《新能源汽车动力电池及充电管理》课件-任务11  低压充电系统与能量回收系统

任务11

低压充电系统与能量回收系统目录CONTENTS低压充电系统DC/DC故障检修1能量回收系统故障检修2情景导入小王驾驶电动汽车下10多公里长坡，发现动力电池电量不减反而增加，向你咨询那是什么功能？教学目标知识目标掌握低压充电系统DC/DC故障诊断方法；掌握能量回收系统故障诊断方法。能力目标能正确诊断和检修低压充电系统DC/DC故障；能正确诊断和检修能量回收系统故障。素质目标培养良好的职业道德和服务意识；培养社会责任感。11.1

低压充电系统DC/DC故障检修011.DC/DC转换器的概念及功能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。DC/DC转换器的功能和分类012.DC/DC转换器的分类电动汽车中DC/DC功率转换器分为两类。（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。例如：直流/直流转换器（DC/DC）保证高压锂离子（或镍氢电池）电池电压在280—400V变化区间内输出稳定的14V或28V电压，分别为12V或24V电系负载（也包括12V或24V等级的铅酸蓄电池）其供电（或充电）。有些电动汽车的降压DC/DC转换器有双向DC/DC转换功能。双向功能包括：可将高压锂离子（或镍氢电池）电池的电压降为车上铅酸蓄电池的充电电压；反过来，也可将铅酸蓄电池升为高压锂离子（或镍氢电池）电池的充电电压，为高压锂离子（或镍氢电池）电池充电。DC/DC转换器的功能和分类01DC/DC转换器的功能和分类（2）升压转换器

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。021.DC/DC上电过程：

在点火开关（或一键式供电开关）打到READY时，系统主继电器SMRG和SMRP（预充继电器）先工作，完成C1电容的预充过程。当电容C1电压接近锂离子电池电压时，SMRB继电器工作，同时SMRP继电器退出工作。2.直流交流转换：

DC/DC转换器的控制电路控制晶体管T1、T3工作，此时通过L的电流由上到下。然后再控制T2、T4工作，此时通过L的电流由下到上。从而将直流变换成交流。DC/DC转换器的工作原理023.降压过程：

由于通过电感L为交流，在两个次级电感线圈L1和L2里感就出交流电，由于线圈匝数较少，所以电压输出较低。4.整流过程：

D1和D2实现两个线圈的半波整流。5.滤波过程：

电感L0和电容C2用于滤波，实现电流平滑给铅酸蓄电池充电，从GND构成回路。DC/DC转换器的工作原理02

6.控制过程：

DC/DC转换控制电路根据输出的电压反馈进行电压输出控制，以满足晶体管T1、T3和T2、T4的换流控制。7.通讯过程：

DC/DC转换控制电路通过CAN与EV-ECU通讯实现DC/DC自诊断的输出，同时针对用电负荷增加，可先于电压反馈进行控制。DC/DC转换器的工作原理031.故障现象

全车电压低，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9伏或10伏，或电压更低。

出现上部这种情况时，电动汽车有三种可能：一、DC/DC转换器损坏；二、有漏电的用电器；三、蓄电池损坏存不住电。DC/DC转换器的检查032.检查方法（1）更换一块电压正常的蓄电池，打开点火开关，上电READY档；（2）测量蓄电池电压是升高还是降低；（3）若是降低，不是DC/DC转换电压输出的电压14V左右，而是蓄电池电压，初步可判定DC/DC转换器损坏。DC/DC转换器的检查03DC/DC转换器的检查视频：DC-DC充电电路故障诊断（见mooc任务4-2）任务小结

