新能源汽车课件7.ppt

新能源汽车 复习 1 常见的动力电池有哪些 回忆一下它们的结构 2 蓄电池性能指标的检测方法 有哪些指标需要检测 3 蓄电池容量如何检测 学习目标 1 了解电动汽车的 高压 低压 电气系统2 了解动力电池的管理系统3 掌握动力电池系统的结构组成 高压侧 3 了解动力电池的检测项目及方法4 了解新能源汽车维修的注意事项 电动汽车高低压电气系统 电动汽车的电气组成系统主要包括低压电气系统高压电气系统整车网络化控制系统 电动汽车高低压电气系统 如图是一个典型的电动汽车高低压电路原理图 其中12V的低压电气系统有高压动力电池通过DC DC转换气为其充电 而高压动力电池系统通过车载充电器进行充电 电动汽车高压系统 高压系统 highvoltagepowersystem 是指电动汽车内部与动力电池直流母线相连或动力电池电源驱动的高压驱动零部件系统 主要包括但不限于 动力电池系统和 或高压配电系统 高压继电器 熔断器 电阻器 主开关等 电机及其控制器系统 电动压缩机总成 DC DC变换器 车载充电机 如果配置 和PTC加热器等 高压系统根据系统部件的集成情况可以分为分体式高压系统和集成式高压系统 电动汽车高压系统 分体式的高压系统 集成式高压系统1 集成式高压系统2 电动汽车高低压电气系统 如图为整车高压电气系统原理图 见资料 电动汽车高低压电气系统 电动汽车整车行驶过程中 一般由 直流 直流 转换器给整车低压系统供电 同时给低压蓄电池充电 基本不需要低压蓄电池向外输出电流 低压 电气系统的供电与低压蓄电池的充电是通过 以上的高压直流电转化而来的 因此把这个转化装置叫做 转换器 在新能源汽车上主要使用的是降压 转换器 逆变器与变频器 DC DC 直流 直流转换器 的作用有些类似于内燃机汽车上的发电机 图 而动力电源则取代了内燃机的功能 DC DC转换器在电动汽车电气系统中的位置 图DC DC 逆变器与变频器 DC DC转换器按输入电压的不同有 升压式转换器降压式转换器可分别工作于升压与降压二种状态的转换器 按控制方式不同可分为PWM PulseWidthModulated 脉冲调宽式PFM PulseFrequencyModulation 脉冲频率调变式 转换器转换器是将电网的交流电压转变为稳定的12V直流输出 而逆变器是将Adapter输出的12V直流电压转变为高频的高压交流电 两个部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制 PWM 技术 逆变器与变频器 变频器变频器是应用变频技术与微电子技术 通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备 变频器主要由整流 交流变直流 滤波 逆变 直流变交流 制动单元 驱动单元 检测单元微处理单元等组成 逆变器与变频器 电压转换DC201V DC12V 逆变器与变频器 逆变器与变频器 高压控制盒 电动汽车高压控制盒是指用于在电动汽车高压电力系统的输电 配电 电能转换和消耗中起通断 控制或保护等作用 耐压等级在2000V以上的电气单元 它位于电动汽车动力电池组与所有高压电负载之间 图6 5高压控制盒结构1 图6 6高压控制盒结构2 高压配线 高压线缆 高压元器件之间通过线缆传递电能 而这些线缆对操作者也必然存在高压威胁 所以国际通用的标准是将这些高压线缆用颜色鲜明的橙色外皮或者护套保护起来 不仅能起到良好的绝缘作用还有必要的警示效果如下图所示 高压配线 电动汽车上的高压线缆 由几段组成 例如北汽新能源汽车采用PDU的 整车共分为7段高压线束 如下图所示 包括连接动力电池到PDU之间的线缆 连接快充口到PDU之间的线束 连接慢充口到PDU之间的线束 连接PDU到空调压缩机之间的线束 连接PDU到空调PTC之间的线束 连接PDU到电机控制器间的线束 连接电机控制器与电机的线缆 图外部高压线束及总成连接原理框图 PDU电源分配单元 为满足安全要求 纯电动汽车高压网络区别于 低压车载电网及民用电网的结构形式 实质上是一种 网 供电器与车身绝缘 用电器壳体与车身连接 