《新能源汽车驱动电机及控制技术》 课件 1.2 高压线束检测

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线束包括低压线束和高压线束。低压线束的主要作用之一是对高压系统进行控制并确保高压系统正常运行；而高压线束则是将各高压总成连接成一个完整的高压系统，构成传输高压电压和电流的主回路，并用于完成驱动车辆及执行一些舒适功能，也属于高压组件的一部分。因高压线束是高电压运行，因此检修时必须特别小心，一定要熟悉高压线束的结构原理，并且严格遵守安全规定，按照维修说明操作。二、学习目标知识目标：掌握高压线束的结构和功能。掌握高压线束的重要说明。技能目标：具有识别高压线束在实车布置位置的能力。具有高压线束检测与更换的能力。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、知识空间新能源汽车高压主回路由高压电源、高压负载、控制保护装置及高压线束四部分组成，高压线束是车辆高压系统各高压总成部件之间的连接电路。高压总成内部连接电路一般采用排线（汇流排）连接，高压总成外部连接电路则采用高压线束连接。1.高压线束概述高压线束由高压线缆和高压连接器两部分构成，也是一个完整不可分割的总成组件。1.1高压线束的特点与应用高压线束由一根或多根绝缘良好的高压线缆及连接器组成，为一不可分割的总成部件，用于车辆高压部件之间的连接，包括直流线束和交流线束。1.1高压线束的特点与应用高压线束总成1.1高压线束的特点与应用高压线束的主要功能是安全传输高压电压和电流。在很多混合动力汽车中，直流线束从汽车尾部(与动力蓄电池连接)一直延伸到车辆机舱盖下方的变频器上。大部分高压线束都位于汽车底盘下，因此它能受到很好的保护，避免碰撞到路面带来的损坏。而纯电动EV和一些插电式PHEV安装的动力蓄电池要大得多，往往要延长到车辆前部的位置，所以其高压线束通常也会比混合动力汽车HEV中的短一些。高压线束不属于承重结构。1.2高压线束走向布置及划分类型高压线束布置应注意以下事项：1）布线方案应有助于避免不正确的安装和错误的线束路线。2）走线应避免形成大的电磁环。3）高低压平行走线间隔须足够，如果实际境况确实无法达到此要求，高低压需相互垂直走线。4）车辆在发生碰撞情况下，须确保线束不会受到挤压，以防线束破裂造成短路。1.2高压线束走向布置及划分类型对于车辆底部、轮舱溅水区，应特别注意水和道路磨料会损坏线束。溅水区中的连接器应进行装袋防护。注意保护所有高压线束，以防振动和磨损。用于固定线束的电缆夹应稳固地连接至设备或框架结构以及线束上。线束应远离热源(如发动机排气管等)，如不能满足要求，要保护所有线束，以抵抗辐射热源，宜采用阻燃隔热棉对线束进行包扎，或在线束附近增加隔热板处理。1.2高压线束走向布置及划分类型同时由于高压已经超出人体安全电压，不能象低压系统一样与车身进行搭铁，高压电回路必须严格执行双轨制，即不能利用车身搭铁作为回路，必须使用专用回路，简单来说就是高压线缆不允许与车身相连接，否则容易引起触电事故。2.高压线缆高压线缆即高压线束的导线部分。2.1高压线缆特性

考虑到电磁干扰的因素，整个高压系统均全部包覆屏蔽层。目前国内车型多采用屏蔽型单芯高压线缆。电机、控制器及电池等高压线缆的屏蔽层，须通过连接器连接到电池、电机控制器等总成的壳体，再与车身进行搭铁连接。高压线缆耐压与耐温等级的性能远高于低压导线。耐压性能：乘用车耐高压额定600V、商用车电压可高达1000V；耐电流性能：根据高压系统部件的电流量，可达250～400A；耐温性能：耐高温等级分为125℃、150℃和200℃不等，常规选择150℃导线；低温常规等级为-40℃。高压部件带有高压互锁人性化安全设计，贯穿整车所有高压组件，拆卸前必须先断开高压互锁装置，由BMS、VCU执行检测和控制并进行高压下电后才可执行拆卸操作。2.2高压线缆结构新能源汽车高压线缆采用单芯电缆，有非屏蔽和屏蔽之分。多采用屏蔽型铜质单芯绝缘线缆，线缆由导体、绝缘、护套、屏蔽、铝箔、包带以及填充物等组成。