《任务六-纯电动汽车知识拓展》课件

新能源汽车

维护与保养

新能源汽车

维护与保养

1其它纯电动汽车知识链接一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构北京汽车160E纯电动汽车基本结构如图4-55所示，主要由汽车前部的VCU、电机控制盒、高压控制盒、DC-DC车载充电机、空调冷凝器、驱动电机、真空制动、变速箱，以及汽车中部的变速操纵、动力电池等组成。其它纯电动汽车知识链接一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构2图4-55北京汽车160E纯电动汽车基本结构图4-55北京汽车160E纯电动汽车基本结构3

（1）充电系统（动力电池系统）北汽160E纯电动汽车充电系统由由动力电池组件、DC/DC转换器、车载充电器、高压控制盒、快充口（直流）、慢充口（交流）等组成，如图4-56所示。

（1）充4

图4-56北汽160E纯电动汽车充电系统

图4-55

1）充电系统控制设计该车充电设计架构是：左侧交流低压充电桩通过充电线进入纯电动车内部，通过车载中点击进入高压控制盒，右上部的高压充电桩通过充电线直接进入高压控制盒。高压控制盒可以与动力电池进行联络充电。通过高压控制盒可以通过DC/DC变换器进行对低压蓄电池充电。具体如图4-57所示。

1）充电6

图4-57北汽160E纯电动汽车充电设计架构

图4-57

2）车载充电机车载充电机主要功能是将220Vac转换为高压直流电给动力电池进行充电。同时提供过压、欠压、过流、欠流等多种保护措施，当充电系统出现异常会及时切断供电。车载充电机的外观及接口如图4-58所示。

2）车载8图4-58北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）及接口（右图）图4-58北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）9

3）高压控制盒高压控制盒主要用于对动力电池中储存的电能进行输出及分配，实现对支路用电器件的切断和保护。高压控制盒共有5出接线口，分别连接快充、动力电池、电机控制器和其它高压接插件。

3）高压10

高压控制盒—高压附件插件A：DC/DC电源正极B：PTC电源正极C：压缩机电源正极D：PTC-A组负极E：充电机电源正极F：充电机电源负极G：DC/DC电源负极H：压缩机电源负极J：PTC-B组负极L：互锁信号线K：空脚

高压控制11

4）DC/DC变换器DC/DC变换器主要作用是完成320V直流高压电转换成14V直流低压电,向低压蓄电池及全车低压用电设备供电；共有4处接线口，分别是以下。DC/DC变换器低压输出负极低压输出正极低压控制端高压输入端

4）DC12

图4-59北汽160E纯电动汽车DC/DC变换器外观（左图）及接口（右图）

图4-513

（2）动力电池由四部分组成，如图4-60所示。纯电动汽车动力电池系统动力电池模组电池管理系统动力电池箱辅助元器件

（2）动14

图4-60北汽160E纯电动汽车动力电池系统

图4-60北汽160E纯电动15

1）动力电池模组组成电池单体：构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外壳等构成；实现电能与化学能之间直接转换，如图4-61（左）所示。电池模块：一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元替换，如图4-61（右）所示。

1）动力16

模组：由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。图4-61电池单体（左）与电池模块（右）

模组：由17

2）动力电池模组电压E160动力电池系统的单体电芯电压范围为2.5V—3.7V，动力电池系统的总电压工作范围为：255V---372V。动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联数；动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数量；动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力电池系统容量。上述具体参数见下表4-3所示。

2）动力18

项目参数零部件号E00008217

额定电压320V电芯容量66Ah额定能量25.6kWh总质量278kg工作电压范围220～400V能量密度76Wh/kg表4-3北汽160E纯电动汽车动力电池参数

项目参19

3）动力电池模组的充电动力电池充电分为快充、慢充和制动能量回收三种方式。采用车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表4-4所示。表4-4北汽160E纯电动车载充电机充电参数

3）动力20

快充中，电流显示值为：13.2A---46.2A之间，快充充电的电流，受动力电池内部温度影响而变化。快充和慢充的流程均为：采用恒流-恒压充电方法，以恒定电流充电至动力电池组总电压达到或最高单体电压达到此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于0.8A后停止充电。

