫的界線。它被安裝于發(fā)動機的右側(cè)，并且在駕駛艙的機艙之間，靠皮帶和電池離合器驅(qū)動，如圖4-34所示。

圖4-34電動空調(diào)壓縮機的安裝位置

電動空調(diào)壓縮機上集成有壓縮機控制器。該壓縮機控制器將高壓直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電以驅(qū)動空調(diào)壓縮機。高壓電池組的直流電經(jīng)電池管理系統(tǒng)后，由電機控制器為空調(diào)壓縮機驅(qū)動電機供電，空調(diào)電機帶動壓縮機產(chǎn)生制冷效果。該控制器將電池管理系統(tǒng)送來的電池組電量信號以及室內(nèi)傳感器送來的溫度控制信號進行處理后，通過輸出端控制空調(diào)電機，從而通過驅(qū)動電機來控制壓縮機的功率和轉(zhuǎn)速。電動空調(diào)壓縮機的高/低壓線纜如圖4-35所示，電動壓縮機上布置有高壓線插頭和低壓線插頭，壓縮機本體上有制冷劑循環(huán)的進/出管路。

圖4-35電動空調(diào)壓縮機的高壓與低壓線纜

技能訓練

訓練一認識混合動力汽車高壓部件的組成及作用一、實訓目的(1)能夠正確說出混合動力汽車上高壓部件的名稱。(2)能夠正確描述混合動力汽車上各高壓部件的作用。二、實訓工作準備(1)查詢相關(guān)資料。(2)以小組為實訓單位組織完成。

三、實訓實施步驟

(1)閱讀教材，小組討論。

(2)完成本實訓學習高壓部件組成和作用的填寫。

四、實訓注意事項

(1)采用引導(dǎo)、啟發(fā)的方式指導(dǎo)學生完成工作任務(wù)。

(2)每個小組在規(guī)定的20?min內(nèi)完成實訓。

五、實訓總結(jié)

(1)總結(jié)本次課學生學習表現(xiàn)及在小組合作中的表現(xiàn)。

(2)各小組進行經(jīng)驗分享。

(3)知識目標檢驗。要求按照實訓完成效果進行考評，參見表4-1。

(4)實訓考核。要求按照實訓完成情況進行考核，參見表4-2。

訓練二認識混合動力汽車高壓部件的安裝位置及主要參數(shù)

一、實訓目的

(1)能夠在混合動力汽車上準確識別各高壓部件。

(2)能夠正確說出混合動力汽車各高壓部件的主要參數(shù)。

二、實訓工作準備

(1)高壓防護手套、機艙防護三件套。

(2)車輛：混合動力汽車及車鑰匙。

(3)擺放好安全標識或警示牌。

三、實訓技術(shù)要求與注意事項

(1)分析混合動力汽車高壓部件布置圖，明確需要識別的部件英文字母，查找相關(guān)資料及說明書，明確需要識別的部件安裝位置。

(2)做好實訓安全操作準備。如做好舉升、安全防護、安全提示、工具設(shè)備等準備工作。

(3)在整車實訓時需先拆除后排座椅、行李艙蓋及電池包后護板、機艙底部護板，便于查找和識別。

(4)