导体材料多采用无氧铜线，柔韧性好且不易氧化；绝缘及护套常用材料有低烟无卤交联聚烯烃、硅橡胶材料、氟塑材料等。高压线缆的截面为圆形，其护套颜色为橙色。2.2高压线缆结构新能源汽车用高压电缆结构3.高压连接器高压线束与总成之间的连接方式有固定连接和连接器连接两种连接方式。固定连接即采用螺栓将接线端子（俗称线鼻子）固定在接线板上的一种连接方式，如一些车辆的电机线束、动力蓄电池线束等。固定连接型高压线束及接线端子3.高压连接器高压连接器应用广泛，高压总成之间的连接都需要用到高压连接器，高压连接器非常重要。高压连接器3.1高压连接器的选型高压连接器应用选型时，需要根据部件使用环境(如温度、湿度、海拔等)、安装条件(振动条件、体积结构、密封等级要求)、载流特性、成本核算等合理选择产品。对高压连接器的理想期望为产品安全防护等级较高、耐高温、大载流、低功耗、抗油脂、体积小，轻量化、长寿命且低成本。3.1高压连接器的选型常见国内外电气线束连接器主要参考标准3.2高压连接器的安全防护高压连接器的安全防护主要指电气性能方面须满足设计要求，如绝缘、电气间隙、爬电距离、防呆、防触指设计等符合规定要求。除了以上性能，应用时还需重点关注连接器高压互锁、密封防护、电磁兼容性等性能。3.2.1高压互锁高压互锁(简称HVIL)是通过使用低压电气信号来监视高压系统连接完整性、连续性的一种安全设计方法，也可以作为盖板打开的检测。因为高压互锁回路是一个环形闭合回路，所以也可以称为环形线，或者称为安全线。有些品牌车型的维修开关也通过断开互锁线的方式来禁止高压上电的，称作连锁塞或安全塞。3.2.1高压互锁高压互锁原理图3.2.2高压连接器的密封防护高压连接器密封防护等级一般要求至少达到IP67，在汽车上一些特殊场合选型时甚至要求IP6K9K，以保证即使在高压冲洗时也满足使用要求。目前产品密封防护要求及验证方法主要参考GBT4208-2017，把部件或连接器放置于水箱1m深处，以检测其防护等级IP67是否通过，模拟车辆的实际工况。3.2.2高压连接器的密封防护IP是IngressProtection的缩写，IP等级是电气设备外壳对异物侵入的防护等级。IP等级由2位数字组成，第1位数字表示固态防护等级，范围是0-6，分别表示对从大颗粒异物到灰尘的防护。第2位数字表示液态防护等级，范围是0-8，分别表示对从垂直水滴到水底压力情况下的防护，数字越大表示能力越强。IP67的解释是，防护灰尘吸入(整体防止接触，防护灰尘渗透)，防护短暂浸泡(防浸)。3.2.2高压连接器的密封防护防护等级第一位数字及定义3.2.2高压连接器的密封防护防护等级第二位数字及定义3.2.3电磁兼容性电磁兼容性(ElectroMagneticCompatibility，简称EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合运行要求，并不会对其周围环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指电子器件对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。3.2.3电磁兼容性高压线束设计时，要求连接器（也包括高压部件）具备360°屏蔽层，通过屏蔽罩有效地和电缆屏蔽层连接，且可靠接地。屏蔽罩覆盖整个连接器长度，以保证足够的屏蔽功能，并尽量减小屏蔽界面之间的电阻。在产品生命周期内，屏蔽连接接触电阻＜10mΩ。对于由塑料制成的高压连接器，屏蔽须用金属面来实现。3.2.3电磁兼容性比亚迪-秦混合动力屏蔽装置结构示意图3.3高压连接器温升与功耗高压连接器超过规定使用温度限值时，会因发热降低安全特性，甚至失效损坏。造成连接器温度升高的主要原因如下：（1）环境因素

布置位置为易受高温影响或处于热量集中的密封舱内，选型时已经对连接器的耐温进行了考虑，维修时要注意检查高压有无与高温部件存在接触干涉现象。（2）连接器自身发热