快充中，21

在充电过程中，如果单体压差大于300mV,则停止充电，报充电故障可接受最大回馈电压要求：动力电池可以承受由电机产生的最大365V的感应电动势。

在充电过22

动力电池可以接受表4-5中的脉冲回馈电流和持续时间。表4-5北汽160E纯电动车脉冲回馈电流和持续时间

动力电池23

动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回馈电流。表4-6北汽160E纯电动车脉冲最大回馈电流动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回馈电流。表4-6北24

4）动力电池高压系统工作原理动力电池高压系统工作如图4-62所示。图4-62动力电池高压系统电路图

4）动力25

5）充电口介绍快充（直流）充电接口参数值：额定电压750V，额定电流125A、250A。具体充电插头如图4-63所示。图4-63快充（直流）充电接口

5）充电26

慢充（交流）充电接口参数值：额定电压250V，额定电流16A、32A，具体充电插头如图4-64所示。图4-64慢充（直流）充电接口

慢充（交27

二、电驱系统

（1）电驱系统的组成

北汽160E纯电动汽车由驱动电机组件、电机控制器、电驱冷却系统和减速器总成等构成，通过高低压线束，冷却管路与整车系统连接如图4-65所示。

二、电驱系统

（1）电驱系统的组成28

（2）电驱系统的散热北汽160E纯电动汽车的控制器、电机通过U、V、W三根线连接，高压电源的高压正负极与控制器连接。水箱以及散热器构建比较简单的O形回路，从水箱散热器--散热水管--电机--散热水管--控制器--散热水管--水箱散热器，冷却管路与整车系统连接如图4-66所示。

（2）电29

图4-66北汽160E纯电动汽车电驱系统的水箱以及散热器

图4-630

（3）电驱系统的能量回收北汽EV160电驱系统的主要功能如下电能机械能

（3）电31

图4-67北汽EV160电驱系统的能量回收图4-67北汽EV160电驱系统的能量回收32

1）永磁同步电机（PMSM）北汽EV160电驱系统的永磁同步电机的效率高、体积小、重量轻及可靠性高。电机使用了一些传感器来提供电机的工作信息：旋转变压器：用以检测电机转子位置，如图4-68（左）所示；温度传感器：用以检测电机的绕组温度，如图4-68（右）所示。

1）永磁33

图4-68永磁同步电机旋转变压器（左）、温度传感器（右）

图4-634

2）旋转变压器旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。具体关系如图4-69所示。

2）旋转35

图4-69旋转变压器工作原理

图4-636

3）电机控制器电机控制器是电驱系统的控制中心。电机控制系统使用的传感器有电流传感器、电压传感器、温度传感器等，外观如图4-70所示。电机控制器DC-AC逆变模块AC-DC整流模块温度保护模块电子控制器组成

3）电机37

图4-70电机控制器

图4-738

（4）电驱系统温度保护功能1）电机温度保护当控制器监测到驱动电机温度传感器显示：120℃≤温度＜140℃时，降功率运行；温度≥140℃时，降功率至0，即停机。

（4）电39

2）电机控制器温度保护当控制器监测到散热基板板温度为：温度≥85℃时，超温保护，即停机。当控制器监测到散热基板板温度为：85℃≥温度≥75℃时，降功运行。

2）电机40

3）电驱冷却系统的控制策略当控制器监测到驱动电机温度传感器显示：45℃≤温度＜50℃时冷却风扇低速启动；温度≥50℃时，冷却风扇高速启动；温度降至40℃时冷却风扇停止工作。当控制器监测到散热基板板温度为：温度≥75℃时，冷却风扇低速启动。温度≥80℃时，冷却风扇高速启动；温度降至75℃时冷却风扇停止工作。

3）电驱41

三、电控系统电控系统由加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、电子换档器等输入信号传感器，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）等控制模块和驱动电机、动力电池等执行元件组成，如图4-71所示。

