《新能源汽車構(gòu)造與維修》課件 能力模板4、5 純電動(dòng)汽車基本構(gòu)造與原理的認(rèn)知、充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識與檢測

能力模塊四

純電動(dòng)汽車基本構(gòu)造與原理的認(rèn)知序言

本模塊將基于純電動(dòng)汽車高壓斷電流程，高壓互鎖的檢測兩大典型工作任務(wù)來學(xué)習(xí)純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)組成、純電動(dòng)汽車工作原理、高壓安全設(shè)計(jì)三方面的知識。01知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備

一、純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)組成純電動(dòng)汽車的組成包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。電動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。知識準(zhǔn)備（一）純電動(dòng)汽車特點(diǎn)1、純電動(dòng)汽車的定義

純電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。純電動(dòng)汽車，它是完全由可充電電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力源的汽車，它的組成包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等知識準(zhǔn)備2、純電動(dòng)汽車優(yōu)缺點(diǎn)與燃油汽車相比，純電動(dòng)汽車具有以下優(yōu)勢：（1）零排放（2）能效高（3）結(jié)構(gòu)簡單（4）低噪音（5）節(jié)能知識準(zhǔn)備與汽油車相比，純電動(dòng)車有以下缺點(diǎn)。（1）續(xù)航里程比較短（2）成本高（3）安全性（4）充電時(shí)間長（5）配套設(shè)施不完善知識準(zhǔn)備（二）純電動(dòng)汽車的總體結(jié)構(gòu)

純電動(dòng)汽車由車載電源、電池組管理系統(tǒng)、電源輔助設(shè)施、電動(dòng)機(jī)、控制器、底盤、車身等七部分組成，也可將純電動(dòng)汽車分成電動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣四部分。知識準(zhǔn)備（1）含電機(jī)變速單元、逆變器

變速單元是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出部分，內(nèi)部主要包括電動(dòng)機(jī)和減速齒輪機(jī)構(gòu)，如果是前驅(qū)的車輛，該系統(tǒng)部件通常安裝在前機(jī)艙內(nèi)。電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力裝置。它是根據(jù)電碰感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的種電磁裝置，在電路中用字母M表示。它的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，作為用電設(shè)備或各種機(jī)械的動(dòng)力源。逆變器，逆變器是變速單元的主控部件，通常位于電機(jī)變速單元的上部。知識準(zhǔn)備(2)發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)的主要作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，它在電路中用字母G表示。(3)冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)一般由散熱器、水泵、風(fēng)扇、節(jié)溫器、冷卻液溫度表等組成。純電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)采用兩種冷卻方式，即空氣冷卻和水冷卻，一般純電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)多采用水冷卻。(4)傳動(dòng)系統(tǒng)

由于電動(dòng)機(jī)具有良好的牽引特性，因此純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)可不需要離合器和變速器。車速控制由控制器通過調(diào)速系統(tǒng)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)。(5)行駛系統(tǒng)

行駛系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)汽車類似，主要包括車架、車橋、車輪和懸架等。知識準(zhǔn)備(6)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，具體包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)警、橫拉桿、直拉桿等。純電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多采用電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力裝置。(7)制動(dòng)系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車裝備的全部制動(dòng)和減速系統(tǒng)的總稱，它的作用是使行駛中的純電動(dòng)汽車降低速度或停止行駛，或使已停止行駛的純電動(dòng)汽車保持不動(dòng)。制動(dòng)系統(tǒng)包括制動(dòng)器、制動(dòng)傳動(dòng)裝置?，F(xiàn)代純電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)防抱死裝置(ABS)已經(jīng)成為標(biāo)配。與內(nèi)燃機(jī)汽車相似，純電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)也由行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套裝置構(gòu)成。(8)電氣設(shè)備

純電動(dòng)汽車電氣設(shè)備主要由電池組、外部充電系統(tǒng)、輔助電源(車載12V電源系統(tǒng))、發(fā)電機(jī)、照明燈具、儀表、音響裝置、刮水器等組成。知識準(zhǔn)備2、車身底盤一體化技術(shù)現(xiàn)階段主流的車身一體化技術(shù)有以下幾種：CTM、CTP、CTC、CTB，其中C代表電芯（Cell），T是英文To的縮寫，M代表模組（Module），P代表電池包（Pack）、C代表底盤（Chassis）、B代表車身（Body）。知識準(zhǔn)備

CTC和CTB是兩種類似的技術(shù)，CTC的理念就是將電池集成在底盤部分，再裝備到車身上，將電池包作為車身框架結(jié)構(gòu)的一部分，增加空間利用率，代表車企是特斯拉和零跑汽車。而以比亞迪海豹系列為代表的CTB技術(shù)，則是把電芯直接集成在車身上，集成化的車身地板和電池上蓋，和CTC技術(shù)大致相同。知識準(zhǔn)備（一）純電動(dòng)汽車的工作原理

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)?dòng)力電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為車輪上的機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛，并能夠在汽車減速制動(dòng)時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入動(dòng)力電池。知識準(zhǔn)備（二）純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式

