《新能源汽车驱动电机及控制技术》 课件 1.1 新能源汽车高压系统基本组成认知

新能源汽车电驱与控制技术项目一新能源汽车高压供电控制系统项目二新能源汽车电驱系统

项目三新能源汽车电驱控制系统

项目四新能源汽车电驱热管理系统与整车控制策略任务一新能源汽车高压系统基本组成认知任务二高压线束检测任务三高压互锁检测任务四绝缘检测任务五高压供电控制系统检测项目一新能源汽车高压供电控制系统一、任务引入新能源汽车区别于传统汽车最核心的技术是“三电”，即电池、电机、电控。新能源汽车上的大量高压组件，一方面用于驱动车辆，另一方面又用于执行一些舒适功能。这些高压组件的共同之处是均以高电压运行，因此进行维修时必须特别小心。在维修时一定要熟悉高压组件的结构、原理及功能，只有满足以下前提条件的维修人员才允许对高压组件进行作业：具备资质、遵守安全规定、严格按照维修说明操作!二、学习目标知识目标：掌握新能源汽车高压系统的基本组成。掌握新能源汽车各高压组件的布置位置及基本功能。了解新能源汽车检修作业操作规范。技能目标：具有高压组件在实车上的布置位置、基本功能及操作规范的认知能力。职业素养目标：严格执行新能源汽车检修操作规范，养成科学严谨的工作态度。养成总结训练过程和结果的习惯，为下次训练积累经验。虚心向他人学习，尊重他人劳动。养成团结协作精神。严格执行7S现场管理。三、知识空间目前市场主流新能源汽车主要包括混合动力汽车、纯电动汽车和增程式电动汽车，它们的高压电气系统组成基本相同，主要包括动力蓄电池、驱动电机、电机控制器MCU、DC/DC变换器、车载充电机OBC、加热器PTC、电动压缩机、充电接口、高压配电盒PDU及高压线束等部件。三、知识空间纯电动汽车EV高压系统基本组成三、知识空间插电式混合动力汽车PHEV高压系统基本组成1.高压警告标记新能源汽车高压部件通常有两种警告标记方法，即符号警告标记和颜色警告标记，维修人员或车主均可通过标记接收高电压可能带来危险的警示。1.1符号警告标记

高压组件的売体上一般都采用符号警告标记。1.2颜色警告标记新能源汽车高压线束都采用颜色警告标记。维修人员可能会忽视这些标牌，因此用橙色警告标记出所有高压线束。橙色高压线束2.高压部件工作电压为高压的部件均称为高压部件或高压总成。2.1动力蓄电池动力蓄电池的主要作用是为新能源汽车动力系统提供电能，因此电池必须存储有足够的电能，且总电势必须足够高，以产生足够的电流(通常为100A或以上)来驱动整车或支持其他部件工作。目前，大多数混合动力汽车和纯电动汽车使用锂电池作为动力蓄电池，主要包括三元锂电池、磷酸铁锂电池，只有少部分混合动力汽车使用镍氢(NiMH)电池。2.1动力蓄电池

项

目

电池类型单体标称电压单体充电终止电压单体放电终止电压三元锂电池3.6V4.2V3.2V磷酸铁锂电池3.2V3.6V2.5V镍氢电池1.2V1.5V1.0V新能源汽车动力蓄电池单体主要参数对比2.1动力蓄电池混合动力汽车的动力蓄电池包通常安装在后排座椅下方或后备厢中，而纯电动汽车的动力蓄电池包则安装在车底部。混合动力汽车动力蓄电池的安装位置纯电动汽车动力蓄电池的安装位置2.1动力蓄电池动力蓄电池包也称为动力蓄电池PACK，其密封防护等级为IP67及以上。目前，混动车型的动力蓄电池包采用整体式设计，而纯电动车型常采用分布式设计，即电池包PACK箱内由多个模组组成，每个模组又由多个单体电池串并联组成。整体式电池包分布式电池包2.1动力蓄电池早期纯电动汽车动力蓄电池PACK箱一般由电池模组、安全控制盒、电池管理器BMS、电池检测模块BMU、采样线束、冷却管板及壳体等组成。安全控制盒主要包括正极接触器、负极接触器、预充接触器、霍尔电流传感器以及漏电保护器等部件。一般每个模组配备一个电池检测模块，模组内设有采样线束，采样线束采集单体电池的电压,温度传感器采集电池模组的温度，多个电池检测模块再通过CAN总线构成电池子网把所有数据传输至电池管理器BMS，这样电池管理器BMS就能够对PACK箱内所有单体电池进行监控，用于动力蓄电池系统的管理。2.2驱动电机电机也称作MG，无论是传统汽车还是新能源汽车，电机作为一种特殊的执行器在汽车上得到普遍使用，一辆汽车上会使用多台、各种电机。电机是一种能够将电能转换成机械能或将机械能转换成电能的装置，它具有能作相对运动的部件，是一种依靠电磁感应或磁场作用而运行的电气装置，主要包括发电机和电动机。这里讲述的电机主要针对用于驱动车辆行驶的电机，通常被称作驱动电机，是电驱的组成部分。2.2驱动电机新能源汽车的驱动电机有两个主要特点：（1）高压三相交流

