新能源汽車BJEV高壓系統(tǒng)

BJEV高壓系統(tǒng)學習目標能夠熟知車輛的高壓系統(tǒng)注組成部分；能夠看懂拓撲圖并描述個高壓部件在車輛上的安裝位置能夠說出各部件的功能、結(jié)構(gòu)；能夠?qū)囕v的基本故障進行排查。重點能夠熟知車輛的高壓系統(tǒng)注組成部分及其功能、結(jié)構(gòu)；能夠?qū)囕v的基本故障進行排查。難點能夠看懂拓撲圖并描述個高壓部件在車輛上的安裝位置能夠?qū)囕v的基本故障進行排查。理論知識一、高壓系統(tǒng)組成部分高壓控制盒空遽冷瀧尋皤動電機真空制動DC-DC電瓠控制器高壓控制盒空遽冷瀧尋皤動電機真空制動DC-DC電瓠控制器一）動力電池組』池佢1主翌的功丿小C1）握供動力；＞電址計算;C3＞溫度、電居、濕丿強檢測hC6＞＞電址計算;C3＞溫度、電居、濕丿強檢測hC6＞電池一敦性檢測*車輛行駛過程中，隨著電量的消耗，SOC表上指針指示的數(shù)值會逐漸減小。當SOC減小到30%以下時，SOC表上的電量不足指示燈會點亮，提示用戶盡快對車輛進行充電。車型號E150EV動力電池包電壓320V動力電池包容量80Ah動力電池包電量25.6kWh

電池管理必須解決的問題：使用100個電芯串并聯(lián)，必須解決的問題：電芯制造、選擇一致性：容量、內(nèi)阻一致；同一批次電池包電量監(jiān)測電芯荷電電量監(jiān)測電芯充放電電壓：某一個電芯充電到3.5V就全部停止充電；某一個電芯放電到2V就全部停止放電。個別電芯均衡充電電池熱管理、電池低溫環(huán)境下加熱電池高壓安全管理措施：上下電控制、維修開關(guān)、絕緣監(jiān)測二）高壓控制盒高壓控制盒：是完成動力電池電源的輸出及分配，實現(xiàn)對支路用電器的保護及切斷。1.1高壓控制盒：內(nèi)部結(jié)構(gòu)快充插件高壓附件插件1.2高壓控制盒：內(nèi)部原理

1.3高壓控制盒：外部接口定義低壓控制端插件1低壓控制端插件1腳：2腳：3腳：4腳：5腳：6腳：7腳：8腳：9腳：接高壓盒1腳：電源負極2腳：電源正極3腳：互鎖信號線4腳：互鎖信號線（到盒蓋開關(guān)）快充繼電器線圈（正極）快充負繼電器線圈（控制端）快充正繼電器線圈（控制端）空調(diào)繼電器線圈（正極）空調(diào)繼電器線圈（控制端）PTC控制器_GNDPTC控制器CAN_LPTC控制器CAN_HPTC溫度傳感器負極10腳：PTC溫度傳感器正極高壓控制盒：外部接口定義接電機控制器線束插件B腳位：電源正極接電機控制器線束插件B腳位：電源正極A腳位：電源負極C腳位：互鎖信號線D腳位：互鎖信號線接動力電池線束插件B腳位：電源正極A腳位：電源負極C腳位：互鎖信號線D腳位：互鎖信號線A:DC/DC電源正極B:PTC電源正極C:壓縮機電源正極D:PTC-A組負極E:充電機電源正極F:充電機電源負極G:DC/DC電源負極H:壓縮機電源負極J:PTC-B組負極L:互鎖信號線K:空引腳1.4高壓控制盒：互鎖線接線圖三）永磁驅(qū)動電機&電機控制器傳統(tǒng)直流電機定子線圈，通電產(chǎn)生磁場；轉(zhuǎn)子線圈通電產(chǎn)生磁場，磁場相互作用是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個角度，用整流子換另一組線圈通電，繼續(xù)轉(zhuǎn)過一個角度。是電機轉(zhuǎn)動。帶負載后，可以通過加大線圈的電流來保證電機的扭矩輸出。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動會在定子繞組上感生電動勢，感生電動勢方向與定子線圈上的電壓方向相反；定子上電流不能無限加大。