纯电动汽车电源系统构造与检修

纯电动汽车电源系统构造与检修PART031.了解电源系统结构组成及各组成部分的作用。2.掌握动力蓄电池管理系统的功能、作用及工作原理。3.掌握慢充充电系统工作原理。4.理解电源系统的工作原理。任务目标一、电源系统结构纯电动汽车的电源系统主要由动力蓄电池、动力蓄电池管理系统、充电系统、动力蓄电池冷却系统及低压辅助电源等组成。任务1电源系统基本构造与原理（一）动力蓄电池1.动力蓄电池组（1）纯电动汽车对动力蓄电池的要求①动力蓄电池组要有足够的能量和容量，以保证典型的连续放电不超过1C（1C电流指输出与电流容量一样大的电流。②电池要能够实现深度放电而不影响其寿命。③能实时检测动力蓄电池的工作状态，所以需要安装动力蓄电池管理系统和热管理系统，显示电池组的剩余电量和实现温度控制。④动力蓄电池要在整车上合理布置。任务1电源系统基本构造与原理（2）类型动力蓄电池按照不同的分类标准分为不同的类型，纯电动汽车常用的动力蓄电池主要有铅酸电池、镍氢电池、锂电池三种，电动汽车以锂电池为主流。任务1电源系统基本构造与原理（3）动力蓄电池组结构锂电池的动力蓄电池组主要由电池模组组成，每个电池模组主要由多个电池模块组成，每个电池模块又由多个单体电池组成。动力蓄电池组中，把多个锂电池模块串联可以提高电池的电压；把多个锂单体电池并联可以提高动力电池的容量和供电电流。任务1电源系统基本构造与原理动力蓄电池组主要由多个电池模块串联而成，电池模块是单体电池在物理结构和电路上连接起来的最小分组，每一个电池模块由多个并联的单体电池组合而成，它是单体电池的并联集成体；单体电池是构成动力蓄电池模块的最小单元，相邻单体电池之间用绝缘板隔开；电池模组是由电池模块串联而成的单元；动力蓄电池包是对外输出电能量的电源体，由若干电池模组串联而成。任务1电源系统基本构造与原理①单体电池组成。单体电池一般由正极、负极、电解质（电解液）、隔膜及外壳等构成。任务1电源系统基本构造与原理②单体单池工作原理。任务1电源系统基本构造与原理2.动力蓄电池辅助加热装置动力蓄电池辅助加热装置是在温度较低的情况下预热动力蓄电池使其达到正常的工作温度，从而保证动力蓄电池的使用性能。动力蓄电池辅助加热装置主要由电池PTC组成。当纯电动汽车需要工作时，电池管理器根据车辆的上电信号和动力蓄电池的温度信号，控制电池PTC工作，逐步加热动力蓄电池，使动力蓄电池的工作温度达到正常的温度范围。任务1电源系统基本构造与原理3.动力蓄电池箱动力蓄电池箱是支撑、固定、包围动力蓄电池的组件，动力蓄电池箱有承载及保护动力蓄电池组及电气元件的作用。动力蓄电池箱主要由动力蓄电池箱体的上盖和下托盘、辅助元器件等组成。辅助元器件包括过渡件、护板、螺栓等。动力蓄电池箱材料多为铸铝和玻璃钢。任务1电源系统基本构造与原理4.高压维修开关纯电动汽车上的高压维修开关，也称为高压维修塞，它可以为纯电动汽车的高压电力系统在维修时提供安全的维修环境，也可以对电力系统起到安全保护的功能。任务1电源系统基本构造与原理（二）动力蓄电池管理系统1.动力蓄电池管理系统功能（1）过充电保护（2）过放电保护（3）过电流保护（4）短路保护（5）温度保护（6）电压检测任务1电源系统基本构造与原理（7）电流检测（8）温度检测（9）SOC检测（10）监控显示（11）通信功能（12）受控功能（13）均衡功能（14）散热功能（15）自检功能2.动力蓄电池管理系统组成动力蓄电池管理系统主要由数据检测模块、中央处理器、显示单元模块、控制部件等组成，一般通过采用内部CAN总线技术实现模块之间的数据信息通信。控制部件主要是指主继电器、加热继电器及熔断装置等；数据检测模块主要进行数据采集，包括电流传感器、电压传感器、温度传感器等；中央处理器指电池管理模块，主要与整车系统进行通信，控制充电机等；显示单元模块主要指显示装置，可以进行数据呈现，实现人机交互。任务1电源系统基本构造与原理任务1电源系统基本构造与原理3.动力蓄电池管理系统工作原理动力蓄电池管理系统与电动汽车的动力蓄电池紧密结合在一起，通过传感器对动力蓄电池的电压、电流、温度进行实时检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量和放电功率，报告电池劣化程度和剩余容量状态，还根据电池的电压、电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电，通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、车载显示系统等进行实时通信。任务1电源系统基本构造与原理任务1电源系统基本构造与原理（三）充电系统1.充电系统类型（1）按照输入电能的供给方式分类①交流充电系统。所谓交流充电系统就是使用交流电源与交流电网连接，对新能源电动汽车进行充电。②直流充电系统。所谓直流充电系统是指采用直流电给纯电动汽车进行充电的系统。