三相交流电机结构简单，成本低、故障率低，机械效率高、功率特性好，宜采用高电压、大电流驱动。（2）发电型电动机

驱动电机主要用于驱动汽车行驶，还具有能量回收功能，既可以作为电动机用，又可以作为发电机用。在进行能量回收时，驱动电机用作发电机。新能源汽车一般把电动机与变速器集成在一起进行整体设计构成电机驱动系统，称为电驱或动力总成。2.2驱动电机纯电动汽车和混动汽车电驱总成2.3电机控制器电机控制器简称MCU，其主要作用是用于驱动车辆和能量回收。电机控制器又可称为“变频器”或“逆变器”，三种名称指的都是同一总成。“逆变器”是汽车领域最常用的术语。电机控制器还可与其他高压部件集成在一起，如车载充电机OBC、DC/DC变换器等。电机控制器MCU能够通过车载局域网与其他控制单元进行通信。2.3电机控制器常见品牌制造商对电机控制器的称呼使用术语有：1）福特：变速器控制模块(TransmissionControlModule)；2）通用：驱动电机功率变频器模块(DriveMotorPowerInverterModule)；3）现代：电机控制单元(MotorControlUnit)；4）雷克萨斯：带变换器的逆变器总成(InverterwithConverter)；5）梅赛德斯-奔驰：电力电子模块(PowerElectronicsModule)；6）丰田：带变换器的逆变器总成或功率控制单元(InverterwithConverterorPowerControlUnit)。2.3电机控制器丰田卡罗拉双擎混动电机控制器2.3电机控制器比亚迪e5的充配电总成总成，又称电控“四合一”，集成双向交流逆变式电机控制器模块VTOG、车载充电器模块OBC、DC/DC变换器模块和高压配电模块，其内部还装有漏电传感器、霍尔电流传感器等。这套总成的功能如下：1）控制高压交/直流电双向逆变，驱动电机运转，实现充、放电功能(VTOG、车载充电器)。2）实现高压直流电转换低压直流电为整车低压电器系统供电(DC/DC)。3）实现整车高压回路配电功能以及高压漏电检测功能(高压配电箱和漏电传感器模块)。4）另外还包括CAN通信、故障处理记录、在线CAN烧写以及自检等功能。2.3电机控制器比亚迪e5“四合一”充配电总成内部结构2.4DC/DC变换器新能源汽车均不再使用传统的12V交流发电机，但是车辆上仍然在使用12V电路和电气设备，包括12V低压电池。DC/DC变换器的主要功能是将高压直流电转换成低压直流电。车辆启动后，DC/DC变换器将动力蓄电池供给的高压直流电转换成12V的低压直流电，给各低压用电设备使用，同时给12V低压蓄电池补充充电，其作用相当于传统燃油车的发电机。12V低压电池通常被称为“辅助电池”，为低压电气设备供电，不再象传统油车一样用于启动车辆的发动机。2.4DC/DC变换器比亚迪e6DC/DC变换器2.5车载充电机车载充电机是一种将交流电变换为直流电的车载整流装置，能够利用外部电网为动力蓄电池充电，通常被称作OBC。通过高压电缆与车辆的交流充电口连接，因此也称为交流充电机。在动力蓄电池需要充电的时候，只要有可用的220/380V交流插座，就可以进行充电。因充电电流小、充电速度、充电时间长，故充电接口称为慢充接口。快充是不经过车载充电机OBC的，由快充桩直接给动力蓄电池进行直流充电。2.5车载充电机北汽新能源E200EV车载充电机比亚迪秦dmi车载充电机2.6充电口也称为充电座。对于带有充电系统的新能源汽车，它的充电系统还需要配有充电口，以连接动力蓄电池与外部电源进行充电，包括直流充电口和交流充电口两种。直流充电口也称为快充口，交流充电口也称为慢充口。一般纯电动汽车快慢充电口均设置，混动车型HEV不设置充电口，插电式混动车型PHEV一般只配有慢充口，但已有不少品牌PHEV车型开始加装快充口。2.6充电口比亚迪e5充电接口2.7高压配电盒高压配电盒简称PDU，也可以称作高压接线盒，用于连接动力蓄电池，为驱动电机、空调压缩机、PTC加热器等高压用电设备供电，以及与充电设备进行电气连接，并对高压系统上下电和安全防护进行控制，盒内设有接触器（也称作高压继电器）、电流传感器、漏电传感器、功率电阻以及连接排线等部件，是高压电气系统的“枢纽中心”。