傳統(tǒng)交流異步電機三相交流電在三個定子繞組上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子是鼠籠結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電鼠籠上感生出電流，形成磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)子極對數(shù)和交流電頻率決定。從外部改變交流電的頻率就可以改變電機的轉(zhuǎn)速變頻電機就是用變頻器改變輸入到電機的頻率，調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速的。三相永磁結(jié)構(gòu)定子鐵芯分布三個繞組、三對磁極（120°分布）（六個磁極）轉(zhuǎn)子上嵌有兩對永磁材料做成的磁極（4個磁極）。當為某一個磁極通直流電時，轉(zhuǎn)子永磁極就會轉(zhuǎn)向通電的定子磁極。然后本相線圈斷電，下一個定子線圈通電，轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)向下一個定子磁極。問題是：1如何判斷轉(zhuǎn)子磁極初始在電機內(nèi)部什么角度位置，以便根據(jù)轉(zhuǎn)向要求決定通電是哪一個線圈？2轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)到什么角度位置時刻，為下一相線圈開始通電？用傳感器判斷轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置：光電編碼傳感器、霍爾傳感器、三線圈磁阻式轉(zhuǎn)子傳感器永磁驅(qū)動電機：驅(qū)動電機控制器其將動力電池提供的直流電，轉(zhuǎn)化為交流電，然后輸出給電機；通過電機的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)整車加速、減速；通過電機的反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒車；其通過有效的控制策略，控制動力總成以最佳方式協(xié)調(diào)工作。定子定子（四）DC/DC2?1將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為整車低壓12V直流電，給整車低壓用電系統(tǒng)供電及鉛酸電池充電。低壓輸?shù)蛪嚎刂贫烁邏狠擻j-jlLi入號i低壓輸岀負極岀正極2.2DC/DC:接口定義高壓輸入端高壓輸入端A腳：電源負極B腳；電源正極中間為高壓互鎖短接端子低壓控制端A腳：控制電路電源正兼使能（直流12V啟動，0-1V關(guān)機）B腳：電源狀態(tài)信號輸岀〔故障線，故障：12V高電平，正常：低電平）C腳：控制電路電源負2.3DC/DC：工作條件及判斷工作條件：（1）高壓輸入范圍為DC290~420V（2）低壓使能輸入范圍為DC9~14V判斷DC/DC是否工作的方法：第一步，保證整車線束正常連接的情況下，上電前使用萬用表測量鉛酸蓄電池端電壓，并記錄；第二步，整車上ON電，繼續(xù)讀取萬用表數(shù)值,查看變化情況，如果數(shù)值在13.8T4V之間，判斷為DC工作。五）空調(diào)制冷壓縮電機

（六）車載充電機車載充電機將220V交流電轉(zhuǎn)換為動力電池的直流電，實現(xiàn)電池電量的補給。車載充電機：接口定義低壓通信端直流輸出端交流輸入端直流輸出端直流輸出端A腳：電源負極B腳：電源正極交流輸入端1腳：L（交流電源）2腳：N（交流電源）3腳：PE（車身地（搭鐵））4腳：空5腳:CC（充電連接確認）6腳：CP（控制確認線）低壓控制端1腳：新能源CAN_L2腳：新能源CAN_GND5腳：互鎖輸出（到高壓盒低壓插件）8腳:GND9腳：新能源CAN_H11腳：CC信號輸出13腳：互鎖輸入（到空調(diào)壓縮機低壓插件腳：12V+OUT腳：12V+IN二、E150高低壓電分布結(jié)構(gòu)圖新能源汽車BJEV新能源汽車BJEV高壓系統(tǒng)整車控制器故障報警高?