電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)布局目前主要有如下圖所示的四種基本典型結(jié)構(gòu)，即傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)一驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式、輪轂電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式。知識準(zhǔn)備1.傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式

傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式是從傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式演變而成，即由電動(dòng)機(jī)替代發(fā)動(dòng)機(jī)，仍采用內(nèi)燃機(jī)汽車的傳統(tǒng)系統(tǒng)，包括離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等總成。與傳統(tǒng)汽車類似，也有電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置（F-F）、電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋后置（F-R）等各種驅(qū)動(dòng)模式。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，沒能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢。2.電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合式驅(qū)動(dòng)方式

這種方式在電動(dòng)機(jī)端蓋的輸出軸處加裝減速齒輪和差速器，電動(dòng)機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)橋的軸互相平行，一起組合成一個(gè)驅(qū)動(dòng)整體。它通過固定速比的減速器來放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，但沒有可選的變速檔位，也就省掉了離合器。這種機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率較高，便于安裝。但對電動(dòng)機(jī)的調(diào)速要求較高。按傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式來說，它可以有電動(dòng)機(jī)前置、驅(qū)動(dòng)橋前置（F-F）或電動(dòng)機(jī)后置、驅(qū)動(dòng)橋后置（R-R）兩種方式。它具有良好的通用性和互換性，便于在現(xiàn)有的汽車底盤上安裝，使用、維修也較方便。知識準(zhǔn)備3.電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式

電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋整體式驅(qū)動(dòng)方式，其整體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有同軸式和雙聯(lián)式兩種。同軸式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)軸是一種特殊制造的空心軸，在電動(dòng)機(jī)左端輸出軸處的裝置有減速齒輪和差速器，再由差速器帶動(dòng)左右半軸，左半軸直接帶動(dòng)，而右半軸通過電動(dòng)機(jī)的空心軸來帶動(dòng)知識準(zhǔn)備

雙聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由左右兩臺永磁電動(dòng)機(jī)直接通過半軸帶動(dòng)車輪，左右兩臺電動(dòng)機(jī)由中間的電控差速器控制。每個(gè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，不必選用機(jī)械差速器。知識準(zhǔn)備4.輪轂電機(jī)分散驅(qū)動(dòng)方式

輪轂式電機(jī)直接裝在汽車車輪里，它主要有兩種結(jié)構(gòu)：一種是內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子輪毅電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式采用低速內(nèi)定子外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，其外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上，可完全去掉變速裝置，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速相等，車輪轉(zhuǎn)速和車速控制完全取決于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。知識準(zhǔn)備

內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子輪毅電動(dòng)機(jī)分散驅(qū)動(dòng)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式采用一般的高速內(nèi)轉(zhuǎn)子外定子電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子作為輸出軸與固定減速比的行星齒輪變速器的太陽輪相連，而車輪輪轂通常與其齒圈連接，它能提供較大的減速比，來放大其輸出轉(zhuǎn)矩。知識準(zhǔn)備三、高壓安全設(shè)計(jì)1.高壓維修開關(guān)

為了確保維修人員在對電動(dòng)汽車進(jìn)行操作時(shí)沒有觸電危險(xiǎn)，大多數(shù)車輛在系統(tǒng)上設(shè)計(jì)了維修開關(guān)，用于在緊急情況下，或者在車輛維修時(shí)斷開高壓電。當(dāng)斷開維修開關(guān)時(shí)，動(dòng)力電池的輸出立即中斷。在斷開動(dòng)力電池輸出后，需要等5min才能接觸高壓部件。知識準(zhǔn)備2.高壓互鎖

高壓互鎖是高壓互鎖回路的簡稱。高壓互鎖是指，用低壓信號監(jiān)視高壓回路完整性的一種安全設(shè)計(jì)方法，通過使用低壓信號來檢查電動(dòng)汽車上所有與高壓線束相連的各組件，檢測各個(gè)高壓系統(tǒng)回路的電氣連接完整性（連續(xù)性）。知識準(zhǔn)備高壓互鎖主要是用來保證高壓系統(tǒng)安全，主要有三個(gè)作用：（1）用來檢測高壓回路松動(dòng)（會導(dǎo)致高壓斷電，整車失去動(dòng)力，影響乘車安全）并在高壓斷電之前給整車控制器提供報(bào)警信息，預(yù)留整車系統(tǒng)采取應(yīng)對措施的時(shí)間。（2）在車輛上電行車之前發(fā)揮作用，檢測到電路不完整，則系統(tǒng)無法上電，避免因?yàn)樘摻拥葐栴}造成事故；（3）防止人為誤操作引發(fā)的安全事故。在高壓系統(tǒng)工作過程中，如果沒有高壓互鎖設(shè)計(jì)存在，手動(dòng)斷開高壓連接點(diǎn)，在斷開的瞬間，整個(gè)回路電壓加在斷點(diǎn)兩端，電壓擊穿空氣在兩個(gè)器件之間拉弧，時(shí)間雖短，但能量很高，可能對斷點(diǎn)周圍的人員和設(shè)備造成傷害。知識準(zhǔn)備3.碰撞保護(hù)