三、电控系统电控系统由加速踏板位置42

图4-71电控系统组成

图4-743

1）电控系统的上电控制上电注意事项：点火钥匙旋转至Start档，松开后回到ON挡；档位处于N档上电，踩下制动踏板。点火钥匙只采用OFF、ACC、ON、---三个状态。上电顺序：1)低压上电：当点火钥匙由OFF-ACC时，VCU低压上电；当点火钥匙由ACC-ON时，BMS、MCU低压上电。

1）电控44

2)高压上电：点火钥匙ON档，BMS、MCU当前状态正常、且在之前一次上下电过程中整车无严重故障。a）BMS、MCU初始化完成，VCU确认状态；b）闭合电池继电器；c）闭合主继电器；d）MCU高压上电；e）如档位在N档，仪表显示Ready灯点亮。

2)高45

2）电控系统的上电控制异常情况上电异常情况：点火钥匙ON档时，高压不能正常上电需注意观察仪表信息：1）充电指示灯亮——关好充电门板，重新ON上电；2）动力电池故障灯亮——重新ON上电后，如仍亮，表明电池有故障；3）动力电池绝缘电阻低——检查动力电池高压线连接情况；4）档位显示状态闪烁——档位换到N档；5）系统故障灯亮、且无以上情况——检查蓄电池电量，VCU、MCU、BMS低压供电情况，用诊断仪读取当前故障码。

2）电控46

3）电控系统的下电控制下电顺序：纯电动车下电只需点火钥匙打到OFF档，即可实现高压、低压电的正常下电；1）点火钥匙到OFF档，主继电器断开、MCU低压下电；2）辅助系统停止工作，包括DC/DC、水泵、空调、暖风；3）BMS断开电池继电器；4）整车控制器下电；整车控制器在下电前会存储行车过程中发生的故障信息

3）电控47

4）电控系统的故障诊断及处理电控系统根据电机、电池、EPS、DC/DC等零部件故障、整车CAN网络故障及VCU硬件故障进行综合判断，确定整车的故障等级，并进行相应的控制处理。故障等级及影响情况，如表4-8所示。

4）电控48

表4-8电控系统故障等级及影响情况

表4-849

四、高压安全保护

高压安全保护主要包括以下几个方面：

1、通过BMS和漏电传感器（绝缘电阻20MΩ）对整车进行持续的漏电检测；

2、维修人员在带电时拔开插件或打开高压器件盖子时，高压互锁可使整车高压系统立即断电，并快速释放电机控制器等里的大电容。

3、惯性开关会在车辆发生重大碰撞时，立即断开高压系统并释放大电容。

四、高压安全保护

高压安全保护主要包50

五、高压互锁故障排除故障现象：整车报高压故障故障原因：某个高压插件未插或未插到位造成。

五、高压互锁故障排除故障现象：整车51

高压互锁回路如下：搭铁→DC插件1#入、2#出→高压控制盒11PIN插件L#入→高压控制盒低压插件11#出→车载充电机低压插件13#入、5#出→压缩机低压插件3#入、2#出→VCU插件13#检测。具体电路图，如图4-72所示。

高压互锁回路如下：搭铁→DC插件1#入、2#出→52

图4-72高压互锁电路图

图4-753

新能源汽车

维护与保养

新能源汽车

维护与保养

54其它纯电动汽车知识链接一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构北京汽车160E纯电动汽车基本结构如图4-55所示，主要由汽车前部的VCU、电机控制盒、高压控制盒、DC-DC车载充电机、空调冷凝器、驱动电机、真空制动、变速箱，以及汽车中部的变速操纵、动力电池等组成。其它纯电动汽车知识链接一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构55图4-55北京汽车160E纯电动汽车基本结构图4-55北京汽车160E纯电动汽车基本结构56

（1）充电系统（动力电池系统）北汽160E纯电动汽车充电系统由由动力电池组件、DC/DC转换器、车载充电器、高压控制盒、快充口（直流）、慢充口（交流）等组成，如图4-56所示。