相对于单个部件的安全接地 系统层面的安全接地作用更深一层 目的主要是为了保证等电位连接以及减少系统电磁干扰 在 系统 由于电源与车身没有导通连接 所以即便正极对壳体漏电 壳体与车架连接 也不会形成回路 熔丝不会熔断 也就不会被断电 电动汽车的一个重要特点就是带有高压动力回路 为了防止因存在电势差造成的触电危险 在高压组件的外壳或者可导电的外盖等部件之间应该采用导线与车身支架相连的方式 以达到等电势的效果 中华人民共和国国家标准 电动汽车安全要求第 部分规定 电位均衡通路中任何两个可以被人同时触碰到的外露可导电部分之间的电阻不超过 动力电池系统 动力电池系统组成部件 动力电池系统主要由动力电池模组电池管理系统动力电池箱辅助元器件等四部分组成 动力电池管理系统 1 电池模组由一个或多个单体电芯并联再串联成一个组合 称电池模组 把每个电池组串联起来形成动力电池总成 例如 3P91S即3个并联组成一个单体 再由91个单体串联成动力电池总成 其中P的含义是并联 S的含义是串联 动力电池管理系统 2 电池管理系统BMS BatteryManagementSystem 电池管理系统BMS是电池的管理核心 它的作用 功能及组成如下表3 1所示 动力电池管理系统 动力电池管理系统具有保障安全 延长寿命 估算剩余电量等重要功能 是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件 1 电池管理系统的基本组成及功能 电池管理系统由电池控制单元 主 辅充电器 热管理系统 SOC估计 电池警报装置 模块传感装置 安全模块构成 电池管理系统组成图 动力电池管理系统 1 电池管理系统的基本组成及功能 电池管理系统功能示意图 电池管理系统的主要功能包括数据采集 电池状态估计 能量管理 热管理 安全管理和通信功能等 如图所示 动力电池管理系统 2 电池管理系统关键技术 电池管理系统关键技术 电池荷电状态 SOC 估计 电池安全技术 电池热管理技术 电池均衡技术 3 辅助元器件 1 预充继电器与电阻 预充流程 在充 放电初期闭合预充继电器 串进预充电阻对外部容性负载进行预充电 预充完成后断开预充继电器 BMS控制预充继电器闭合或断开 放电模式低电压 小电流给各控制器电容充电 电容两端电压接近电池总电压时 闭合总正极继电器 充电模式给各单体电芯进行预充电 确定单体电芯无短路后闭合总正极继电器 图3 5动力电池内的预充系统 2 电流传感器与保险 电流传感器 监测充 放电电流的大小 保险防止能量回收过压过流或放电过流 图3 6分流电阻式电流传感器及保险 3 加热继电器与保险 充电过程当电芯温度低于设定值 BMS控制加热继电器闭合 通过加热保险接通加热膜电路 图3 7加热继电器与保险 4 继电器集成器 PRA 图3 8继电器集成器 5 维修开关 图3 9维修开关 3 1 3动力电池相关术语及性能指标 了解 动力电池系统检查 1 基础电池模块电池电压及温度检查 图3 10电芯电压检测接点 几个单个电芯并联后 大容量电芯单个 形成基础模块 基础模块再串联形成便于在电池包内布置的模组 每个模组编上序号 每个模组内的基础模块也都有自己的序号 即n模组xx号电池 电芯电压检测用电阻阵列取电芯电压值 各个模组内电池基础模块正负极分别引出检测线 集中成低压检测线束 送到电压采集从控盒对应的接插件上 然后分别引导电芯电压检测电阻矩阵的对应电阻上 由控制板上的测量电路按顺序接通检测电阻 这样在检测电阻上就可以取出某个电芯的电压值 图3 10电芯电压检测接点 电池温度检测 电池温度检测一般在电池模组上安置温度传感器检查 温度传感器安置在模组的接线柱附近 温度传感器的测量引线分别送到从控盒的接插件对应PIN脚上 由从控盒内电路测量处理 并经内部CAN线送到主控盒电路上处理 温度信号对于电池的热保护 对于高低温加热或冷却控制是十分重要的因素 2 动力电池母线继电器开闭状态检测与高压回路绝缘检测 图3 11动力电池上下电过程原理图 钥匙置ON位 动力电池负极继电器闭合 全车高压系统各个控制器初始化 自检 完成后CAN线通报 动力电池对内部电芯电压和温度检查合格 