新能源汽車上的碰撞保護(hù)可以在車輛發(fā)生碰撞時(shí)，動(dòng)力電池管理器檢測到碰撞信號大于一定閾值，會切斷高壓系統(tǒng)主回路的電氣連接，同時(shí)通知電機(jī)控制器激活主動(dòng)泄放，從而可使發(fā)生碰撞時(shí)的短路危險(xiǎn)、人員電擊危險(xiǎn)降低到最低。

碰撞保護(hù)中有設(shè)置慣性開關(guān)電路，將慣性開關(guān)串聯(lián)到高壓接觸器的供電回路中，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)慣性開關(guān)斷開，從而切斷高壓接觸器的供電電源，此時(shí)動(dòng)力電池的高壓輸出便會被“物理性”斷開，保證了乘員、行人、維修和救援人員的高壓安全。知識準(zhǔn)備4.高電壓自放電

電機(jī)控制器中含有主動(dòng)泄放回路，當(dāng)檢測到車輛發(fā)生較大碰撞，或高壓回路中某處插接器出現(xiàn)拔開狀態(tài)，或含有高壓的高壓電控產(chǎn)品存在開蓋情況，主動(dòng)放電回路會在5s內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V，迅速釋放危險(xiǎn)電能，最大限度保證人員安全。

在高壓電路內(nèi)設(shè)計(jì)有主動(dòng)泄放回路的同時(shí)，電機(jī)控制器、空調(diào)驅(qū)動(dòng)控制器等內(nèi)部含有高壓的高壓電控部件同時(shí)設(shè)計(jì)有被動(dòng)泄放回路，可在2min內(nèi)把預(yù)充電容電壓降低到≤60V，被動(dòng)泄放作為主動(dòng)泄放失效的二重保護(hù)。知識準(zhǔn)備5.短路保護(hù)電路

短路保護(hù)通常使用熔斷器對電路進(jìn)行保護(hù)，與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車涉及高壓電，熔斷器的規(guī)格相對更高，如80A、100A等。熔斷器主要是為了保護(hù)其他元件不會因過熱而燒壞，通過熔斷器的斷路達(dá)到斷電、保護(hù)電路的目的。知識準(zhǔn)備6.漏電保護(hù)

很多電動(dòng)汽車具有內(nèi)部控制漏電保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)漏電時(shí)，高壓控制總成或高壓配電箱中相應(yīng)傳感器將信號反饋給動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)可立即做出反應(yīng)，進(jìn)行動(dòng)力電池母線自動(dòng)斷電、高壓釋放（高壓釋放是指高壓的電控產(chǎn)品存在異常問題時(shí)，在幾秒內(nèi)將高壓降到一定電壓以下），以保證人身安全。7.開蓋檢測保護(hù)

部分電動(dòng)汽車的重要高壓電控部件具有開蓋檢測保護(hù)功能，在高壓部件的蓋子上設(shè)立開蓋檢測開關(guān)(低壓)，在檢測開關(guān)打開(蓋子被打開)時(shí)，高壓控制系統(tǒng)(整車控制器VCU動(dòng)力電池管理模塊BMS)切斷高電壓，立即進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)斷開高壓主回路電氣連接，同時(shí)激活主動(dòng)泄放。8.絕緣監(jiān)控電路

為保證人員免遭觸電風(fēng)險(xiǎn)，高壓系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)設(shè)置絕緣電阻對電路進(jìn)行監(jiān)控，若絕緣電阻的電阻值過小時(shí)，整車電路應(yīng)當(dāng)發(fā)出接觸器斷開指令。知識準(zhǔn)備四、純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制技術(shù)1.傳統(tǒng)汽車和純電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)別

電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱可以利用或不能完全利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，需采用熱泵型空調(diào)系統(tǒng)或輔助加熱器；電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)可以采用電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，但對壓縮機(jī)高轉(zhuǎn)速型和密封性的要求較高。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車在系統(tǒng)構(gòu)成上存在著差別，不同類型的電動(dòng)汽車又有不同的特點(diǎn)。純電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，也沒有發(fā)動(dòng)機(jī)余熱可以利用以達(dá)到取暖、除霜的效果。燃料電池電動(dòng)汽車也沒有發(fā)動(dòng)機(jī)作為空調(diào)壓縮機(jī)的動(dòng)力源，但是燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生比較穩(wěn)定的余熱。對于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車來說，發(fā)動(dòng)機(jī)由其控制策略決定不能隨時(shí)作為制冷壓縮的動(dòng)力源。知識準(zhǔn)備2.電動(dòng)汽車空調(diào)類型與結(jié)構(gòu)（1）電動(dòng)壓縮機(jī)制冷空調(diào)系統(tǒng)

