新能源汽车构造 课件 能力模块六 掌握电子电气系统构造与拆装方法

《新能源汽车构造》任务一认知新能源汽车电子电气系统架构能力模块六掌握电子电气系统构造与拆装方法和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS3整车网络控制概述1新能源汽车电气系统概述2集成式车身控制器概述情境导入随着技术的发展，新能源汽车的越来越多功能都实现了电子自动化，车身电子控制单元多达数百个，电子器件分布更是复杂。作为某车企的技术培训师，领导安排你向4S店的维修技师介绍电动汽车电气系统的结构，你要如何完成这个任务呢？01新能源汽车电气系统概述电气系统是电动汽车的神经，承担着能量与信息传递的功能，对纯电动汽车的动力性、经济性、安全性等有很大的影响，是电动汽车的重要组成部分。主要由三大部分组成：低压电气系统、高压电气系统、整车网络化控制系统。定义新能源汽车电气系统概述新能源汽车电气系统概述纯电动汽车整车电气图如下:1.高压电气系统由动力电池、驱动电机、功率变换器等高压电气设备组成；2.低压电气系统由直流12V或24V的电源提供电源。一方面为灯光、雨刮等常规低压电器供电，另一方面为整车控制器、辅助部件、高压电气设备的控制电路供电。主要由DC/DC功率变换器、辅助蓄电池、控制器单元和若干低压电气设备组成。汽车线控转向系统的性能优点行驶系统的结构纯电动车电气系统3.整车网络化控制系统新能源汽车整个电气系统(如驱动电机控制系统、电池管理系统、车载充电系统、电动辅助系统、高)低压电气系统等)由中央控制单元ECU通过CAN总线传输信号或指令，控制各种执行器件按照驾驶员的意图来控制整车运行，并由各种传感器反馈整车运行的实时信息，由中央控制单元ECU进行运算和调整，确保新能源汽车运行的可靠性及安全性。主要组成：整车控制器、电机控制器、电池管理系统、信息显示系统和通信总线CAN网络系统等。汽车线控转向系统的性能优点行驶系统的结构纯电动车电气系统02集成式车身控制器概述集成式车身控制器：(简称BCM)，在汽车工程中是指用于控制车身电器系统的电子控制单元，是汽车的重要组成部分之一。秦EV的集成式车身控制器的功能包括：控制电动车窗、电动后视镜、为空调控制器提供电源、灯光系统、引警声模拟发生器控制、胎压监测系统、防盗锁止系统、中控锁、除霜装置等。车身控制器可以通过总线与其他车载ECU相连。集成式车身控制器概述（一）集成式车身控制器介绍集成式车身控制器概述（一）集成式车身控制器介绍BCM的重要任务是简化操作，减少乘员的手动操作，以免分散乘员的注意力。BCM包括汽车安全、舒适性控制和信息通讯系统，主要是用于增强汽车的安全性、舒适性和方便性。(1)增强汽车安全性：安全气、安全带、中央防盗门锁；(2)增强汽车舒适性：自适应空调、座椅控制(高配车型)；秦EV出行版没有此功能；(3)增强汽车方便性：自动车窗、电动门锁、电动后视镜、电动天窗(装有时)等和满足多种用电设备需求的电源管理系统等。集成式车身控制器概述（二）集成式车身控制器功能接收传感器或其他装置输入的信息，将输入的信息转变为微处理器所能接收的信号；存储、计算、分析处理信息，分析输出值所用的程序，存储该车型的特点参数、运算中的数据(随存随取)、存储故障信息；运算分析。根据信息参数求出执行命令数据，将输入的信息与标准值对比，查处故障；输出执行命令。将弱信号转变为执行命令，输出故障信息，自我修正。集成式车身控制器概述（三）集成式车身控制器组成(1)输入回路输入车身控制器的传感器信号有两种：一种是模拟信号；另一种是数字信号。信号的类型不同，输入车身控制器后的处理方法也不一样。从传感器输出的信号输入车身控制器后，首先通过输入回路，输入回路将模拟信号和数字信号转换为合适的电平后信号输入微控制器。集成式车身控制器概述（三）集成式车身控制器组成(2)微控制器微控制器的主要功能是根据车身控制的需要，把各种传感器送来的信号用内存的程序和数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路；(3)输出回路由于微控制器输出的是电压很低的数字信号，这种信号一般是不能直接驱动执行元件的，而输出回路的功用就是将微控制器输出的数字信号转变为可执行元件的输入信号。（四）集成式车身控制器安装位置集成式车身控制器概述集成式车身控制器BCM安装在驾驶室位，方向盘下方。如图所示，为集成式车身控制器的位置。03整车网络控制概述整车网络控制概述（一）网关控制功能由于车载总线中存在几个网络，这些网络之间进行通讯的时候就是利用网关进行维系，因此，网关是网络联系的中间体。