影响因素主要为插合接触件的接触电阻功耗发热或压接不良。3.3高压连接器温升与功耗接触件受热后将影响镀层，或在接触区域形成绝缘薄膜层，增大接触电阻，进一步加剧升温而形成恶性循环。连接器受热超过限值，热失效严重时线束烧毁，且将导致绝缘材料产生化学分解，降低绝缘性能，严重时有可能出现连接器正负极柱间因绝缘材质热熔后击穿短路现象，会出现燃烧着火事故，维修时应注意及时检查（端子是否有烧蚀、接触电阻、温度）。3.3高压连接器温升与功耗连接器接触电阻限值大众VW80834标准对照表3.3高压连接器温升与功耗连接器线缆压接完整后，接触电阻计算公式：Rtotal=Rcrimp1+Rcontact+Rcrimp2端子接触电阻组成示意图3.4高压连接器结构特点高压连接器也称作高压接插件，由插头和插座两部分组成，包括端子和壳体。插座固定在高压总成壳体上，端子在总成内与排线相连；插头与高压线缆构成高压线束总成，端子在插头壳体内与高压线缆相连。3.4高压连接器结构特点高压连接器基本结构3.4.1连接器端子连接器插座端子一般为针式，通常称作“公”端子；插头端子一般为孔式，通常称作“母”端子。但也存在相反情况，如充电座端子为母端子，而充电枪端子为公端子。3.4.1连接器端子片簧式冠簧式扭簧式高压连接器母端子结构上主要有开片式、冠簧式、扭簧式等类型。3.4.1连接器端子充电座端子充电枪端子3.4.1连接器端子高压连接器公端子多为柱式或片式结构，材质多采用铜质。裸露的公端子采用深埋式结构，端子周围加绝缘材料，高出端子高度部分加塑料帽，为防触指设计。公端子结构3.4.1连接器端子连接器端子镀层一般选择接触电阻较低的银。不同厂家的产品镀层厚度各不相同，选用时需考虑不同的适用场合。若使用或维护不当，充电连接器端子局部镀层将磨损严重，出现“漏铜”现象，使用中将产生铜锈，导致有效的载流面/点减少、易锈蚀而增大接触电阻。3.4.2高压连接器壳体连接器的壳体主要包括定位装置和锁止装置。定位装置保证插头正确安装方向，避免端子连接错序，若安装方向错误插头是装不上的；锁止装置是用来固定插头，保证插头插座的可靠连接，避免插头插座分离松脱。高压连接器因为涉及到高压电，对插头的定位和锁止要求更高，尽管具有防呆、防触指等安全设计，但在检修作业时要注意观察连接方式和安装方向，拆卸和安装插头必须严格按照维修手册要求进行。3.4.2高压连接器壳体扁平高压插头：某些高压组件插头上有单独的高压互锁回路插头，在松开高压插头前，必须首先松开高压互锁回路插头。高压互锁回路插头松开锁止机构拔出高压插头3.4.2高压连接器壳体1-屏蔽端子2-主端子3-端子壳体4-连接器壳体5-互锁端子高压连接器插座3.4.2高压连接器壳体圆形高压插头：高压线束的插头位于组件高电压接口上且已锁止。拆卸时必须向箭头方向将两个锁止元件压到一起，这样可以松开高压插头机械锁止件。重新连接高压插头时无须将锁止元件压到起，只需将插头纵向推到插座上即可。此时必须确保锁止元件卡入(听到咔嗒声)。圆形高压连接器（①插头②插座）3.4.2高压连接器壳体圆形高压插头拆卸方法3.4.2高压连接器壳体①-高压线缆②④-锁止机构③-外壳⑤⑨-互锁端子⑥-屏蔽罩（端子）⑦⑩-高压端子⑧-插头定位标记圆形高压连接器插头3.4.2高压连接器壳体如果维修时更换高压组件，组装时必须注意：规定重新建立高压组件壳体与车辆接地之间的导电连接（即壳体搭铁，必要情况须通过等电位补偿线再次搭铁）。必须严格遵守维修说明(紧固力矩等要求)。此外还必须由第二个维修人员检查维修工作(正确的紧固力矩和正确接触裸露金属)并在维修工单上进行书面记录。3.5高压连接器寿命与成本对于连接器性能寿命要求，大众汽车标准中规定：乘用车开发项目必须保证全功能能力生命周期至少15年或300000km(≥8000h动作+30000充电)，商用车须保证至少15年或1000000km。3.6手动维修开关手动维修开关（MSD）：新能源汽车检修时，为了确保人车安全，通过手动的方式直接断开电池包内部高压电路，从而切断高压系统的电源输出，也称作安全塞或高压维修开关，是一种特殊的高压连接器。手动维修开关3.6手动维修开关结构特点：1）插头内部有高压端子，能够直接控制高压导线的连接，是高压回路的一部分，是在关键时刻能够实现高压系统电气隔离的执行部件。