+壓控■+制盒rm.DC/DC*1輔<HT7組是IG控制統(tǒng)供電有3組，其中有12V對動力電池控制系E-150控制框圖HT2cT35H1PHT4HT2aT12HT2HT9HT2eT1c+T1b-起動開關(guān)解碼器端>T17快充高壓土T5aCANH\CANL動力電池正極、負極繼電器力電池組整車控制器故障報警高?+壓控■+制盒rm.DC/DC*1輔<HT7組是IG控制統(tǒng)供電有3組，其中有12V對動力電池控制系E-150控制框圖HT2cT35H1PHT4HT2aT12HT2HT9HT2eT1c+T1b-起動開關(guān)解碼器端>T17快充高壓土T5aCANH\CANL動力電池正極、負極繼電器力電池組電池管理、加熱、預(yù)充電空調(diào)繼電器PTC溫度傳感器GNDCANL,CANH快充口連接確認CANHCANL車載充電機制動踏板加速踏板電機控制器12v常供電接地100CANL1CANH112V常供電接地10012v常供電接地10012V常供電接地100220V慢充插頭CAN2CAN3動力電池T3a新能源汽車BJEV新能源汽車BJEV高壓系統(tǒng)三、基本故障排查（一）高壓互鎖故障排查高壓互鎖的定義在ISO國際標準《ISO6469-3:2001電動汽車安全技術(shù)規(guī)范第3部分：人員電氣傷害防護》中，規(guī)定車上的高壓部件應(yīng)具有高壓互鎖裝置。高壓互鎖，也指危險電壓互鎖回路（HVIL-HazardousVoltageInterlockLoop）:通過使用電氣小信號，來檢查整個高壓產(chǎn)品、導(dǎo)線、連接器及護蓋的電氣完整性（連續(xù)性），識別回路異常斷開時，及時斷開高壓電?；芈啡鐖D2所示。當整車發(fā)生碰撞時，碰撞傳感器發(fā)出碰撞信號，觸發(fā)HVIL斷電信號，整車高壓源會在毫秒級時間內(nèi)自動斷開，以保障用戶的安全，如圖3所示。圖2高壓互鎖回路示意圖圖3碰撞時HVIL斷開高壓電DC插件PT為件4腳^2腳出高壓盒DC插件PT為件4腳^2腳出高壓盒l(wèi)lPINffiftL腳入高壓議低壓播件■諧岀（黑白建）壓舘機扯壓插井咖人2腳出苑電機低壓插件雷腳入5腳岀高壓互鎖回路高壓互鎖的組成2.1互鎖信號回路高壓互鎖信號回路包括兩部分，如圖2中黑線和虛線所示。1）黑線部分用于監(jiān)測高壓供電回路的完整性，可以分為兩種形式：一種是與高壓電源線并聯(lián)，并在所有高壓連接器端與連接器監(jiān)測器連接，將所有的連接串接起來組成一個完整的回路（圖4），可以利用高壓線上的屏蔽線組成信號回路的一部分，以使整個系統(tǒng)變得更簡單和可靠；另外一種形式為各個高壓部件控制器負責監(jiān)測各自的HVIL信號，只有當全部的控制器收到HVIL接通信號時，才允許接通高壓源，如圖5所示。圖4高壓供電監(jiān)測回路1圖圖4高壓供電監(jiān)測回路1圖5高壓供電監(jiān)測回路2圖6b為通用的最新專利設(shè)計。（a）一體式設(shè)計圖6b為通用的最新專利設(shè)計。（a）一體式設(shè)計高壓互鎖系統(tǒng)（b）通用最新設(shè)計圖6高壓連接器監(jiān)測器2）虛線部分用來監(jiān)測所有高壓部件保護蓋是否非法開啟，利用信號線將所有高壓器件上的監(jiān)測器全部串聯(lián)起來，組成另外一條監(jiān)測信號回路，即互鎖信號回路。高壓回路內(nèi)某一個部位沒有連接好，互鎖信號送入整車控制器內(nèi)，整車控制器就不使動力電池對外供電?；ユi監(jiān)測器監(jiān)測器分為兩類，一種用于監(jiān)測高壓連接器連接是否完好，另外一種用于監(jiān)測高壓部件的保護蓋是否開啟。1）高壓連接器監(jiān)測器如圖6所示，圖6a為將監(jiān)測器設(shè)置在連接器上的一體式的設(shè)計，通用監(jiān)測器的設(shè)計是利用壓接方法在連接器自鎖結(jié)構(gòu)上增加電氣連接作為自鎖回路短接信號，這種設(shè)計既保證了連接器防水等級又能不增加冗余的空間，非常巧妙。圖7中白色方框區(qū)為某車型動力電池動力母線互鎖監(jiān)測器，在動力母