對于電動(dòng)汽車以及其他擁有高壓電源的汽車來說，均可以采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本原理為，電池組的直流電經(jīng)逆變器為空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電，空調(diào)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而形成制冷循環(huán)，產(chǎn)生制冷效果。電動(dòng)壓縮機(jī)制冷空調(diào)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的改變量最小，在結(jié)構(gòu)上只是壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源由發(fā)動(dòng)機(jī)變?yōu)轵?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備（2）電動(dòng)汽車熱泵式空調(diào)系統(tǒng)

熱泵型空調(diào)控制系統(tǒng)是在原有燃油汽車上進(jìn)行改進(jìn)的，壓縮機(jī)是由永磁無刷直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。知識準(zhǔn)備（三）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)一般由電機(jī)、功率變換器和電子控制單元組成。知識準(zhǔn)備

熱泵空調(diào)與普通空調(diào)的區(qū)別在于熱泵空調(diào)的工作原理是通過內(nèi)部逆循環(huán)，讓熱量經(jīng)過低溫物體流向高溫物體，從而達(dá)到降溫，在這個(gè)工作過程中，就是利用消耗少量的逆循環(huán)功率，轉(zhuǎn)化成大量的熱量，以實(shí)現(xiàn)制冷效果，達(dá)到減少了耗電量。而普通空調(diào)則是通過壓縮機(jī)吸入蒸發(fā)器發(fā)出的蒸汽，讓低壓變成高壓，再將高壓輸送到冷凝器中，形成高壓液體，最后通過節(jié)流閥送到蒸發(fā)器形成一個(gè)制冷循環(huán)。目前電動(dòng)汽車熱泵的類型主要是空氣源熱泵，就是通過吸收空氣中的熱量，然后在利用少量的電量來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將吸收的熱量搬運(yùn)至車內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)制熱的效果。知識準(zhǔn)備（3）純電動(dòng)汽車空調(diào)制熱的方式

空調(diào)有兩種制熱方式，PTC加熱器、熱泵空調(diào)。PTC本質(zhì)上就是電熱絲，給電阻通電來發(fā)熱，有兩種，加熱空氣或液體。知識準(zhǔn)備

熱泵空調(diào)的制冷原理和傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)原理差不多，簡單總結(jié)就是：在壓縮機(jī)和膨脹閥的作用下，將車內(nèi)熱空氣吹到散熱器中降溫。如果是制熱過程就是制冷劑的循環(huán)方向從車內(nèi)冷凝器流向車外蒸發(fā)器（熱交換器）。

兩種制熱方式的優(yōu)缺點(diǎn)，PTC的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制熱速度快，缺點(diǎn)就是費(fèi)電。熱泵空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是耗電少、熱效率高，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、制熱速度稍慢，它還有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，當(dāng)室外溫度太低的時(shí)候，它就無法制熱了。所以很多純電動(dòng)汽車不僅有熱泵空調(diào)，還有PTC，以熱泵空調(diào)為主，當(dāng)遇到極端天氣時(shí)，用PTC水加熱器。02典型工作任務(wù)典型工作任務(wù)任務(wù)1

執(zhí)行純電動(dòng)汽車高壓斷電操作任務(wù)描述

新能源汽車具有高電壓，因此在維護(hù)與修理新能源汽車前，必須先按照高電壓操作規(guī)程執(zhí)行高壓系統(tǒng)的斷電操作。斷開系統(tǒng)高電壓以后可以在一定程度上確保汽車高壓系統(tǒng)不再具有高電壓，從而保證維修作業(yè)人員的人身安全。典型工作任務(wù)

高壓系統(tǒng)斷電操作應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)維修開關(guān)在特殊情況下才可使用，如車輛維修、漏電報(bào)警等情況，在非特殊情況下不允許對維修開關(guān)進(jìn)行操作。

(2)維修開關(guān)的操作應(yīng)由專業(yè)人員進(jìn)行，至少操作人員應(yīng)受過相關(guān)培訓(xùn)。

(3)只有在車輛已被下電，以及高壓部件電容已充分放電的情況下才能拆下維修開關(guān)。

(4)操作時(shí)，操作人員必須佩戴必要的安全防護(hù)用品，如絕緣手套、絕緣鞋等，其耐壓等級必須大于電池組的最高電壓（一般不低于xxxV）。用前需檢查其是否完好無損，確保安全。

(5)拔下維修開關(guān)后，必須妥善保管，直至檢修完畢，避免誤操作。典型工作任務(wù)任務(wù)2

高壓互鎖的檢測任務(wù)描述

吉利帝豪EV450電動(dòng)汽車，車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)，對車輛進(jìn)行正常上電操作。點(diǎn)火后，發(fā)現(xiàn)車輛儀表能夠正常點(diǎn)亮，“ready”指示燈不亮，蓄電池故障指示燈、整車故障指示燈、駐車制動(dòng)指示燈等點(diǎn)亮，聽不到高壓繼電器動(dòng)作聲音，檔位無法切換“D”至或“R”檔。初步判定為高壓互鎖故障。作為維修技師，請你分析該車型高壓互鎖系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、電路圖，并對故障進(jìn)行系統(tǒng)檢測。典型工作任務(wù)