2020款秦EV出行版的网关控制器是一个独立个体，21款秦EV的网关控制器功能集成于集成式车身控制模块中(即多合一模块)。网关控制器有以下3个功能：报文路由：网关具有转发报文的功能，并对总线报文状态进行诊断。信号路由：实现信号在不同报文之间的映射。网络管理：对网络状态监测与统计，进行错误处理，休眠唤醒等。整车网络控制概述（一）网关控制功能如图所示为秦EV整车部件网络关联图。通过关联图我们可以知道，网关控制器与整车控制器、前驱电动总成、电池管理器、驻车控制器等都有关联。整车控制器（简称“VCU”)通过各种传感器及各模块的控制器反馈信息，判断当前车辆所处运行状态，合理控制整车，输出相对应的使能信号。VCU作为新能源汽车的关键控制部件之一，具有协调控制系统、底盘系统、高低压能源系统、热管理系统、安全保护及具备故障诊断等作用。VCU主要功能有：车辆驱动控制功能、高压上下电功能、辅助功能、系统安全、CAN通讯、故障诊断和保护等功能。整车网络控制概述（二）整车控制器功能1.车辆驱动控制功能按照驾驶人意愿、车辆载荷、路面情况和气候环境的变化，进行调节车辆的动力性、经济性和舒适性。2.高压上下电功能车辆上电时，车辆未接收到车辆任何故障时，整车正常上电，仪表点亮“OK”指示灯。整车网络控制概述（二）整车控制器功能整车网络控制概述当VCU接收到动力电池温度高于55°C时，VCU通过动力CAN在网关控制器内与空调控制器通讯给动力电池散热，仪表提示“请检查动力系统”警示，当动力电池的温度无法下降时，协调电池管理器控制电池包内的正负极接触器断开，车辆下电。车辆行驶时，电机、电机控制器以及动力电池的温度上升至车辆报警阈值时，如动力电池温度高于55°C、电机温度高于110°C、电机控制器的IGBT高于85°C时等，仪表提示“请检查动力系统”警示，电池管理器控制电池包正负极接触器断开，车辆下电。当VCU接收到碰撞信号时，电池管理器控制电池包正负极接触器断开，电机控制器控制主动或被被动泄放，车辆下电。（二）整车控制器功能3.辅助模式车辆冷却系统以及真空泵控制。4.系统安全对车辆进行安全控制，当出现严重故障时，执行下电停车等指令。整车网络控制概述（二）整车控制器功能5.CAN通讯与网关控制器进行通讯。6.故障诊断和保护进行故障诊断，并及时进行相应的安全保护处理，故障码的存储和回调。整车网络控制概述（二）整车控制器功能前驱电动总成中的电机及电机控制中，电机控制器是将充配电总成输出的高压直流电通过控制器内的IGBT模块进行逆变，输出三相可调电压、可变频率的交流电给驱动电机提供电能，驱动车辆前进或后退。它是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路。车辆制动能量回馈时，电机控制器接收到VCU通过动力CAN传输过来的加速踏板开度为0%的信号时，电机旋转产生电能通过电机控制器整流成高压直流电给动力电池充电。电机控制器实时监控电机及控制系统的状态。整车网络控制概述（三）电机及电机控制部分电池管理系统实现充/放电管理、电池热管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、SOC/SOH计算、自检以及通讯功能等。整车网络控制概述（四）电池管理部分传动系统在整车中起到动力传动的作用，驱动电机的力矩通过传动系统传递到车轮，使车辆可以按照驾驶员驾驶意图行驶。纯电动汽车的传动系统可以采用同传统汽车一样的多档位、手动挡、自动挡等变速器进行变速。整车网络控制概述（五）传动系统《新能源汽车构造》谢谢观看能力模块六

掌握电子电气系统构造与拆装方法和汽车新时代的领导者一起成长《新能源汽车构造》任务一认知新能源汽车电子电气系统架构能力模块六掌握电子电气系统构造与拆装方法和汽车新时代的领导者一起成长目录CONTENTS4车辆启动上电1整车控制原理2车辆解锁5车辆行驶3车辆启动情境导入仪表是人和汽车的交互界面，为驾驶员提供所需的汽车运行参数、故障、里程等信息，是每一辆汽车必不可少的部件。你了解秦EV车型组合仪表系统的结构吗？01整车控制原理车辆在运行过程中通过车载的各种传感器及其他控制器将整车运行信息和车辆的实时状态反馈给各模块或整车控制器(VCU)。同时各模块或VCU根据驾驶员的操作意图以及整车控制策略进行运算，并控制指令通过CAN总线及各模块硬件接口传递给其他控制器和各执行机构。依照完善的整车控制策略，VCU负责动力总成唤醒、车辆上电、功率限制、停机、制动能量回馈、能量管理、安全、故障诊断记录与失效控制等功能。