《新能源汽车控制技术》课件 模块四任务1 高压充配电系统的认知与更换

©方能演亦《新能源汽车控制技术》模块四

新能源汽车高压电控技术任务1高压充配电系统的认知与更换高压充配电系统的认知与更换学习目标1.知识目标（1）能描述新能源汽车高压充配电系统的基本组成。（2）能解释高压充配电系统中各部件的作用及位置。（3）能理解充电系统的工作原理。2.技能目标（1）能正确识别新能源汽车高压充配电系统的各部件。（2）能熟练进行高压充配电系统中关键部件的更换操作。（3）能遵守高压作业的安全规范，确保操作安全。3.素养目标（1）培养学生良好的安全意识。（2）培养学生良好的团队合作意识。（3）培养学生沟通表达能力。（4）培养学生良好的职业素养和职业道德。（5）树立学生对民族汽车工业发展的自豪感。任务描述

一辆比亚迪纯电动汽车，客户反映车辆无法充电，师傅经过读取故障码和数据流，初步判断是高压充配电系统故障，需要拆卸下来检修，你知道电动车的高压充配电系统有哪些部件，如何拆卸检修吗？高压充配电系统的认知与更换一、高压充配电系统概述

新能源汽车高压充配电系统是指由动力蓄电池、驱动电机、高压配电箱、车载充电机、DC/DC变换器等高压部件组成的，用于存储、分配、转换及传输电能的系统。

该系统是新能源汽车的核心部分，直接影响车辆的续航性能、动力性能及安全性。（一）系统定义与重要性高压充配电系统的认知与更换动力蓄电池是电动汽车的动力源，为整车提供电能，支持整车按驾驶人意图运行，支持高压附件系统如电动压缩机、PTC、DC/DC等正常工作。动力蓄电池输出电压直流电一般在240-420V之间，输出最大电流可达到200A。动力蓄电池系统包含电池模组和电池管理系统，动力蓄电池管理系统BMS保证动力蓄电池高压安全，作为整个高压系统的控制中心。（二）系统组成1.动力蓄电池系统如图所示，比亚迪秦动力蓄电池包模组安装位置于后排座椅与行李舱之间。动力蓄电池包分10个模组，通过动力蓄电池串联线串联为一体。高压充配电系统的认知与更换集成于变速器总成之内，安装在前舱；由外圈的定子与内圈的转子组成；可以作为发电机发电。（二）系统组成2.驱动电机系统高压充配电系统的认知与更换（二）系统组成3.高压配电箱高压充配电系统的认知与更换

电动汽车高压配电箱又称为高压配电盒，是高压系统电源分配单元。电动汽车具有高电压和大电流的特点，通常配备300V以上的高压系统，工作电可达200A以上，可能危及人身安全和高压零部件的使用安全性。因此，在设计和规划高压动力系统时，不仅要充分满足整车动力驱动要求，还要确保汽车运行安全、驾乘人员安全和汽车运行环境安全（二）系统组成3.高压配电箱高压充配电系统的认知与更换

它将电池包的高压直流电分配给整车高压电器使用，其上游是电池包，下游包括驱动电机控制器及DC总成、PTC水加热器、电动压缩机、漏电传感器；也将车载充电机的高压直流电分配给电池包。（二）系统组成4.车载充电机高压充配电系统的认知与更换

车载充电机内部可分为主电路、控制电路、线束及标准件三部分。主电路前端将交流电转换为恒定电压的直流电，主电路后端为DC/DC变换器，将前端转出的直流高压电变换为合适的电压及电流供给动力蓄电池。

车载充电机安装于后行李舱右部，其外观及插头示意如图4-1-7所示。它将交流充电插孔传递过来的交流电源转换为直流高压电为动力蓄电池充电，同时在充电过程中给低压铁电池进行补充电。1—220V交流输入2—低压接插件3—高压直流输出（二）系统组成4.车载充电机高压充配电系统的认知与更换

充电控制原理：交流充电连接装置与车载充电机总成连接无误后，车载充电机总成控制交流充电连接装置输出220V交流电并控制交流充电及OFF档充电继电器吸合，通过交流充电及OFF档充电继电器给蓄电池管理系统及高压配电箱提供低压电源；同时车载充电机总成与蓄电池管理系统进行通讯，在充电允许的情况下，蓄电池管理系统控制交流充电接触器及负极接触器吸合；车载充电机检测到动力蓄电池包的反馈电压后输出充电电压进行充电。（二）系统组成5.DC/DC变换器高压充配电系统的认知与更换

DC/DC变换器的主要作用是取代传统燃油车上面的12V发电机，在行车过程中控制动力蓄电池将高压直流电转换为低压直流电向低压12V蓄电池充电，以满足车辆运行时低压用电设备的需要。它主要分为降压DC/DC变换器、升压DC/DC变换器以及双向DC/DC变换器。目前纯电动汽车采用的是降压型DC/DC变换器。（二）系统组成5.DC/DC变换器高压充配电系统的认知与更换