（1）充57

图4-56北汽160E纯电动汽车充电系统

图4-558

1）充电系统控制设计该车充电设计架构是：左侧交流低压充电桩通过充电线进入纯电动车内部，通过车载中点击进入高压控制盒，右上部的高压充电桩通过充电线直接进入高压控制盒。高压控制盒可以与动力电池进行联络充电。通过高压控制盒可以通过DC/DC变换器进行对低压蓄电池充电。具体如图4-57所示。

1）充电59

图4-57北汽160E纯电动汽车充电设计架构

图4-560

2）车载充电机车载充电机主要功能是将220Vac转换为高压直流电给动力电池进行充电。同时提供过压、欠压、过流、欠流等多种保护措施，当充电系统出现异常会及时切断供电。车载充电机的外观及接口如图4-58所示。

2）车载61图4-58北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）及接口（右图）图4-58北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）62

3）高压控制盒高压控制盒主要用于对动力电池中储存的电能进行输出及分配，实现对支路用电器件的切断和保护。高压控制盒共有5出接线口，分别连接快充、动力电池、电机控制器和其它高压接插件。

3）高压63

高压控制盒—高压附件插件A：DC/DC电源正极B：PTC电源正极C：压缩机电源正极D：PTC-A组负极E：充电机电源正极F：充电机电源负极G：DC/DC电源负极H：压缩机电源负极J：PTC-B组负极L：互锁信号线K：空脚

高压控制64

4）DC/DC变换器DC/DC变换器主要作用是完成320V直流高压电转换成14V直流低压电,向低压蓄电池及全车低压用电设备供电；共有4处接线口，分别是以下。DC/DC变换器低压输出负极低压输出正极低压控制端高压输入端

4）DC65

图4-59北汽160E纯电动汽车DC/DC变换器外观（左图）及接口（右图）

图4-566

（2）动力电池由四部分组成，如图4-60所示。纯电动汽车动力电池系统动力电池模组电池管理系统动力电池箱辅助元器件

（2）动67

图4-60北汽160E纯电动汽车动力电池系统

图4-60北汽160E纯电动68

1）动力电池模组组成电池单体：构成动力电池模块的最小单元。一般由正极、负极、电解质及外壳等构成；实现电能与化学能之间直接转换，如图4-61（左）所示。电池模块：一组并联的电池单体的组合，该组合额定电压与电池单体的额定电压相等，是电池单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元替换，如图4-61（右）所示。

1）动力69

模组：由多个电池模块或单体电芯串联组成的一个组合体。图4-61电池单体（左）与电池模块（右）

模组：由70

2）动力电池模组电压E160动力电池系统的单体电芯电压范围为2.5V—3.7V，动力电池系统的总电压工作范围为：255V---372V。动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电芯串联数；动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数量；动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力电池系统容量。上述具体参数见下表4-3所示。

2）动力71

项目参数零部件号E00008217

额定电压320V电芯容量66Ah额定能量25.6kWh总质量278kg工作电压范围220～400V能量密度76Wh/kg表4-3北汽160E纯电动汽车动力电池参数

项目参72

3）动力电池模组的充电动力电池充电分为快充、慢充和制动能量回收三种方式。采用车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表4-4所示。表4-4北汽160E纯电动车载充电机充电参数

3）动力73

快充中，电流显示值为：13.2A---46.2A之间，快充充电的电流，受动力电池内部温度影响而变化。快充和慢充的流程均为：采用恒流-恒压充电方法，以恒定电流充电至动力电池组总电压达到或最高单体电压达到此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于0.8A后停止充电。

快充中，74

在充电过程中，如果单体压差大于300mV,则停止充电，报充电故障可接受最大回馈电压要求：动力电池可以承受由电机产生的最大365V的感应电动势。

在充电过75

动力电池可以接受表4-5中的脉冲回馈电流和持续时间。表4-5北汽160E纯电动车脉冲回馈电流和持续时间

动力电池76

动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回馈电流。表4-6北汽160E纯电动车脉冲最大回馈电流动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回馈电流。表4-6北77