任务1电源系统基本构造与原理（2）按充电时长分类①快充充电系统。快充充电系统可以不用车载充电机而完成电动汽车的充电，所以快充充电系统可以用于没有车载充电机的充电系统。②慢充充电系统。慢充充电系统主要用于将220V交流电转化为直流电，以实现动力蓄电池的电能补给。慢充充电系统一般采用交流充电桩进行交流充电。任务1电源系统基本构造与原理2.充电系统组成（1）车载充电机①车载充电机的功用。车载充电机是充电系统的主要装置，它以受控的方式将220V交流电转化成相应高压直流电传输到纯电动汽车或插电式混合动力汽车车载储能装置从而实现补充电力，即给车载充电装置充电。任务1电源系统基本构造与原理②电动汽车充电机的组成。电动汽车充电机主要由散热风扇组、低压通信端、直流输出端、交流输入端几部分组成。任务1电源系统基本构造与原理（2）充电口充电口是指用于连接活动电缆和电动汽车的充电部件，纯电动汽车的充电口有快充充电口和慢充充电口两种。它相当于充电插座，用于与充电插头结构和电气进行耦合，是充电系统的主要充电部件。任务1电源系统基本构造与原理（3）DC-DC转换器DC-DC转换器是为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器，又称为直流变换器。DC-DC转换器分为三类：升压型DC-DC转换器、降压型DC-DC转换器以及升降压型DC-DC转换器。DC-DC转换器主要有输入低压保护、输入反接保护、输出短路保护、温度过高保护等四个功能。任务1电源系统基本构造与原理（4）正负极母线接触器（主继电器）正负极母线接触器也称为主继电器，主要包含正极母线接触器和负极母线接触器。在部分纯电动汽车电池系统中，高压正极母线接触器由BMS控制，负极母线接触器由整车控制器控制。任务1电源系统基本构造与原理（5）预充接触器（继电器）预充继电器与预充电阻在充电初期需要闭合预充继电器进行预充电，以防止汽车电路中出现过大的初始充电电流，从而击穿电容。如充电初期需要给各单体电池进行预充电，确定单体电池有无短路；充放电初期需要低压、小电流给各控制器电容充电，当电容两端电压接近电池总电压时，断开预充继电器，闭合高压正极继电器，从而防止电容初充电流过大而被击穿。任务1电源系统基本构造与原理3.充电系统工作过程（1）慢充充电系统工作过程任务1电源系统基本构造与原理充电过程大致分为以下几个步骤：①CC充电连接确认。②CP控制确认。③车辆控制装置通过检测点3测量端子CC和端子PE之间的电阻RC。④系统确认充电装置完全连接后，供电控制装置通过测量检测点1的电压判断车辆是否准备就绪，当电压值达到规定值时，供电设备控制装置接通开关K1、K2分别为供电插头的L、N端子供电。任务1电源系统基本构造与原理⑤BMS检测充电需求，同时给车载充电机发送工作指令并控制车辆低压电路中的相关继电器吸合，车载充电机执行充电程序，同时点亮充电指示灯。⑥充电过程中，系统会周期性地检测相关检测点的电压值，确认供电线路的连接情况。⑦充电完成。任务1电源系统基本构造与原理（2）快充充电系统工作过程任务1电源系统基本构造与原理（四）动力蓄电池冷却系统1.动力蓄电池冷却系统的类型（1）空调循环冷却式（2）水冷式（3）风冷式任务1电源系统基本构造与原理2.水冷式动力蓄电池冷却系统组成水冷式动力蓄电池冷却系统主要由电动水泵、散热器、冷却水管、储液罐等部件组成。任务1电源系统基本构造与原理3.水冷式动力蓄电池冷却系统工作原理当电动水泵接收到高压电池包内的温度传感器信号后，电动水泵将高压电池包中温度较高的冷却液输送到散热器进行冷却；在电动水泵的作用力下，经散热之后的冷却液进入到高压电池包对其进行冷却。冷却过程中，若冷却液不足则由储液罐进行补偿，并且部分高温冷却液以水蒸气形式返回储液罐以平衡整个管路系统的压力。在电动水泵的作用下如此循环往复达到冷却目的。任务1电源系统基本构造与原理任务1电源系统基本构造与原理（五）低压辅助电源纯电动汽车的低压辅助电源的作用是给纯电动汽车控制单元、控制电路以及其他各种辅助装置，如动力转向单元、制动压力调节器、灯光、空调、电动门窗、电动座椅等提供所需要的低压稳定电源，一般为12V或24V的稳定直流电。一般，纯电动汽车用铅酸蓄电池、低压铁锂蓄电池作为低压辅助电源。任务1电源系统基本构造与原理二、电源系统工作原理1.电源系统的充电控制与监测当动力蓄电池处于充电状态时，首先对动力蓄电池进行预充电，以避免较大瞬时电流直接通过动力蓄电池造成的不可逆损伤。充电过程中，若监测到动力蓄电池温度低于5℃，动力蓄电池管理系统会先控制动力蓄电池温度调节装置对动力蓄电池进行加热，如果温度高于55℃，则停止充电。任务1电源系统基本构造与原理动力蓄电池内的BMS实时采集各单体电池的电压、电流、温度、动力蓄电池的总电压和总电流值、动力蓄电池系统的绝缘电阻值等数据，时时监控动力蓄电池的工作状态，并根据动力蓄电池管理系统