新能源汽车高压电器检测与维修 (微课版) 课件1.新能源汽车高压电器概述

新能源汽车高压电器检测与维修（微课版）05060708DC/DC转换器的检测与维修车载充电系统的检测与维修高压配电箱的检测与维修空调系统的检测与维修目录CONTENTS01020304新能源汽车高压电器概述新能源汽车安全防护动力蓄电池的检测与维护驱动电机与电机控制器的检测与维修新能源汽车高压电器概述

Part1任务一

新能源汽车的定义及分类

任务二

新能源汽车高压电器介绍

新能源汽车的定义在我国是不断变化的，新能源汽车所涵盖的车辆类型范围也有一个演进的过程，其定义和内涵逐渐由模糊变得清晰，同时也越来越科学规范。2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的863计划重大科技课题，并规划了以汽油车为起点，向氢动力车发展的战略目标，提出了“电动汽车”的概念。2006年，“十一五”规划提出了“鼓励开发使用节能环保和新型燃料汽车”。1.1新能源汽车的定义及分类一、新能源汽车的定义2009年，中华人民共和国工业和信息化部发布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，对新能源汽车进行了定义：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。1.1新能源汽车的定义及分类一、新能源汽车的定义2017年，中华人民共和国工业和信息化部公布《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》，其中第三条对新能源汽车进行了重新定义：新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车。1.1新能源汽车的定义及分类一、新能源汽车的定义新能源汽车的种类很多，按照不同的分类方法，新能源汽车主要分为混合动力电动汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车等，按照形式的不同又可以细分出更多的种类。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（一）混合动力电动汽车混合动力电动汽车（HybridElectricVehicle，HEV）是指能够从可消耗的燃料、可再充电能/能量储存装置这两类车载储存的能量中获得动力的汽车。混合动力电动汽车的一般车型为内燃机与蓄电池动力混合，即采用传统燃料的同时配以电动机和发电机，由电动机作为发动机的辅助动力，以改善低速动力输出和燃油消耗。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（一）混合动力电动汽车依据车辆是否需要利用外接充电插头进行充电，可以将混合动力电动汽车分为插电式混合动力电动汽车和非插电式混合动力电动汽车。混合动力电动汽车根据动力系统的结构特征可以分为串联式、并联式、混联式混合动力电动汽车。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（一）混合动力电动汽车（1）串联式混合动力电动汽车（SeriesHybridElectricVehicle，SHEV）是指发动机和电动机串联起来驱动汽车。这种驱动形式最大的特点是：发动机并不直接介入驱动，而是在动力蓄电池包电量不足或功率不足时带动发电机发电并将电能输送至电动机驱动车辆，多余电能会输送至动力蓄电池包储存起来。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（一）混合动力电动汽车（2）并联式混合动力电动汽车