新能源汽車高壓互鎖回路完整，是整個(gè)高壓系統(tǒng)能夠上電的一個(gè)前提條件。如果高壓互鎖回路處在斷開狀態(tài)或完整性受到破壞不能正常接通，VCU會判定高壓互鎖系統(tǒng)出現(xiàn)故障，新能源汽車在故障沒有排除之前，不能上高壓電，也就不能正常行駛。

如果在汽車啟動(dòng)前已經(jīng)發(fā)生高壓互鎖故障，車輛將無法上高壓電，車輛也就不能正常行駛，如果在汽車行駛過程中發(fā)生高壓互鎖故障，那么整車會根據(jù)安全控制策略，如發(fā)出報(bào)警信號，降低車輛運(yùn)行功率，直接斷開高壓等安全措施，避免發(fā)生安全事故。

不同品牌、不同型號的新能源汽車由于整車設(shè)計(jì)不同，系統(tǒng)集成度不同，功能要求不同等原因，其高壓互鎖系統(tǒng)的連線方式及結(jié)構(gòu)也略有不同。其中，吉利帝豪EV450高壓互鎖系統(tǒng)包括整車控制器VCU、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、PTC五大組件，整車控制器作為主控模塊，負(fù)責(zé)信號發(fā)射和回收、高壓互鎖回路功能完整性判斷以及應(yīng)對策略實(shí)施。謝謝觀看能力模塊五

充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識與檢測序言充電系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的能源補(bǔ)給系統(tǒng)，為保障車輛持續(xù)行駛提供動(dòng)力能源。根據(jù)動(dòng)力蓄電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)控制啟動(dòng)充電和停止充電，并根據(jù)動(dòng)力蓄電池的電量、溫度控制充電電流的調(diào)節(jié)。因此，了解純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的構(gòu)造并能夠進(jìn)行維護(hù)修理是非常重要的。01知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備一、充電系統(tǒng)介紹

電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)是維持電動(dòng)汽車運(yùn)行的能源補(bǔ)給設(shè)備，是從供電電源提取能量對動(dòng)力蓄電池充電時(shí)使用的有特定功能的電力轉(zhuǎn)換裝置。電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)如圖5-1所示。知識準(zhǔn)備二、充電系統(tǒng)基本要求電動(dòng)汽車對充電系統(tǒng)的基本要求：1）安全性：包括人員的人身安全和動(dòng)力蓄電池的安全。2）易用性：具有較高的智能性，不需要操作人員過多干預(yù)充電過程。3）經(jīng)濟(jì)性：價(jià)格低廉、性能優(yōu)異的充電設(shè)備有助于降低整個(gè)電動(dòng)汽車的成本，促進(jìn)電動(dòng)汽車的商業(yè)化推廣。

4）高效性：高效率是對現(xiàn)代電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的重要要求之一。

5）低污染性：采用電力電子技術(shù)的充電設(shè)備是一種高度非線性的設(shè)備，會對供電網(wǎng)及其他供電設(shè)備產(chǎn)生有害的諧波污染，而且由于充電設(shè)備功率因數(shù)低，在充電系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，對供電網(wǎng)的影響也不容忽視。知識準(zhǔn)備三、充電類型及特點(diǎn)

1.按充電裝置進(jìn)行分類

按充電裝置進(jìn)行分類，電動(dòng)汽車充電裝置可分為車載充電裝置和地面充電裝置。（1）車載充電裝置車載充電裝置是指安裝在電動(dòng)汽車上的，可采用地面交流電網(wǎng)電源對車載電池組進(jìn)行充電的裝置。（2）地面充電裝置地面充電裝置主要分為專用充電機(jī)和專用充電站。專用充電機(jī)、專用充電站是指專門根據(jù)特定目標(biāo)的電動(dòng)汽車、電池系統(tǒng)和車隊(duì)充電需求而設(shè)計(jì)的，具有控制功能相對簡單、適用范圍單一、監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立且自成體系的充電系統(tǒng)。知識準(zhǔn)備2.按充電器位置進(jìn)行分類根據(jù)充電器是裝在車內(nèi)還是車外，充電器可分為車載和非車載兩種。（1）車載充電器車載充電器一般設(shè)計(jì)為小充電率，它的充電時(shí)間較長（一般是5~8h）。由于電動(dòng)汽車質(zhì)量和體積的限制，車載充電器要求盡可能體積小、質(zhì)量小（一般小于5kg）。（2）非車載充電器非車載充電器和電池管理系統(tǒng)在物理位置上是分開的，因而非車載充電器一般設(shè)計(jì)為大充電率，質(zhì)量和體積也較大。知識準(zhǔn)備3.按充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行分類