比亚迪汽车的驱动电机控制器和DC/DC变换器两个高压零部件集成一体，安装于车辆前舱，如图4-1-10所示，其中驱动电机控制器作为动力系统的总控中心，驱动电机的运行，根据工况控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等；协调发动机管理系统工作；硬件采集电机的旋变、温度，制动、油门踏板开关信号；通过CAN通讯采集刹车深度、挡位信号、驻车开关信号、启动命令、蓄电池管理系统相关数据、控制器的故障信息；内部处理的信号有直流侧母线电压、交流侧三相电流、IGBT温度、电机的三相绕组阻值。二、高压充配电系统的组成及工作原理（一）充电系统的组成高压充配电系统的认知与更换

新能源汽车充电系统主要由充电桩、充电线束、车载充电机、高压控制盒、动力蓄电池、DC/DC变换器、低压蓄电池以及各种高压线束和低压控制线束等组成。（一）充电系统的组成高压充配电系统的认知与更换1.充电桩交流充电桩直流充电桩

交流电动汽车充电桩，俗称“慢充”，固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机（即固定安装在电动汽车上的充电器）提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电机为电动汽车充电，相当于只是起了一个控制电源的作用直流电动汽车充电桩，俗称“快充”，固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，可以为非车载电动汽车动力蓄电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩的输入电压采用三相四线AC380V±15%，频率50Hz，输出为可调直流电，直接为电动汽车的动力蓄电池充电。（一）充电系统的组成高压充配电系统的认知与更换2.车载充电机

车载充电机将输入的220V交流电转换成直流电输出，为动力蓄电池充电，实现动力蓄电池电量的补给，车载充电机工作过程需要与充电桩、BMS、VCU等部件进行通讯。

车载充电机根据动力蓄电池需求可调节输出功率，软关断功能。为了保证电源切断时，避免立即断电对电器模块造成大电压的冲击，增加了软关断控制器。给高压负载一个卸载时间。在钥匙从ON档关闭时，高压电源会延迟3s断电。

目前多数新款车型的车载充电机均采用一体化的集成方式安装，将车载充电机、DC-DC转换器、高压控制盒集成为一体。（二）充电系统低压部分的功能高压充配电系统的认知与更换1.车载充电机低压部分

12V电源（低压蓄电池）供电用于在供充电过程中的BMS、VCU、仪表等用电。CAN通信BMS通过CAN通信控制车载充电机工作状态二、高压充配电系统的组成及工作原理（二）充电系统低压部分的功能高压充配电系统的认知与更换2.DC-DC变换器低压部分

通过使能控制DC-DC变换器转换器，12V电源提供整车低压系统用电。二、高压充配电系统的组成及工作原理（三）快充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换1.组成

在快充模式下，充电系统主要由充电桩（直流快充桩）、快充接口、高压控制盒、动力蓄电池、整车控制器、高压线束和低压控制线束等组成。2.快充模式充电系统结构原理图整车控制器是直流快充功能的主控模块。将直流快充接口由充电桩连接至车辆快充接口以后，整车控制器通过CC线判断充电接口已经正确连接，并启用唤醒线路唤醒车辆内部充电系统电路及部件。整车控制器通过输出高压接触器接通指令至高压控制盒，实现直流快充桩与动力蓄电池之间高压电路的接通。接通并实现充电时，整车控制器向仪表输出正在充电显示信息。二、高压充配电系统的组成及工作原理（三）快充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换3.快充充电条件要求（1）充电线连接确认信号正常。（2）BMS供电电源正常（12V）。（3）充电唤醒信号输出正常（12V）。（4）充电桩、VCU、BMS之间通讯正常（主继电

器闭合、发送电流强度需求）。（5）动力蓄电池电芯温度＞5℃/＜45℃。（6）单体蓄电池最高电压与最低电压差＜0.3V

（300mv）。（7）单体蓄电池最高温度与最低温度差＜15℃。（8）绝缘性能＞20MΩ。（9）实际单体最高电压不大于额定单体电压0.4V。（10）高、低压电路连接正常（远程开关关闭状

态）。二、高压充配电系统的组成及工作原理（四）慢充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换1.组成在慢充模式下，充电系统主要由供电设备（充电桩）、慢充接口、车载充电机、高压控制盒、动力蓄电池、整车控制器（VCU）、高压线束和低压控制线束等组成。二、高压充配电系统的组成及工作原理（四）慢充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换2.慢充模式充电系统结构原理图充电枪连接通过车载充电机（充电器）反馈到整车控制器，再唤醒仪表显示连接状态（负触发）；充电机同时唤醒整车控制器和动力蓄电池管理模块（正触发），整车控制器唤醒仪表启动显示充电状态（负触发）；正、负主继电器由整车控制器发出指令由动力蓄电池管理模块控制闭合。二、高压充配电系统的组成及工作原理（四）慢充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换2.慢充模式充电系统结构原理图慢充模式充电系统工作电路图所示，充电桩通过CC连接确认信号后，把S1开关从12V端切换到PWM端；当检测点1电压降到6V时，充电桩K1\K2开关闭合输出电流。二、高压充配电系统的组成及工作原理（四）慢充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换3.慢充充电控制过程（1）连接确认。（2）车载充电机初始化。（3）供电请求。。（4）充电唤醒。（5）实时通信。（6）充电请求。（7）加热请求。（8）与VCU的交互。二、高压充配电系统的组成及工作原理（四）慢充模式充电系统组成和原理高压充配电系统的认知与更换4.慢充充电条件要求（1）充电线连接确认信号正常。（2）充电机供电电源正常（含220V和12V）及充电