線拔出時，其也會隨之斷開，HVIL高壓互鎖回路就會觸發(fā)高壓斷電信號，保障用戶的操作安全。圖7某車型動力電池動力母線互鎖監(jiān)測器2）高壓部件開蓋監(jiān)測器如圖8所示，結(jié)構(gòu)類似于連接器，一端安裝于高壓部件保護蓋上，另外一端安裝于高壓部件主體內(nèi)部，當保護蓋開啟時連接器也斷開，HVIL信號中斷。通常需要設(shè)置監(jiān)測器的部件包括：①驅(qū)動電機控制器；②DC-DC變換器；③高壓配電箱；④車載充電器；⑤空調(diào)驅(qū)動器；⑥電池管理器。圖8某高壓部件開蓋監(jiān)測器自動斷路器自動斷路器（也稱正極、負極接觸器）為互鎖系統(tǒng)切斷高壓源的執(zhí)行部件，形式類似于繼電器，如圖9所示。在高壓互鎖系統(tǒng)識別到危險情況時，能否正確斷開高壓源是非常關(guān)鍵的，所以自動斷路器對高壓互鎖的作用影響相當大，其如何設(shè)置需參照以下原則。（a）自動斷路器實物（a）自動斷路器實物（b）內(nèi)部原理圖圖9自動斷路器1）自動斷路器需要盡可能地接近電池包（高壓源），以減少在斷電時候繼續(xù)蓄能的電路。2）自動斷路器的初始狀態(tài)應(yīng)該是常開的狀態(tài)，需要控制器給予安全信號方能閉合，以避免高壓線路誤接通。3）復(fù)位自動斷路器應(yīng)要求操作者施加額外的信號，需其確認當前為已消除高壓危險的情況方能復(fù)位。4）自動斷路器應(yīng)具有自診斷的能力，將其內(nèi)部的故障檢測出來并予以顯示，如果不能正常工作，則整車需要特殊處理（停車或報警）。5）自動斷路器即使是在出現(xiàn)供電電壓過低的情況下也應(yīng)能操作。6）自動斷路器需要提供一個輸出信號，提前通知其他用電負載，使之能在斷電之前有提前響應(yīng)的時間。7）行駛過程中等特殊情況不能強行斷開。圖10為DC-DC供電原理圖，其中自動斷路器建議設(shè)計在最靠近動力電池包處，由此可以減少斷電時蓄能的電路，而且使用的是雙極同時斷開，可以使高壓互鎖起作用時高壓源徹底和各高壓部件隔離，能夠很好地保護使用者。斷路器也可以設(shè)置在電池包的正中央位置，通過切斷高壓源內(nèi)部的連接，起到整車徹底斷電的目的。圖10DC-DC供電原理圖控制策略高壓互鎖系統(tǒng)在識別到危險時，整個控制器應(yīng)根據(jù)危險時的行車狀態(tài)及故障危險程度運用合理的安全策略，這些策略包括以下幾點。1）故障報警。無論電動汽車在何種狀態(tài)，高壓互鎖系統(tǒng)在識別到危險時，車輛應(yīng)該對危險情況做出報警提示，需要儀表或指示器以聲或光報警的形式提醒駕駛員，讓駕駛員注意車輛的異常情況，以便及時處理，避免發(fā)生安全事故。2）切斷高壓源。當電動汽車在停止狀態(tài)時，高壓互鎖系統(tǒng)在識別嚴重危險情況時，除了進行故障報警，還應(yīng)通知系統(tǒng)控制器斷開自動斷路器，使高壓源被徹底切斷，避免可能發(fā)生的高壓危險，確保財產(chǎn)和人身安全。3）降功率運行。電動汽車在高速行車過程中，高壓互鎖系統(tǒng)在識別到危險情況時，不能馬上切斷高壓源，應(yīng)首先通過報警提示駕駛員，然后讓控制系統(tǒng)降低電機的運行功率，使車輛速度降下來，以使整車高壓系統(tǒng)在負荷較小的情況下運行，盡量降低發(fā)生高壓危險的可能性，同時也允許駕駛員能夠?qū)④囕v停到安全地方。