（ParallelHybridElectricVehicle，PHEV）是指发动机和电动机并联，可以分别驱动车辆行驶。这种驱动形式最大的特点是：发动机和电动机会有一个动力分配机构完成动力耦合。简单理解就是，并联式混合动力电动汽车是在传统燃油汽车由发动机和变速器组成的动力总成的基础上加了一套由动力蓄电池包和电动机组成的纯电动汽车动力总成，二者共同驱动车辆行驶。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（一）混合动力电动汽车（3）混联式混合动力电动汽车（Series-ParallelHybridElectricVehicle，PSHEV）是指在并联式混合动力驱动形式的基础上，在发动机的动力输出部分新增了一条能量传输路径，发动机除了可以驱动车轮，还可以通过发电机把能量传递至动力蓄电池包。混联式混合动力电动汽车可以理解为在串联式混合动力方案的基础上增加了直接传动系统，从而可以在某些工况下让发动机直接驱动车辆。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（二）纯电动汽车纯电动汽车（BatteryElectricVehicle，BEV）具有零排放、低噪声、结构简单、技术成熟等优点，是一种完全依赖电池供电且由电动机驱动的汽车，汽车电动机的驱动电能来自车载可充电蓄电池或其他能量储存装置（包括动力蓄电池、超级电容、飞轮电池等）。纯电动汽车车载能源目前主要采用动力蓄电池。动力蓄电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池、锂离子电池、锌空气电池等。由于纯电动汽车只需充电不烧油，汽车本身不存在尾气排放带来的环境污染等问题，因而被视为新能源汽车的趋势。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类（三）燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）通常以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能驱动电动机进行工作，电动机产生的机械能经过变速传动装置传给驱动轮，从而驱动车辆行驶。相较于传统电动汽车，燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，具有高效率、无污染、零排放、无噪声等优势。氢燃料电池电动汽车的最终排放物只有水，且在其行驶过程中，还可净化空气，为解决环境污染问题带来了新的可能。1.1新能源汽车的定义及分类二、新能源汽车的分类新能源汽车高压电器主要由动力蓄电池与动力蓄电池管理系统、驱动电机与电机控制器、DC/DC转换器与空调控制器、车载充电系统、空调压缩机、PTC加热器、高压配电箱、维修开关、高压线束等组成。本任务以比亚迪E6为例介绍新能源汽车高压电器。1.2新能源汽车高压电器介绍一、新能源汽车高压电器组成（一）动力蓄电池与动力蓄电池管理系统1.动力蓄电池动力蓄电池主要有两种类型：三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池的正极材料由三元材料组成，具有更高的能量密度和更轻的重量，适合家庭用车。磷酸铁锂电池的正极则采用磷酸铁，具有更高的安全性和稳定性，适合在公交车等特殊领域使用。在三元锂电池技术方面，比亚迪进行了深入研究，采用了多项技术来提高电池性能和寿命，如优化正极材料结构、改进负极涂层、引入新型添加剂等。此外，比亚迪还开发了自主的智能动力蓄电池管理系统，可以对电芯进行精确控制和监测，保证整个动力系统的安全性和稳定性。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（一）动力蓄电池与动力蓄电池管理系统1.动力蓄电池在磷酸铁锂电池技术方面，比亚迪也取得了一定成果，如采用双层隔膜设计来防止内部渗漏，以及引入纳米级颗粒技术来提高电池容量和功率输出。比亚迪还开发了一套完整的磷酸铁锂电池管理系统，可以对单体电池进行实时监测和控制。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（一）动力蓄电池与动力蓄电池管理系统1.动力蓄电池比亚迪E6动力蓄电池内部共有单体电池96个、电压采样线1条、温度采样线1条、正负极母线各1条、托盘1个。每个单体电池电压为3.3V，动力蓄电池包标称电压为316.8V，容量为220A·h，一次充电65kW·h（度）。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（一）动力蓄电池与动力蓄电池管理系统2.动力蓄电池管理系统动力蓄电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS）是新能源汽车电源系统的参数测试及控制装置，BMS实时采集相关数据，并根据设定的阈值判定电源系统工作是否正常。BMS还通过CAN总线与整车控制器（VCU）或充电系统之间进行通信，对电源系统进行充放电等综合管理，具有安全预警与控制、剩余电量估算与指示、充放电能量管理与过程控制、信息处理与通信等主要功能。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（一）动力蓄电池与动力蓄电池管理系统2.动力蓄电池管理系统BMS能够对电源系统的状态参数进行实时监控，比较重要的状态参数有SOC、总电压、总电流、每节单体电池温度值、每节单体电池电压值、漏电信号（通过对硬件信号的采样）、碰撞信号（通过接收主控ECU的报文）。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（二）驱动电机与电机控制器1.驱动电机当前，新能源汽车使用的驱动电机为交流无刷永磁同步电机，通过采集电机旋转变压器信号进行工作。当车辆要行驶时，通过旋转变压器检测到电机的位置，位置信号通过电机控制器的处理转变为其他相关信号发送给电机控制器IGBT，逻辑信号控制IGBT开断，使电机控制器输出近似正弦波的交流电。电机定子的三相绕组在正弦绕组下形成圆形的旋转磁场，驱动电机转子旋转，在旋转的过程中，旋转变压器检测速度及位置信号，反馈给电机控制器进行监测，从而准确控制电机的转速及位置。