4）动力电池高压系统工作原理动力电池高压系统工作如图4-62所示。图4-62动力电池高压系统电路图

4）动力78

5）充电口介绍快充（直流）充电接口参数值：额定电压750V，额定电流125A、250A。具体充电插头如图4-63所示。图4-63快充（直流）充电接口

5）充电79

慢充（交流）充电接口参数值：额定电压250V，额定电流16A、32A，具体充电插头如图4-64所示。图4-64慢充（直流）充电接口

慢充（交80

二、电驱系统

（1）电驱系统的组成

北汽160E纯电动汽车由驱动电机组件、电机控制器、电驱冷却系统和减速器总成等构成，通过高低压线束，冷却管路与整车系统连接如图4-65所示。

二、电驱系统

（1）电驱系统的组成81

（2）电驱系统的散热北汽160E纯电动汽车的控制器、电机通过U、V、W三根线连接，高压电源的高压正负极与控制器连接。水箱以及散热器构建比较简单的O形回路，从水箱散热器--散热水管--电机--散热水管--控制器--散热水管--水箱散热器，冷却管路与整车系统连接如图4-66所示。

（2）电82

图4-66北汽160E纯电动汽车电驱系统的水箱以及散热器

图4-683

（3）电驱系统的能量回收北汽EV160电驱系统的主要功能如下电能机械能

（3）电84

图4-67北汽EV160电驱系统的能量回收图4-67北汽EV160电驱系统的能量回收85

1）永磁同步电机（PMSM）北汽EV160电驱系统的永磁同步电机的效率高、体积小、重量轻及可靠性高。电机使用了一些传感器来提供电机的工作信息：旋转变压器：用以检测电机转子位置，如图4-68（左）所示；温度传感器：用以检测电机的绕组温度，如图4-68（右）所示。

1）永磁86

图4-68永磁同步电机旋转变压器（左）、温度传感器（右）

图4-687

2）旋转变压器旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。具体关系如图4-69所示。

2）旋转88

图4-69旋转变压器工作原理

图4-689

3）电机控制器电机控制器是电驱系统的控制中心。电机控制系统使用的传感器有电流传感器、电压传感器、温度传感器等，外观如图4-70所示。电机控制器DC-AC逆变模块AC-DC整流模块温度保护模块电子控制器组成

3）电机90

图4-70电机控制器

图4-791

（4）电驱系统温度保护功能1）电机温度保护当控制器监测到驱动电机温度传感器显示：120℃≤温度＜140℃时，降功率运行；温度≥140℃时，降功率至0，即停机。

（4）电92

2）电机控制器温度保护当控制器监测到散热基板板温度为：温度≥85℃时，超温保护，即停机。当控制器监测到散热基板板温度为：85℃≥温度≥75℃时，降功运行。

2）电机93

3）电驱冷却系统的控制策略当控制器监测到驱动电机温度传感器显示：45℃≤温度＜50℃时冷却风扇低速启动；温度≥50℃时，冷却风扇高速启动；温度降至40℃时冷却风扇停止工作。当控制器监测到散热基板板温度为：温度≥75℃时，冷却风扇低速启动。温度≥80℃时，冷却风扇高速启动；温度降至75℃时冷却风扇停止工作。

3）电驱94

三、电控系统电控系统由加速踏板位置传感器、制动踏板位置传感器、电子换档器等输入信号传感器，整车控制器（VCU）、电机控制器（MCU）、电池管理系统（BMS）等控制模块和驱动电机、动力电池等执行元件组成，如图4-71所示。

三、电控系统电控系统由加速踏板位置95

图4-71电控系统组成

图4-796

1）电控系统的上电控制上电注意事项：点火钥匙旋转至Start档，松开后回到ON挡；档位处于N档上电，踩下制动踏板。点火钥匙只采用OFF、ACC、ON、---三个状态。上电顺序：1)低压上电：当点火钥匙由OFF-ACC时，VCU低压上电；当点火钥匙由ACC-ON时，BMS、MCU低压上电。

1）电控97