常見的高壓互鎖問題：PTC、DC/DC、高壓盒、車載充電機、空調(diào)壓縮機高低壓插件未插;故障現(xiàn)象：整車報高壓故障故障原因：某個高壓插件未插或未插到位造成高壓互鎖設(shè)計的目的：高壓互鎖回路（HighVoltageInterlock）簡稱HVIL目的：整車在高壓上電前確保整個高壓系統(tǒng)的完整性，使高壓處于一個封閉的環(huán)境下工作提高安全性;當整車在運行過程中高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞的時候，需要啟動安全防護;防止帶電插拔高壓連接器給高壓端子造成的拉弧損壞。二）絕緣故障排查故障現(xiàn)象：動力電池報整車絕緣故障故障原因：某個部件或插件引起絕緣阻值低造成排查方法：排除法，首先需要將互鎖回路接地，將空調(diào)低壓插件2腳有效搭鐵，：將高壓附件線束斷開，再逐一排查。1絕緣故障報警的實現(xiàn)該款純電動輕客上，最低報警絕緣電阻值設(shè)定為500kQ，由電池管理系統(tǒng)BMS來承擔檢測功能，當檢測到的絕緣電阻值低于該值時，BMS將對應(yīng)的絕緣故障代碼上報給上位機，整車上則由組合儀表來進行代碼顯示和故障燈報警。當組合儀表上顯示了故障代碼或報警燈時，表示此時車輛出現(xiàn)了絕緣故障，必須馬上進行故障排查，以免出現(xiàn)人身安全事故。2絕緣報警初步排查根據(jù)現(xiàn)場故障表現(xiàn)來看，故障的種類和故障部件表現(xiàn)多樣，可根據(jù)以下步驟進行初步排查。1）如車輛的儀表能正常顯示，并正確反映是否有故障，那么說明BMS絕緣監(jiān)測系統(tǒng)本身應(yīng)該是正常工作的。2）如車輛的儀表顯示絕緣無連接（也有對應(yīng)的故障代碼），此時應(yīng)該檢查低壓控制線路是否正確或可靠連接?？赡苁堑蛪壕€束端插接件插針松脫和扭曲導(dǎo)致連接失效的情況。3）排除了低壓連接線路問題，則需要排除CAN總線的通信故障，檢查終端電阻阻值是否正常，若正常應(yīng)該是60Q，如果測出是40Q，則可能信號被削弱，會導(dǎo)致CAN通信不正常。

4）當車輛的組合儀表明確顯示有故障，此時表明車輛的絕緣故障發(fā)生在高壓回路上，高電壓部件出現(xiàn)了絕緣電阻過低的情況，需要對高電壓部件進行相關(guān)檢查。由于該絕緣檢測系統(tǒng)無法對絕緣故障點進行定位，這時需要進行逐步的人工排查。3高電壓回路的排查3.1高電壓回路的構(gòu)成高壓電回路的構(gòu)成如圖1所示，按安裝位置分成車輛前艙部分和車輛后部兩個部分。前部主要有電機系統(tǒng)、高壓配電箱、充電系統(tǒng)及附件，后部由電源分配盒和電池包組成，安裝于車輛后底部。所有線條連接所至的部件的相應(yīng)位置均有超過人體安全電壓的高壓電，操作時需要特別關(guān)注。另外，由于東風御風純電動輕客采用電池模塊外部并串聯(lián)結(jié)合方式，考慮線路簡化及成本控制，只在總正和總負回路上各設(shè)置了控制繼電器，沒有再另外增加維修開關(guān)。；吐強護配盤,1-彳.-lixorin...Fffi—EGl［左2電他軸LU；吐強護配盤,1-彳.-lixorin...Fffi—EGl［左2電他軸LU左4電抱袖l^l^Mllff冶2電池筍!+1-11+1-1圖1高壓電回路的構(gòu)成3.2操作注意事項在進行高壓回路的排查前，為了確保安全，一定要按照相應(yīng)的高壓安全操作規(guī)程進行作業(yè)，操作人員按規(guī)定穿戴好防護用品，檢查工具的絕緣性。操作時應(yīng)戴絕緣手套，穿絕緣靴，站在絕緣臺上。對于電控部件的殘余高電壓，我們在設(shè)計時也對之作了要求，必須在3min以內(nèi)將電壓放至低于36V,考慮到拆裝及維修準備時間，基本能夠?qū)㈦妷航抵寥梭w安全電壓以內(nèi)，以降低對人體觸電的風險。故障排查步驟1）找到相對應(yīng)的舉升機或地溝，以便于車輛底部的操作。2）找到車底部的電池電源分配盒，拔掉電源分配盒連接高壓配電箱的高壓線束插接件，高壓回路此時被分成了