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（二）驱动电机与电机控制器1.驱动电机比亚迪E6驱动电机参数如下：最大输出扭矩：450N·m；额定输出功率：75kW；最大输出功率（峰值功率）：120kW（驱动电机具有一定的过载能力，采用峰值功率进行描述，它表示汽车行驶的后备功率，与整车的加速、爬坡性能相关）；最大输出转速：7500r/min；动力总成总重量：130kg；总传动比：6.417；1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（二）驱动电机与电机控制器1.驱动电机传动比：1.667；主减速传动比：3.85；驱动电机油量：2L；前驱变速箱润滑油量：3.5L；前驱变速箱润滑油类型：齿轮油SAE80W90（冬季环境温度低于-15℃的地区推荐换用SAE75W90）；用油型号：美孚ATF220；后驱变速箱润滑油量：1.5L；后驱变速箱润滑油型号：ATF220。（二）驱动电机与电机控制器2.电机控制器比亚迪E6电机控制器全称为双向逆变充放电式电机控制器（VTOG）。电机控制器类型为电压型逆变器，利用IGBT将直流电转换为交流电，额定电压为330V，主要功能是根据不同工况控制驱动电机的正反转、功率、扭矩、转速等，维持新能源汽车的正常运转。其关键零部件为IGBT，IGBT实际为大电容，目的是控制电流的工作，保证能够按照驾驶人的意愿输出、输入合适的电流参数。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（二）驱动电机与电机控制器2.电机控制器电机控制器总成包含上、中、下三层，上、下层分别为驱动电机、充电控制单元，中层为水道冷却单元。总成还包括信号插接器（12V电源、CAN总线、挡位、制动踏板、旋转变压器、电机过温信号线、预充满信号线等）。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（二）驱动电机与电机控制器2.电机控制器电机控制器主要功能如下：（1）控制驱动电机正向驱动、反向驱动、正转发电、反转发电。（2）控制驱动电机的动力输出，同时对驱动电机进行保护。（3）通过CAN总线与其他控制模块通信，接收并发送相关的信号，间接地控制车上相关系统正常运行。（4）制动能量回馈控制。（5）自身内部故障的检测和处理。（6）可以通过电机控制器直接从充电网上对车辆进行交流充电，也可以通过电机控制器把车辆动力蓄电池包的高压直流电调制成交流电输送到充电网上。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（三）DC/DC转换器与空调控制器新能源汽车的DC/DC转换器与空调控制器集成在一起。DC/DC转换器负责将动力蓄电池316.8V的高压电转换成12V低压直流电。DC/DC转换器在主接触器吸合时工作，输出的12V电供给整车用电器（包括EHPS电机），并且在低压蓄电池亏电时给低压蓄电池充电。DC/DC转换器具有输入过欠压、输出过欠压、过流保护、过温保护、CAN通信等功能。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（三）DC/DC转换器与空调控制器比亚迪E6DC/DC转换器总成主要包含两个12VDC/DC转换器。（1）12V1DC/DC转换器。输入：200~400V；输出：13.8V/100A，最大110A。（2）12V2DC/DC转换器。输入：200~400V；输出：13.8V/70A，最大100A。空调控制器主要用于控制空调压缩机和PTC加热器。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（四）车载充电系统比亚迪E6有两种充电方式：直流充电和交流充电。交流充电主要是通过家用充电插头和交流充电桩接入交流充电口，通过车载充电器将家用220V交流电转为330V直流高压电给动力蓄电池充电。直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接接入直流充电口给动力蓄电池充电。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（四）车载充电系统比亚迪E6车载充电系统。车载充电系统的主要组成部分为车载充电器、直流充电接口、交流充电接口、动力蓄电池管理系统、高压配电箱、动力蓄电池（位于车辆底部）。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（五）空调压缩机比亚迪E6的空调系统不同于常规燃油车，制冷系统的动力源是电动压缩机，暖风系统的暖风源是PTC加热器。由于都是占空比控制，故比较节能。空调系统主要由HVAC总成、空调风管总成、管路、电动压缩机、冷凝器、空调控制面板及相关传感器、空调控制器等组成。其中空调控制器与DC/DC转换器布置于同一壳体中，位于前机舱左侧。PTC制热模块（PTC加热器）取代了暖风芯体，布置于HVAC总成中。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（五）空调压缩机比亚迪E6空调系统采用电动压缩机制冷及PTC制热模块制热。常规车辆上，制冷方面，压缩机靠皮带轮通过发动机曲轴带动转动，其转速只能被动地通过发动机转速来调节，空调系统无法主动对压缩机转速进行调节；制热方面，通过发动机冷却水温的热量来制热，其局限在于发动机起动、暖机阶段制热效果不好。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（五）空调压缩机比亚迪E6空调系统的压缩机为电动压缩机，其靠高压电驱动，转速可主动调节，调节范围在0~4000r/min，既保证了良好的制冷效果，又节省了电能；在制热方面，通过约3000W的PTC制热模块制热，同时可调节制热量。比亚迪E6空调系统工作电压为330V，制冷剂型号为R134a，加注量为550g；压缩机油型号为RL68H，加注量为120mL。1.2新能源汽车高压电器介绍二、新能源汽车高压电器结构（六）PTC加热器1.2新能源汽车高压电器介绍