高压配电盒还可与其他总成进行集成设计，如比亚迪e5充配电总成“三合一”、“四合一”等。2.8高压线束高压线束是新能源汽车高压总成之间的连接线。连接高压电池包与高压配电盒的高压线束也称作高压母线。高压线束总成结构上包括高压线缆和高压连接器两部分。为避免引起高压触电，高压线缆、高压连接器及波纹管的外观通常用“橙色”作为警告标记。主要包括电池包线束、充电线束、驱动电机线束、空调线束以及PTC线束等。不同车型、不同回路高压线束也有所不同，但高压线缆和高压连接器的外观都用“橙色”为警告标记。2.9电动压缩机与加热PTC目前，新能源汽车空调系统普遍电动压缩机，多采用涡旋式，具有结构紧凑、配合精密、体积小、效率高、故障率低、控制简单等特点，压缩机由三相交流电机驱动，通过电机控制器将高压直流转换为高压三相交流为电机供电，电机控制器与电机、压缩机常采用一体化设计，构成电动压缩机“三合一”总成，电机控制器与驱动电机控制器结构原理相近。加热器PTC为高压直流用电设备，不需要转换成三相交流电，通过控制器控制加热功率，供空调采暖和电池包加热用。分为空气加热型和水加热型两种。四、任务实施1.任务准备安全防护：做好安全防护与场地隔离(车内外三件套、车轮挡块、警示标志及隔离带等)。工具设备：举升机、人身安全防护套装、绝缘工具套装、常规工具套装。车辆台架：（1）比亚迪e5分控联动系统(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亚迪e5教学版整车。（2）丰田卡罗拉双擎混动整车、HV电池包台架。辅助资料：教材、维修手册、任务工单、记号笔。2.操作步骤注意：在操作前应首先做好场地安全防护、车辆安全防护、人身安全防护等各种防护措施，并执行进行高压下电程序，在等待5分钟（或10分钟）后再进行动手操作。1.比亚迪e5高压组件认知对车辆高压系统进行整体认知。了解车辆各高压部件的安装位置、结构特点、性能参数等情况。清楚车辆高压系统基本组成。掌握车辆各高压部件的安装位置、结构特点、性能参数等情况。1.比亚迪e5高压组件认知电池包壳体外观（密封盖上粘贴有电池参数标签和电池编号），高、低压线束接口，高压维修开关，冷却水进出口。1.比亚迪e5高压组件认知动力蓄电池采用三元锂电池，系统由11个动力蓄电池模组、11个动力蓄电池信息采集器、动力蓄电池串联线、动力蓄电池托盘、动力蓄电池包密封罩、动力蓄电池采样线等组成。11个动力蓄电池模组中各有10、8节数量不等的电池单体，总共108节串联而成。额定总电压为394.2V，容量为130Ah。1.比亚迪e5高压组件认知BMC主要实现充/放电管理、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；BIC主要作用是电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等。1.比亚迪e5高压组件认知安全控制盒内主要零部件：连接铜排、霍尔电流传感器、主接触器、预充接触器、预充电阻、负极接触器、漏电传感器。漏电传感器主要监测与动力蓄电池输出相连接的负极母线与车身底盘之间的绝缘电阻；负极～车身绝缘阻值100Ω/V＜R≤500Ω/V一般漏电。1.比亚迪e5高压组件认知模组的编号（与总-连接为1号模组，与总+连接为11号模组）及维修开关的位置（位于6、7号模组之间）。1.比亚迪e5高压组件认知充配电总成外围各部件连接情况1.比亚迪e5高压组件认知充配电总成内部的各部件：车载充电机、DC/DC、直流充电接触器（两个）、粘连检测模块等。1.比亚迪e5高压组件认知电驱“三合一”的基本结构及性能参数1.比亚迪e5高压组件认知打开充电口盖，观察快慢充电口端子，拔插充电枪，观察充电枪的锁止机构。1.比亚迪e5高压组件认知观察电动压缩机的基本结构组成、管路连接、高低压线束连接情况。1.比亚迪e5高压组件认知观察电动压缩机的基本结构组成、管路连接、高低压线束连接情况。2.丰田卡罗拉双擎混动高压组件认知高压部件分布位置及名称：电池模组、接线盒、电池管理模块、电压控制HVCPU、高压线束、混合驱动桥、逆变器总成、空调压缩机总成