母线绝缘检测合格 动力电池主控盒接通予充继电器 予充继电器与预充电阻串联 然后与正极继电器并联 动力电池为外部负载所有电容器充电 当充电电压与动力电池电压差值小于5V时认为予充结束 控制闭合主正继电器 对外负载上电 主正闭合10mS后 予充继电器断开 仪表屏幕显示READY 上电结束 当启动钥匙置Off档位 动力电池主控盒控制主正继电器和主负继电器断开 全车高压下电 图3 11中V1检测的是动力电池串连后的总电压 当维修开关MSD插入良好 或者没有配置维修开关 V1可以测出总电压 也就是说V1电压值可以判断动力电池串联回路的电联接是否完好 V2检测的是予充电阻之后的电压 予充继电器闭合后高压回路接通 V2电压随着电容器充电迅速上升 当V2与V1差值小于5V时 判定为预充电结束 闭合主正继电器 当预充电时间超过设定时间 系统判断并记录预充电超时故障 正极母线继电器和预充电继电器闭合时间会重叠10mS 保证对外供电流畅 如果V2与V1电压相等 预充电继电器判定已经断开 或因故障没有按要求闭合 负极继电器闭合后 主正继电器和预充电继电器都没有闭合 V3电压为零伏 当预充电继电器闭合 主正继电器断开 V3电压等于V2电压 当主正继电器闭合后 V3电压等于V1电压 由V V2 V3电压值的比较就可以判断各个继电器触点是否按要求正确开闭 2 高压回路绝缘状况检测 图3 12高压回路绝缘检测与继电器开闭状态检测控制盒 高压回路绝缘状况检测点 设置在正极母线和负极母线接触器主触点处 动力电池金属底壳与车身搭铁良好 通过检测高圧回路正负母线对车辆底盘的绝缘电阻来反映高压电气系统的绝缘性能 绝缘电阻是反映电池用电安全的重要方面 根据人体所能承受的电压范围 当监测到绝缘电阻小于500 V时 电池管理系统即对驾乘人员做出安全警告或做出切断高压继电器动作 3 动力电池母线电流与电压检测 动力电池母线电流检测一般有两种方法 一种是在电池高压回路串联检测电流传感器 图3 16 另一种是用霍尔电流传感器套在高压母线上 检测的电流信号送到控制盒 图3 17 图3 16串联在主回路内的电流传感器 图3 17套装在母线上的霍尔电流传感器 新能源汽车维修的注意事项 1 1电工技术安全规程为了让用户 维修和服务站人员以及技术救援和医疗救援人员尽可能远离高压设备可能带来的危险 维修场地和车上设置了很多警示和提示标签 警示电压危险 请参见使用说明 警示勿触及导电部件 新能源汽车维修的注意事项 1 高压系统部件警示标签带有D字样的警示标签表示有高压部件或者高压导电部件 警示勿触及导电部件 警示电压危险 请参见使用说明 新能源汽车维修的注意事项 高压部件标签总是以英语和所属国语言的形式贴在高压蓄电池或高压部件的上面 新能源汽车维修的注意事项 每个高电压组件的壳体上都带有一个标记 售后服务人员或车主可以通过标记很直观地看出高电压可能带来的危险 新能源汽车维修的注意事项 2 车间警示标签和设备高压蓄电池和功率控制电子装置使用分离盒这些检测适配器来检查 新能源汽车维修的注意事项 在开始检修混合动力车前 必须要保证工作地点的安全 因此必须把这个混合动力警告牌放在车内容易看到的地方 以提醒人们注意高电压的危险性 必须这样做 相关的说明可通过故障导航来查找 新能源汽车维修的注意事项 在开始检修混合动力车前 必须要保证工作地点的安全 因此必须把这个安全警示牌放在车内容易看到的地方 以提醒人们 切勿接通 正在检修 新能源汽车维修的注意事项 如果高压蓄电池的起动能力不足了 组合仪表上有显示 那么请用12V充电器 通过一个非常小的电流产生一个500V 最高可达1000V 的测量电压 供电是通过USB2 0接头获得的 用测量盒借助于某个测量适配器来测量停电 无电压 状态 另外 还可用它来确定绝缘电阻 新能源汽车维修的注意事项 3 车辆标识和工作区安全 新能源汽车维修的注意事项 4 高电压技师获得国家安监局电工作业资格 经销商内部可以执行车辆高电压系统维修工作的机电维修人员 混合动力汽车及其它高电压系统维修的资格培训 电动车 燃料电池车 高压电技师必须参加考试并获得资格证书 必须注意 只能在高压系统已断电的情况下来对其进行检修 