《纯电动汽车结构原理与检修》-7.项目七 直流转换器原理与故障诊断

项目九

直流转换器原理与故障诊断一、情境引入在一次外出救援工作中，小林遇到一辆纯电动汽车铅酸蓄电池无电引起的无法READY上电行驶，小林感到一片迷忙，你知道要解决这个问题，要用到哪些知识吗？

二、学习目标能画出纯电动汽车DC/DC转换器的原理图；能说出吉利EV300纯电动汽车DC/DC转换器的位置；能根据DC/DC转换器的原理图诊断DC/DC不输出充电电压故障；能排除吉利EV300纯电动汽车DC/DC转换器不输出充电电压故障；任务一DC/DC转换器原理认知一、DC/DC转换器简介（一）什么是DC/DC转换器DC/DC（DirectCurrent，DC）是直流/直流转换器的缩写，是将直流电压变换为直流电压的电子装置。电动汽车中DC/DC功率转换器分为如下两类。1.降压转换器降压DC/DC转换器的作用是将高压锂离子（或镍氢电池）电池的电压降压为12V或24V的电压等级，为12V或24V电系负载供电。2.升压转换器（1）对动力电池电压进行升压：采用DC/DC转换器将蓄电池高压升为更高的直流电压来驱动电机，可提高系统的工作效率。（2）对12V铅酸电池进行升压：在高压蓄电池容量不能驱动汽车时，为了让汽车能开离路面，防止阻塞交通。而采用DC/DC转换器将12V/24V铅酸蓄电池电压升为高压锂离子（或镍氢蓄电池）蓄电池的电压来驱动电机。（二）DC/DC转换器分类1．升压型和降压型2．全桥型和半桥型3．非绝缘型和绝缘型4．单向DC/DC和双向DC/DC一、DC/DC转换器简介二、电动汽车用电负荷（一）保留铅酸蓄电池的必要性电动汽车以动力蓄电池为电源，能够利用DC/DC转换器为铅酸蓄电池充电。汽车装备DC/DC转换器之后，可省去原车交流发电机，按说也能省去12V/24V铅酸蓄电池，但实际上还是保留了铅酸蓄电池，这样做有两大原因。1.能够降低整个车辆的成本

铅酸蓄电池能在短时间内向空调、雨刷及车灯等释放大电流。如果省去铅酸蓄电池，通过DC/DC将动力蓄电池的电力用于空调及雨刷会导致DC/DC转换器的尺寸增大，从而使整体成本增加。另外，铅酸蓄电池便宜，因此目前将铅酸蓄电池置换成动力蓄电池（锂等）还没有成本上的优势。2.确保电源的冗余度

铅酸蓄电池还有确保向低压供电的冗余度的作用。DC/DC转换器出现故障停止供电时，如果没有铅酸蓄电池，低压电就会立即停止运行。夜间车灯不亮，雨天雨刷停止运行等，就会影响驾驶。如果有铅酸蓄电池，便能够将汽车就近开到家里或者修理厂。（二）12/24V电气系统负荷在电动汽车上，为了区别12V电系，我们通常将高于60V的直流电压称为高压（这与工业用电和特种产品对高、低压的电压界限是完全不同的）。汽油车通常电气采用12V供电，所以DC/DC降压输出发电机发电时的14伏，对于24V电气系统的柴油车要降压为28伏。二、电动汽车用电负荷表9-1汽车12V系统用电负荷序号12V用电负荷工作状态功耗约（W）1混合动力汽车采用发动机水取暖，辅以12V暖风PTC加热器功耗连续2502变频器内部逆变桥自身功耗连续1503电池能量管理系统鼓风机电机连续1504车头灯和尾灯总成连续1205喇叭断续106雨刮器电机连续407电动真空泵电机断续1208空调鼓风机电机连续2409仪表指示灯及步进电机仪表连续3010停车灯、转向灯及车内灯断续5011电动转向助力系统助力电机连续40012收音机主机及扬声器连续2013四个车门的电动窗升降断续8014高压配电箱高压继电器线圈连续2015ABS回流泵电机断续18016冷却电机风扇电机连续300合计————2160二、电动汽车用电负荷（三）高压用电负荷表9-2汽车高压用电负荷高压用电负荷元件工作状态功耗（W）电动汽车空调采用电动空调时的压缩机电机连续3.0—5.0kW电动客车采用气压制动时的电动空气压缩机电机连续1.5—2.0kW纯电动汽车暖风加热PTC（正温度系数热敏电阻器）连续1.5—2.0kW给12V蓄电池充电的DC/DC转换器的高压供电功率连续1.5—2.0kW二、电动汽车用电负荷三、DC/DC转换器工作原理（一）BUCK型DC/DC变换器图9-1基本BUCK型DC/DC电路拓朴BUCK译为降压，对应BOOST为升压。开关处于高频短时导通图9-2基本BUCK型DC/DC的电感储能过程