根據(jù)給電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換方式的不同，充電器也可以分為接觸式充電器和感應(yīng)式充電器兩種系統(tǒng)。（1）接觸式充電器接觸式（也稱耦合或傳導(dǎo)式）充電器是將帶插頭的動(dòng)力電纜線直接插到電動(dòng)汽車的插座中給電池充電。接觸式充電器簡單、效率高。（2）感應(yīng)式充電器感應(yīng)式充電器是通過電磁感應(yīng)耦合的方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換而給電池充電。感應(yīng)式充電器使用方便，而且即使在惡劣的氣候環(huán)境下也無觸電的危險(xiǎn)。知識準(zhǔn)備電動(dòng)汽車充電方式主要有常規(guī)充電方式、快速充電方式、更換電池充電方式、無線充電方式和移動(dòng)式充電方式。（1）常規(guī)充電方式

常規(guī)充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對比較低。電動(dòng)汽車家用充電設(shè)施（車載充電機(jī)）和小型充電站多采用這種充電方式。車載充電機(jī)是電動(dòng)汽車一種最基本的充電設(shè)備。（2）快速充電方式

快速充電方式以150~400A的大充電電流在短時(shí)間內(nèi)為動(dòng)力蓄電池充電，與常規(guī)充電方式相比安裝成本較高?？焖俪潆娨卜Q為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電，充電時(shí)間應(yīng)該與燃油汽車的加油時(shí)間接近。大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。知識準(zhǔn)備（3）更換電池充電方式更換電池充電方式是采用更換動(dòng)力蓄電池的方法迅速補(bǔ)充車輛電能，更換電池可在10min以內(nèi)完成，理論上無限提升了車輛續(xù)駛里程。（4）無線充電方式電動(dòng)汽車無線充電方式是利用無線電能傳輸技術(shù)對動(dòng)力蓄電池進(jìn)行充電的一種新型充電方式，主要有感應(yīng)式、諧振式和微波無線電能傳輸3種形式。感應(yīng)式無線電能傳輸是松散耦合結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于可分離變壓器；諧振式無線電能傳輸利用近場電磁共振耦合，可以實(shí)現(xiàn)電能中距離有效傳輸；微波無線電能傳輸是一種遠(yuǎn)場輻射型能量傳輸方式，由于其傳輸效率很低，而且容易對人體產(chǎn)生危害，因此不宜用于電動(dòng)汽車無線充電。（5）移動(dòng)式充電方式對電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池而言，最理想的情況是電動(dòng)汽車在路上巡航行駛時(shí)充電，即所謂的移動(dòng)式充電（MAC）。這樣，電動(dòng)汽車用戶就沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費(fèi)時(shí)間去充電了。移動(dòng)式充電系統(tǒng)埋設(shè)在一段路面之下，即充電區(qū)，不需要額外的空間。知識準(zhǔn)備5.按充電時(shí)間進(jìn)行分類根據(jù)充電時(shí)間的快慢來進(jìn)行分類，電動(dòng)汽車充電可分為慢充和快充。（1）慢充

慢充系統(tǒng)通過慢速充電線束（家用慢速充電線束、充電樁慢速充電線束）與220V家用交流插座或交流充電樁相連為動(dòng)力蓄電池充電；慢充系統(tǒng)將220V交流電轉(zhuǎn)化為直流電，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力蓄電池的電能補(bǔ)給。充滿電一般需要5~8h。1）慢充系統(tǒng)對充電條件的要求：①充電線連接確認(rèn)信號正常。②充電機(jī)供電電源正常（包括220V和12V）及充電機(jī)工作正常。③充電喚醒信號輸出正常（12V）。④充電樁、整車控制器（VCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）之間通信正常。⑤動(dòng)力蓄電池單體溫度在5~45℃之間。⑥單體最高電壓與最低電壓差小于0.3V。⑦單體最高溫度與最低溫度差小于15℃。知識準(zhǔn)備⑦單體最高溫度與最低溫度差小于15℃。⑧絕緣性能大于20MΩ。⑨實(shí)際單體最高電壓不大于額定單體電壓0.4V。

⑩高、低壓電路連接正常。2）慢充系統(tǒng)組成。

慢充系統(tǒng)主要由供電設(shè)備（交流充電樁或家用交流電源）、車載充電機(jī)、慢充充電口、充電槍、高壓線束、低壓控制線束、高壓控制盒、動(dòng)力蓄電池、整車控制器（VCU）等組成。慢充系統(tǒng)組成如圖5-2所示。知識準(zhǔn)備