整车控制原理整车控制器VCU在满足车辆安全行驶性、动力性和舒适性的前提下，采用制动能量回馈技术可以大大增加纯电动汽车的续航里程。当驱动电机在能量回收与驱动两种工况进行切换时，通过整车控制系统给予电机相对应的扭矩，保证车辆行驶的平顺性。当车辆在斜坡行驶或驻车时，整车控制系统输出相对应的扭矩保证车辆在斜坡上不会后溜。通过限制电机的功率可以有效保护动力电池，提高动力电池的使用寿命。整车控制系统必须具备较强的抗干扰能力，使其在各种工作环境中能够稳定的工作。汽车线控转向系统的性能优点整车控制器VCU整车控制原理秦EV整车控制原理图如下:整车控制原理02车辆解锁驾驶员手持智能钥匙，智能钥匙模块在智能钥匙距离车门0.7-1.5米即可探测匙信号。秦EV通过智能钥匙系统驾驶员可通过智能钥匙实现远程解锁车门、上电和启动等操作。整个系统通过一个集成式车身控制器控制，当集成式车身控制器探测到钥匙在某个探测区域范围内，对钥匙进行探测与验证，并发送运行的信号给相关执行动作的ECU，完成整个系统工作。车辆解锁工作原理车辆解锁探测范围探测系统是由6个探测天线总成(车内3个，车外3个)和1个集成在控制器内的高频接收模块组成，探测车内有效范围及车外1.5m范围内。如图所示。智能钥匙天线探测范围驾驶员持有合法的秦EV智能钥匙：当驾驶员靠近车辆约0.7-1.5米时，智能匙发出434MHz的频率的寻车信号，前舱配电盒给集成式车身控制器提供12V的常电，BCM控制车内外的天线会发出低频信号，智能钥匙的寻车信号经过经过舒适网以及车载4G模块与云端进行信息交互，钥匙对码、匹配成功后，BCM控制喇叭继电器工作，车辆的喇叭会应答一声，说明钥匙匹配成功。驾驶员可以直接拉开车门进入驾驶室内启动车辆。车辆解锁探测范围智能钥匙解锁系统框图如下:车辆解锁03车辆启动一键启动电气原理图如下:车辆启动驾驶员持有合法的智能钥匙进入驾驶室内，踩下制动踏板，同时按下一键启动开关，假设整车系统是正常状态，此时组合仪表上的“OK”指示灯点亮，车辆上电成功。智能钥匙模块通过启动子网与BCM进行通讯，BCM通过G21-21和G21-22两个端子采集启动开关信号。按下一键启动开关，接插件G16-8和G16-6同时与车身GND导通，此时BCM控制IG3继电器吸合，输出各模块所需要的双路电。车辆启动04车辆启动上电BMC预充电路电气原理图如下:车辆启动车辆启动上电踩着制动踏板，同时按下启动开关后，由BCM上的G2H-1控制IG3继电器吸合，输出双路电给驱动电机控制器、电池管理器(简称：BMC)、VCU、充配电总成、电机冷却水泵及散热风扇提供双路电源。当BMC得到双路电后，BMC给动力电池包内的通讯转换模块提供12V的电源，同时输出正极/预充接触器电源，即BK45(A)-7与GND之间的电压<IV，电池包内部的正极接触器吸合。电池包内的2个电池信息采集器(简称:BICC)开始采集电池的电压、温度、采样线等信息，通过电池子网与BMC进行通讯。用万用表测量电池包33pin中的BK51-28与GND之间的电压，测量的电压有12V~<IV~12V变化时，说明车辆正在开始做预充电，BK51-28与GND之间的电压<IV时，电池包的正极输出408.8V以上的电压给电机控制器端的薄膜电容充电，当电容端的电压是电池包电压的90%时，此时BK51-13与GND之间的电压从12V变成<IV，即负极接触器吸合。那么预充接触器断开，即:BK51-28与GND之间的电压变成12V。车辆预充完成后，仪表“OK”指示灯点亮，说明上电成功。车辆启动04车辆行驶驱动电机控制器/档位传感器电气原理图如下:车辆行驶仪表“OK”灯点亮后，踩下制动踏板，挂上相应的档位，档位信号通过动力CAN在网关控制器内与电机控制器进行信息交互。电机控制器采集电机的旋变信号、电机三相绕组的温度信号。动力电池输出的高压直流电通过电机控制内的IGBT的下桥以固定的频率不断开通/关闭，将直流电逆变成三相可调电压、可变频率的交流给驱动电机。松开制动踏板，车辆即可前进或后退。车辆行驶车辆在行驶过程中，动力电池因放电会导致单体电池的温度开始上升；电机控制器内的IGBT模块在不断开通/关闭固定的频率下，温度上升；驱动电机在大电流驱动下，绕组的温度上升。当VCU接收到以下温度信号时，VCU控制散热风扇做出相对应的控制策略：冷却液水温：40°~50°低速请求；>55°高速请求。IPM：53°~64°低速请求；>64°高速请求；>85°报警。IGBT：55°~75°低速请求；>75°高速请求；>90°限制功率输出；>100°报警。电机温度：90°~110°低速请求；>110°