本节学习新能源汽车DC/DC工作原理，将动力电池直流电压与辅助蓄电池直流电压相互转换的电子装置。课后作业：简述新能源汽车DC/DC工作原理。11.2

能量回收系统故障检修01制动能量回收系统功用

制动能量回收也叫再生制动，是指电动汽车、混合动力汽车在减速、下坡过程中，车辆部分动能、势能通过制动系统转化成热能散发到大气中，部分能量在制动或惯性滑行中被回收并通过发电机将其转化为电能，再储存在蓄电池中。制动能量回收可以减少制动盘的消耗、增加汽车的续驶里程、增大能量利用率；这对于环保、节能减排、减少能源消耗有重要意义。应知制动能量回收功能01纯电动汽车处于紧急制动或大强度制动时，单纯靠电机的再生制动很难保证行车安全，因此车辆必须保留机械制动系统，所以纯电动汽车的制动系统是传统机械式制动系统与电机再生制动的复合系统。关键问题是协调控制机、电复合制动力的比例关系，系统工作时应满足：应知制动能量回收功能1）为保证驾驶员能通过制动踏板合理控制车速并有一定的制动感受，制动模式在发生改变时产生的冲击应控制在一定范围内，保证驾驶舒适性。2）为保证车辆行驶安全，应根据实际情况合理控制作用在驱动轮上的机、电复合制动力的比例关系。此外，为了防止车轮发生抱死、侧滑等危险情况，施加在前后轴上的最大制动应满足ECE法规规定。3）根据电机、动力电池的规格限制，为保证动力系统安全，提高能量利用率，应考虑动力电池组最大允许充电功率及电机的发电能力。01应知制动能量回收功能4123电机性能电机是影响电制动力大小的直接因素。合理选择电机运行区域，可以提高电机发电功率。储能装置充电功率和充电电流；蓄电池SOC值等。控制策略控制策略要合理规划再生制动力与液压制动力的比例，合理规划制动力在各个轴之间的分配，保证车辆稳定可靠充分的回收制动能量。其他因素汽车驱动形式、行驶工况、能量传递效率、驾驶员驾驶习惯等。02制动能量回收的工作原理就是汽车减速制动时将其动能经过传动装置传递给电机，然后电机在制动控制器的作用下以发电模式工作，将汽车的动能转变为电能，给储能装置充电。1.电机再生制动的基本原理当驾驶员踩下制动踏板，电动汽车处于制动状态，此时电机驱动电源被断开了，但是电动机存在惯性作用转速不能马上为零，所以电机仍然旋转，这时电机处于发电状态，产生感应电动势。制动能量回收工作原理02制动能量回收工作原理

当开关K闭合时，电机的感应电流在K-Rb-Ra-K之间形成一个回路。设感应电流为I1，则感应电动势E与电流I1的关系为：02制动能量回收工作原理

当K断开时，由于电机是感性元件，电流不会马上为零，此时电机感应电流变化率激增。感应电动势增加，当电机的感应电动势超过了电池的端电压Ub，此时电机给电池充电即实现了制动能量回馈。设此时的回馈电流为I2，则回馈电流

的大小为：022.电动汽车能量回馈原理制动能量回收工作原理03

能量回收功能一般在车辆减速/制动时起作用，能量回收情况无法直接进行观察，但可以通过车辆其他部件状态进行间接观察。

在进行能量回收时，车辆行驶惯性反拖驱动电机，此时主驱动电机工作于发电状态，并将产生的电能输送至储能装置，此时通过观察得到的储能装置的输出电流应为负值，数值大小表示制动能量的回收强度。

在纯电动汽车上，可以通过方向盘上的选择按键选择能量流观察界面。能量回收功能测试03

当车辆处于减速/制动状态时，驱动电机作为发电机将制动能量转化为电能为动力电池充电，此时仪表盘的指示情况为：功率表变为负值，指示在绿色区域；能量流的方向是从车轮、电机到动力电池。能量回收功能测试03（1）制动时的能量回收测试

制动时的能量回收是回收汽车的动能，能量回收系统将车辆的动能转化为电能给动力电池充电。

能量回收功能测试需要经验丰富的驾驶员在实车上进行操作，场地要求为空旷行人少的路段。测试的具体步骤如下：1）打开车门，驾驶员上车；2）关闭车门，系好安全带；3）驾驶员踩下制动踏板，并松开手刹；4）将点火开关置于ON档位；5）将电子换挡旋钮由N档位旋至D档位；6）逐渐松开制动踏板，车辆开始行驶；能量回收功能测试037）踩下加速踏板，加速至较高车速；8）松开加速踏板、踩下制动踏板；9）进行观察：仪表盘功率表显示为负；信息显示屏能量流观察界面下，能量流方向由车轮回流至动力电池。

在此过程中可以通过解码仪进入BMS模块，读取数据流，查看能量回收时的充电电流；也可以进入驱动电机模块，读取数据流，查看能量回收时电机的制动功率及制动扭矩。能量回收功能测试03能量回收功能测试

可以通过方向盘上的“选择”按键、“确定”按键进入菜单栏，选择能量回馈强度设置，设置能量回馈强度为“标准”或“较大”；再进行能量回收功能测试，体验两种模式之间的不同，并通过读取的数据流进行对比。03能量回收功能测试（2）下长坡时的能量回收测试

下长坡时的能量回收是回收汽车的重力势能，能量回收系统将汽车的重力势能转化为电能给动力电池充电。

下长坡时的能量回收测试需要经验丰富的驾驶员在实车上进行操作，场地要求为空旷行人少的下长坡路段。测试的具体步骤如下：1）将车辆开到下长坡路段；2）逐渐松开制动踏板，车辆在重力的作用下缓慢加速；03能量回收功能测试3）进行观察：仪表盘功率表显示为负；信息显示屏能量流观察界面下，能量流方向由车轮回流至动力电池。在此过程中可以通过解码仪进入BMS模块，读取数据流，查看能量回收时的充电电流；也可以进入驱动电机模块，读取数据流，查看能量回收时电机的制动功率及制动扭矩。可以通过设置能量回馈强度为“标准”或“较大”；再进行下长坡时的能量回收测试，体验两种模式之间的不同，并通过读取的数据流进行对比。需要注意的是：在此过程中驾驶员要防止车辆速度过快而出现危险。037）踩下加速踏板，加速至较高车速；8）松开加