图9-3基本BUCK型DC/DC二极管D续流过程三、DC/DC转换器工作原理（二）

全桥DC/DC变换器图9-4

绝缘型全桥DC/DC变换器的原理图（汽车上这种架构较少，主要是成本高）三、DC/DC转换器工作原理图9-7DC/DC变换器的外特性图9-8DC/DC变换器的控制框图三、DC/DC转换器工作原理AB段恒压特性，负载用电的电流增加，DC-DC同步补充电压下降，最终电压不降。BC段负载特性区，当负载用电的电流超过B点后，由于此时达到了DC-DC的最大功率点，电流增加，电压自然就下降了。CD段保护区，当负载用电电流增大到C点时，输出电压己导致系统不稳定，开始保护。（三）

双向DC/DC变换器图9-9

非绝缘型双向DC/DC电流变换器电路

图9-10

电池(Ubus)给电容(Uscap)充电电流流向三、DC/DC转换器工作原理图9-11

电容放电前的先行给电感L1储能电流流向图9-12T1管断开电感L1升压给电池(Ubus)充电三、DC/DC转换器工作原理四、典型DC/DC转换器举例（一）

DC/DC转换器控制功能图9-13典型DC/DC转换器控制蓄电池温度传感器修定DC-DC转换器的控制目标电压，从而使DC-DC转换器输出更有利于充电和延长蓄电池的使用寿命。（二）

降压型12V转换器图9-14DC/DC转换器系统图四、典型DC/DC转换器举例H型全桥逆变；两相半桥整流；LC滤波。任务二DC/DC转换器诊断与维修一、

典型DC/DC转换器诊断与维修（一）

吉利2017款EV300DC/DC转换器图9-17吉利2017款EV300电动汽车DC/DC转换器1.DC-DC转换器控制单元2.变频用高频变压器3.输出用电感滤波4.上边4个MOS用于实现全桥逆变。5.两个半桥整流在板下。6.输出采用磁环进行EMI干拢。图9-17吉利2017款EV300DC/DC转换器实物一、

典型DC/DC转换器诊断与维修1.低压端子；2.DC-DC输出和接地；图9-18容易接反的DC/DC转换器供电一、

典型DC/DC转换器诊断与维修通往DC-DC的下部排线（二）2017款北汽EV160DC/DC转换器图9-19北汽EV160DC/DC转换器（2017年款）图9-19北汽2017年款电动汽车的电子分配单元将DC/DC转换器、车载充电机和PTC加热控制器集成在一起。一、

典型DC/DC转换器诊断与维修图9-20北汽EV160DC/DC转换器输出接线柱（2017年款）一、

典型DC/DC转换器诊断与维修

（三）

2015年款奔腾EVDC/DC转换器图9-21变频器下部的DC/DC转换器一、

典型DC/DC转换器诊断与维修图9-22一汽奔腾B50EV单向直流DC/DC转换器一、

典型DC/DC转换器诊断与维修二、DC/DC充电保险断开故障诊断

（一）故障现象车主报修：全车电弱，用电器打不开，车辆也无法行驶。经检查铅酸蓄电池电压低，换上新蓄电池后，一天不到就故障再次出现。检查蓄电池电压只有4.31伏，电压极低。（二）故障原因出现上部这种情况时，一般燃油汽车有三种可能：一是发电机未发电；二是有漏电的用电器；三是蓄电池损坏存不住电。纯电动汽车没有燃油汽车的12伏直流发电机，12V铅酸蓄电池的充电是通过DC/DC（直流/直流转换器）来完成。按相同的分析方法，原因一是DC/DC转换器或相应电路损坏；二是有漏电的用电器；三是蓄电池损坏存不住电。（三）故障诊断图9-23事后补测白色保险丝右侧螺栓对地无电压

图9-24拆下白壳保险丝两端电缆二、DC/DC充电保险断开故障诊断

图9-25拆下的DC/DC保险丝图9-26更换后的蓝色保险丝二、DC/DC充电保险断开故障诊断

（四）诊断思路回顾事后分析为什么其它小容量保险一个没断，偏偏这个大容量的保险丝断开呢？经分析过后，这种情况是在DC/DC给蓄电池充电工作过程中正极桩电缆或正极桩人为接地造成短路而造成。二、DC/DC充电保险断开故障诊断

三、DC/DC损坏故障诊断

（一）故障现象一汽奔腾B50纯电动汽车在2019年4月来报修蓄电池无电。修理上更换新能蓄电池刚不久，仍旧无电。（二）故障原因经检查确实蓄电池电压低，分析导致蓄最池无电的原因有以下几种情况：1.高压电没加到DC/DC上；2.DC/DC转换器（见图9-27）未进行14V充电电压转换；3.蓄电池向外部漏电严重；（三）故障诊断与排除图9-28打开点火开关测量蓄电池电压为11.98V

图9-29对变频器供电进行验电三、DC/DC损坏故障诊断

图9-30为拆开变频器而拆开变频器

图9-31拆下变频器后三、DC/DC损坏故障诊断

图9-32在散热器上涂均导热硅脂图9-33装上新的DC/DC转换器三、DC/DC损坏故障诊断

课后题1.填空题（1）DC-DC转换器是

的缩写；（2）降压DC-DC转换器的功能是

；2.判断题（1）电动汽车的降压DC-DC转换器输出12V电压；（

）（2）电动汽车的降压DC-DC转换器输出14V电压；（

）3.简答题（