3）慢充系統(tǒng)工作過程。

如圖5-3所示，供電設(shè)備通過充電線纜連接充電樁和車輛的交流充電口，將220V交流電供給車載充電機(jī)，同時(shí)保證供電系統(tǒng)的安全，高壓線束負(fù)責(zé)將車載充電機(jī)輸出的高壓直流電輸送到動(dòng)力蓄電池。車載充電機(jī)是交流慢充系統(tǒng)的主要電源，其作用是將220V的交流電轉(zhuǎn)成高壓直流電并提供給動(dòng)力蓄電池充電，同時(shí)要減少對電網(wǎng)的諧波影響，保證供電設(shè)備的電源質(zhì)量。由于車內(nèi)空間較少且工作環(huán)境較惡劣，車載充電機(jī)的功率存在一定限制，同時(shí)還需要考慮其尺寸、防水防塵等級（IP等級）、抗振動(dòng)性能等。另外，從交流電轉(zhuǎn)換到直流電存在一定的損耗并會轉(zhuǎn)化為熱量，影響設(shè)備的壽命，因此需要保證車載充電機(jī)的散熱性能。知識準(zhǔn)備慢充充電系統(tǒng)工作原理如圖5-4所示：知識準(zhǔn)備為了保證充電過程的安全與充電設(shè)備的通用性，GB/T18487.1—2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分：通用要求》對整個(gè)充電流程的監(jiān)測和控制都做出了統(tǒng)一的要求。在充電線束中，L1與N端子是AC220V電源的火線與零線，用以傳遞電能；PE為保護(hù)接地線，將車輛接地與電源接地相連；L2、L3是三相交流充電預(yù)留端子，部分車型的車載充電機(jī)支持使用交流380V的三相交流電來進(jìn)行充電，L2、L3端子與L1共同進(jìn)行電量的傳輸，可使慢速充電的功率達(dá)到30kW；CC、CP兩個(gè)端子負(fù)責(zé)低壓控制信號的傳遞。充電接口端子連接示意圖如圖5-5所示。知識準(zhǔn)備

充電連接確認(rèn)（CC）信號是車輛通過RC電阻值來判斷充電槍是否正確連接和區(qū)分不同供電線束的充電限制功率。CC車輛端的12V電壓是車載充電設(shè)備用來檢測是否連接充電槍的，在充電槍未連接的情況下，檢測到電壓12V，當(dāng)按下S3開關(guān)連接電槍后，車輛CC端的電壓通過RC-R4接入PE接地。當(dāng)充電槍完全連接后，S3閉合，車輛CC端電壓通過RC接入PE。車輛控制裝置可以通過計(jì)算車輛CC端與PE之間的電阻值來判斷充電槍的連接狀態(tài)，并且可以通過測量RC電阻的大小來確定供電線束的充電限制電流，見表5-1：知識準(zhǔn)備控制引導(dǎo)（CP）信號則是供電設(shè)備用來判斷充電槍是否與車輛完成連接并向車輛發(fā)送代表供電設(shè)備能夠提供的最大工作電流的PWM信號。而車輛通過對比CC電路RC電阻值設(shè)定的線束最大工作電流和CP線路提供的供電設(shè)備最大供電電流來確定實(shí)際充電電流，見表5-2，一般是二者中比較小的那個(gè)值。在整個(gè)充電過程中，車輛一直保持對RC電阻以及CP占空比的檢測，對充電功率進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，而充電設(shè)備也持續(xù)對CP占空比進(jìn)行檢測，一旦檢測到異常，就立刻停止充電過程以保證安全。知識準(zhǔn)備（2）快速充電1）快速充電系統(tǒng)的組成。快速充電系統(tǒng)主要由快速充電樁（直流充電樁）、快充接口、高壓控制盒、動(dòng)力蓄電池、整車控制器、高壓線束和低壓控制線束等組成。2）快速充電的工作原理如圖5-6所示知識準(zhǔn)備快速充電（即應(yīng)急充電）使用非車載充電機(jī)，采用大電流直接給動(dòng)力蓄電池充電，這就需要建設(shè)快速充電站。它并不要求把電池完全充滿，只要能滿足繼續(xù)行駛的需要就可以了。在這種充電模式下，充電20~30min時(shí)，電池容量大致能到50%~80%。這種充電方式為直流充電，地面充電機(jī)直接輸出直流電能給車載動(dòng)力蓄電池充電，電動(dòng)汽車只需提供充電及相關(guān)通信口，如圖5-7所示。直流快速充電系統(tǒng)由地面充電設(shè)備、高壓配電系統(tǒng)、動(dòng)力蓄電池和控制系統(tǒng)構(gòu)成。地面充電設(shè)備一般使用三相交流電源供電，其總成可分為結(jié)構(gòu)部分、配電部分、電源部分和控制系統(tǒng)。其中，控制系統(tǒng)包括電源控制系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)鑒權(quán)系統(tǒng)和通信監(jiān)測系統(tǒng)。直流快速充電系統(tǒng)具有充電速度快、充電設(shè)備自帶配線、車輛僅需增加快充接口和相關(guān)軟件即可實(shí)現(xiàn)快速充電功能等特點(diǎn)。知識準(zhǔn)備由于插電式混合動(dòng)力汽車只要純電續(xù)駛里程達(dá)50km就可以達(dá)到2020年國家補(bǔ)貼的標(biāo)準(zhǔn)，并且考慮到需要同時(shí)在車輛上布置動(dòng)力蓄電池與油箱，為了控制整車的整備質(zhì)量和平衡安裝空間，常見插電式混合動(dòng)力車型的動(dòng)力蓄電池的容量基本上在20kW·h以內(nèi)，見表5-3。對于大部分的插電混合動(dòng)力車型來說，無論是采用3kW的便攜式慢充用6h左右充電，還是7kW慢充電樁2h左右充電，都能夠滿足絕大多數(shù)的使用情況。知識準(zhǔn)備