2）插头内部设置一定容量的熔丝，可以起到短路保护的作用。3）插座内部有互锁线或有控制互锁回路通断的开关，当拔下维修开关插头时，已经先于高压端子切断了互锁回路，使高压下电，避免了高压端子带电分离而产生电弧。3.6手动维修开关《电动客车安全技术条件》第4.4.4条要求：可充电储能系统应安装维修开关和熔断器。SAE标准里面推荐了手动维修开关(MSD)的功能：打开时断开电池系统高压输出端子之间的任何电压；在MSD断开后5s（部分品牌车型需3～15min以上，与薄膜电容放电方式有关）内，所有电池外部高压端子的测量电压应小于60V（安全电压）DC。通常，MSD放置的位置是电池包的外箱或集成在高压配电盒(PDU)上。如果在商用车上，涉及多个电池包的话，可能会用到多个MSD。MSD的启用条件：在车辆进行大的检修、保养或更换其核心部件涉及高压部分时，为了保证人和车的安全，需要拔掉MSD维修开关插头，使高压下电。该器件在平时就是起个桥接电流的作用，用到的时候很少，但很关键。3.6手动维修开关MSD既包含了高压连接器的属性，也具有熔断器的作用。密封防护等级为P67，很多车企已经开始使用更高的要求，如要求达到IP6K9K。MSD不具备通用性：在MSD上尚未统一标准，故不同品牌的MSD是配套选择使用，不通用。MSD对插拔次数要求比较少，一般在50～100次(厂商一般给出的机械寿命为500～1000次)。在正常情况下，一辆纯电动汽车每年检修2～3次，插拔次数足以满足整车生命周期使用。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。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高压线束拆检该线束从电池包输出，连接至高压电控总成，为高压直流线束。若线束固定卡箍被拆除，安装时必须更换新的并可靠固定（以下同）。老款高压电控总成为四合一，新款高压电控总成为三合一，线束连接方式由固定连接变为连接器连接。老款车型高压电控端采用固定连接方式，应从电控壳体的线束端子安装孔盖处，将线束端子压接螺栓拆除并拔出高压线束。拆卸线束时应正确解除连接器锁止机构。先拆除电池包连接端并使用兆欧表对线束进行绝缘检测（原因是不允许使用兆欧表对电池包进行绝缘检测）。然后再拆除电控总成端连接器，拆除线束固定卡箍，将线束从固定位置取下，去除波纹管，观察线束外观，使用万用表检查两根线缆有无短路和断路。电池包与高压电控总成连接线束1.比亚迪e5高压线束拆检老款车型高压电控总成与电机高压线束从高压电控总成四合一输出，连接至电机端输入，为三相交流高压线束，采用线鼻子固定连接；新款比亚迪e5高压电控总成采用三合一结构，而电机更换成另外一个三合一动力总成，该线束更换成高压直流线束，并采用连接器连接。在只拆除一端连接器的情况下进行使用兆欧表进行绝缘检测。然后再拆除另一端连接器拆除，拆除线束固定卡箍，将线束取下，检查外观。使用万用表检查测量各项电阻值。高压电控总成与驱动电机连接线束1.比亚迪e5高压线束拆检检测充电口高压端子与车身地之间的绝缘电阻（严禁检测低压端子）。拔下高压电控总成连接器，取下各固定卡箍，检查线束外观。使用万用表检查测量各项电阻值。高压电控总成与交流充电口连接线束1.比亚迪e5高压线束拆检检测高压端子与车身地之间的绝缘电阻（严禁检测低压端子）。拔下高压电控总成连接器，取下各固定卡箍，检查线束外观。使用万用表检查测量各项电阻值。高压电控总成与直流充电口连接线束1.比亚迪e5高压线束拆检拔下高压电控总成连接器，检测各高压端子与车身地之间的绝缘电阻。拔下压缩机电机控制器连接器，取下各固定卡箍，检查线束外观。使用万用表检查测量各项电阻值。高压电控总成与电动空调压缩机连接线束1.比亚迪e5高压线束拆检拔下高压电控总成连接器，检测各高压端子与车身地之间的绝缘电阻。拔下PTC控制器连接器，取下各固定卡箍，检查线束外观。使用万用表检查测量各项电阻值。高压电控总成与PTC连接线束2.丰田卡罗拉双擎混动高压线束拆检2.丰田卡罗拉双擎混动高压线束拆检电池包与逆变