机工作正常。（3）充电唤醒信号输出正常（12V）。（4）充电机、VCU、BMS之间通讯正常（主继电器

闭合、发送电流强度需求）。（5）动力蓄电池电芯温度＞0℃/＜45℃。（6）单体蓄电池最高电压与最低电压差＜0.3V

（300mv）。（7）单体蓄电池最高温度与最低温度差＜15℃。（8）绝缘性能＞20MΩ。（9）实际单体蓄电池最高电压不大于额定单体电

压0.4V。（10）高、低压电路连接正常（远程控制开关关闭

状态）。三、高充配电总成更换操作（一）更换前的准备工作高压充配电系统的认知与更换个人防护用品的准备：穿戴符合标准的绝缘手套、绝缘鞋、防护眼镜等个人防护用品。场地防护及警示标识的设置：确保操作区域整洁有序，设置警示标识（如“高压危险”、“禁止触摸”等）以提醒相关人员注意安全工具及设备的准备：准备所需的更换工具（如螺丝刀、扳手等）及检测设备（如绝缘电阻测试仪、万用表等）三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换1.断开维修开关

车辆熄火（退至OFF挡），拆副仪表台，断开动力蓄电池维修开关。2.拆卸外部接口（1）使用水管钳拆卸进水管、出水管、排气管三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换2.拆卸外部接口（2）使拆卸低压线束接插件、空调PTC接插件、空调压缩机接插件、交流充电输入接插件三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换2.拆卸外部接口（3）使用13号套筒工具拆卸低压正极线、2条搭铁线三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换3.拆卸充配电总成上盖用专用工具拆卸10个小盖内五花螺栓三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换4.拆卸充配电总成内部线鼻子（1）拆开充配电总成小盖后，用万用表测量直流母线电压，电压为0后再进行下一步操作。（2）用10号套筒工具拆卸电控甩线、直流母线（接电池）和直流充电线束共12个M6螺栓三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换5.装配充配电总成小盖用专用工具装配10个小盖内五花螺栓三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换6.拆卸充配电总成安装脚用13号套筒工具拆卸充配电总成安装脚4个M10螺栓三、高充配电总成更换操作（二）充配电总成的更换步骤高压充配电系统的认知与更换7.装配说明取出故障充配电总成，更换一个新的充配电总成，按照拆卸的倒序，用同样的工具，装配好充配电总成。其中M5螺栓安装力矩2.8±0.3N.m，M6螺栓安装力矩9±1Nm，M10螺栓安装力矩15±1Nm。三、高充配电总成更换操作（三）更换后的检测与调试高压充配电系统的认知与更换绝缘电阻测试：使用绝缘电阻测试仪检测高压部件的绝缘性能是否符合要求。功能测试：对更换后的高压部件进行功能测试（如充电测试、驱动测试等），确保其正常工作。调试与优化：根据测试结果对高压充配电系统进行调试与优化（如调整充电参数、优化控制策略等），以提高系统的性能和稳定性高压充配电系统的认知与更换任务实施新能源汽车安全保护功能认知工作任务单班级：姓名：实训地点：实训时间：1.车辆信息记录品牌

整车型号

生产年月

驱动电机型号

电池电量

行驶里程

车辆识别码

2.作业场地准备检查设置隔离栏¨是

¨否检查设置安全警示牌¨是

¨否检查灭火器压力、有效期¨是

¨否安装车辆挡块¨是

¨否3.对仪器进行检查检查仪器名称是否正常防护用具：绝缘手套、车辆防护用具¨是

¨否4.认知、检查与操作内容实施步骤是否完成5.车辆熄火（退至OFF挡），拆副仪表台，断开动力蓄电池维修开关¨是

¨否6.使用水管钳拆卸进水管、出水管、排气管¨是

¨否7.手工拆卸低压线束接插件、空调PTC接插件、空调压缩机接插件、交流充电输入接插件¨是

¨否8.使用13号套筒工具拆卸低压正极线、2条搭铁线¨是

¨否9.用专用工具拆卸充配电总成上盖10个小盖内五花螺栓¨是

¨否10.拆卸充配电总成内部线鼻子，测量直流母线电压¨是

¨否11.用10号套筒工具拆卸电控甩线、直流母线（接电池）和直流充电线束共12个M6螺栓¨是

¨否12.用专用工具装配充配电总成小盖，10个小盖内五花螺栓¨是

¨否137S管理14.建立安全操作环境¨是

¨否15.清理及整理工具量具¨是

¨否16.清理及复原车辆正常状况¨是

¨否17.清洗场地¨是

¨否18.物品回收和环保¨是

¨否完善和检查工作¨是

¨否实训人（签字）：监督人（签字）：高压充配电系统的认知与更换任务评价高压充配电系统的认知与更换实习日期：姓名：班级：