请留意国家具体的法律规定 新能源汽车维修的注意事项 5 在检修高压系统时 必须注意什么 所有橙色的线均带高压 可能危及生命 不得将喷水软管和高压清洗装置直接对准高压部件 高压接头上不可使用机油 润滑脂和触点清洗剂等 在高压导电部件附近进行检修工作时 必须先让系统断电 在进行焊接 用切削工具加工以及用尖锐工具进行操作时 必须先让系统断电 所有松开了的高压接头必须严防进水和污物 新能源汽车维修的注意事项 6 检查混合动力汽车的注意事项 动力电池组的额定电压为201 6V 发电机和电动机发出 或使用 的电压为500V 在电路系统中 高压电路的线束和连接器都为橙色 而且蓄电池等高压零件都贴有 高压 的警示标志 注意不要触碰这些配线 在检修过程中一定要严格按照正确的操作步骤操作 新能源汽车维修的注意事项 在检修过程中 如安装或拆卸零部件 对车辆进行检查等 必须注意以下几点 1 对高压系统进行操作时首先应将车辆电源开关关闭 2 戴好绝缘手套 戴绝缘手套前一定要先检查手套 不能有破损 哪怕针眼大的破损也不行 不能有裂纹 不能有老化的迹象 也不能是湿的 新能源汽车维修的注意事项 3 将辅助蓄电池的负极电缆断开 在此之前应先查看故障码 有必要的话将故障码保存或记录下来 因为与传统内燃机汽车一样 断开蓄电池负极 电缆故障码将被清除 4 拆下检修塞 并将检修塞放在衣袋里妥善保管 这样可以避免其他人员误将检修塞装回原处 造成意外 5 拆下检修塞后不要操作电源开关 否则可能损坏混合动力ECU 新能源汽车维修的注意事项 5 拆下检修塞后不要操作电源开关 否则可能损坏混合动力ECU 6 拆下检修塞 至少将车辆放置5min后再进行其他操作 因为至少需要5min的时间对变频器内的高压电容器进行放电 7 在进行高压系统作业时 应在醒目的地方摆放警告标志 以提醒他人注意安全 新能源汽车维修的注意事项 8 不要随身携带任何金属物体或其他导电体 以免不小心掉落引起线路短路 9 拆下高压配线后应立刻用绝缘胶带将其包好 保证其完全绝缘 10 一定要按规定扭矩将高压螺钉端子拧紧 扭矩过大或过小都有可能导致故障 11 完成对高压系统的操作后 在重新安装检修塞前 应再次确认在工作平台周围没遗留任何零件或工具 并确认高压端子已拧紧 连接器已插好 新能源汽车维修的注意事项 7 高电压系统断电将高电压安全插头的把手垂直向上翻折 这样可使高电压安全插头上部相对于下部的保险丝移动 新能源汽车维修的注意事项 将整个高电压安全插头向后推 进行这步工作时 高电压接触监控电路已断开 新能源汽车维修的注意事项 推动高电压安全插头时可看到开口内有一个十字槽螺栓 序号1 新能源汽车维修的注意事项 必须松开该十字槽螺栓 但将其留在高电压安全插头内 新能源汽车维修的注意事项 通过拉动高电压安全插头上的把手将其从蓄电池内整个取出 包括保险丝 这样可以中断蓄电池电解槽的串联连接 新能源汽车维修的注意事项 将高电压安全插头旋转180 后按相反方式 使把手向下 重新安装 新能源汽车维修的注意事项 因此 拉手占用了保险丝的位置 拉手采用塑料材质 具有绝缘特性 这样还可防止导电物体进入保险丝支座内 新能源汽车维修的注意事项 将锁弓穿入高电压安全插头上的开口和一个固定环内 锁好弓形锁 序号1 拔出钥匙并在工作期间小心保管 不允许其他任何人接触钥匙 因为可能会使高电压系统重新进入运行状态 新能源汽车维修的注意事项 当断开检修塞时 必须戴上绝缘手套以防止电击 新能源汽车维修的注意事项 不通过测试仪或诊断系统确定是否断电 而是由高电压组件测量自身电压并通过总线信号向组合仪表发送测量结果 只有当组合仪表从所有相关高电压组件处均接收到断电信号时 才会发出检查控制信息显示断电状态 新能源汽车维修的注意事项 为了在保养时防止高压装置再次合闸接通 保养插头用这个带挂锁的塑料盖给上锁锁住了 这样做是遵守了检修电气装置时的第二点安全规程 严防设备重新合闸 新能源汽车维修的注意事项 拔下了保养插头 新能源汽车维修的注意事项 8 万用表万用表是三用表的约定俗成叫法 所谓三用一般指测电阻 交直流电流 但是一般指针式表只能测直流电流 而数字式表交直流