而純電動(dòng)汽車由于沒有燃油動(dòng)力的輔助，因此只能通過增加動(dòng)力蓄電池的容量來保證車輛的續(xù)駛里程。常見純電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池容量普遍在30~80kW·h的區(qū)間，見表5-4。如果使用3kW便攜充電器，則充電時(shí)間要達(dá)到10~20h以上，7kW交流充電樁也需要5~10h，因此直流快充方式更加適合大電池容量的純電動(dòng)汽車。實(shí)際充電時(shí)間基本上能夠控制在1~2h。知識準(zhǔn)備

基于以上原因，一般插電式混合動(dòng)力汽車只配備交流充電接口，需要迅速補(bǔ)充能量的時(shí)候可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)行駛和發(fā)電，而純電動(dòng)汽車會同時(shí)配備直流充電接口與交流充電接口，以滿足快速充電和低成本充電兩種不同的使用情況。知識準(zhǔn)備四、充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成新能源汽車充電系統(tǒng)主要由充電樁、充電線束、充電口、車載充電器、高壓控制盒、動(dòng)力蓄電池、DC/DC模塊、低壓蓄電池以及各種高壓線束和低壓控制線束等組成。以下簡單介紹新能源汽車充電系統(tǒng)的主要組成部分。

1.充電樁充電樁作為新能源汽車充電系統(tǒng)的配套設(shè)施，分為交流充電樁和直流充電樁。（1）交流充電樁交流充電樁俗稱“慢充”，是固定安裝在電動(dòng)汽車外，與交流電網(wǎng)連接，為電動(dòng)汽車車載充電器（即固定安裝在電動(dòng)汽車上的充電器）提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，必須連接車載充電器為電動(dòng)汽車充電，相當(dāng)于只是起了一個(gè)控制電源的作用。（2）直流充電樁直流充電樁俗稱“快充”，是固定安裝在電動(dòng)汽車外，與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池提供直流電源的供電裝置。直流充電樁的輸入電壓采用三相四線AC380V（±15%），頻率50Hz，輸出為可調(diào)直流電，直能力模塊五?充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)認(rèn)識與檢測135接為電動(dòng)汽車的動(dòng)力蓄電池充電。知識準(zhǔn)備2.充電口

不同車型充電口安裝位置不同，以吉利帝豪EV450為例，交流充電口安裝在車上左前翼子板上，直流充電口安裝在車身左后側(cè)，如圖5-8所示知識準(zhǔn)備交流充電接口各端子定義如圖5-9a所示。直流充電接口各端子定義如圖5-9b所示。知識準(zhǔn)備

3.車載充電機(jī)車載充電機(jī)將外界的交流電轉(zhuǎn)化為動(dòng)力蓄電池需要的直流電。并完成與電源和動(dòng)力蓄電池之間的協(xié)調(diào)與控制。以帝豪EV450為例，車載充電機(jī)的參數(shù)見表5-5。知識準(zhǔn)備帝豪EV450的充電機(jī)與高壓配電模塊集成在一起，因此除了電池高壓母線和交流充電線束之外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及空調(diào)系統(tǒng)的高壓線束也與充電機(jī)模塊相連接，如圖5-10所示。知識準(zhǔn)備車載充電機(jī)除了與外部供電設(shè)備進(jìn)行充電連接狀況的確認(rèn)和充電功率的協(xié)調(diào)之外，還需要與車輛上的其他模塊和部件進(jìn)行協(xié)調(diào)才能夠完成交流充電的過程，如圖5-11所示。

其中最重要的電池狀態(tài)監(jiān)控與充電需求是BMS通過P-CAN與車載充電機(jī)進(jìn)行通信的，而VCU則負(fù)責(zé)整車充電狀態(tài)的協(xié)調(diào)與低壓電源的控制。帝豪EV450的DC/DC模塊集成在車輛的電機(jī)控制器中，因此在充電過程中，電機(jī)控制器也通過VCU控制DC/DC模塊繼電器喚醒進(jìn)入到工作狀態(tài)，為整車在交流充電的過程中提供12V的低壓直流電源。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備從電路可知，BV10插接件是車載交流充電機(jī)的低壓線束插件，所有的低壓電源及信號都是通過BV10的線束連接的，端子定義見表5-6。BV17是連接動(dòng)力蓄電池高壓母線的高壓線束端子，如圖5-12所示。知識準(zhǔn)備利用車載充電機(jī)對電動(dòng)汽車充電。充電過程如下：

1）將車輛插頭和插座插合后，車輛的總體設(shè)計(jì)方案可以自動(dòng)啟動(dòng)某種觸發(fā)條件，通過互鎖或者其他控制措施使車輛處于不可行駛狀態(tài)。2）電動(dòng)汽車車輛控制裝置通過測量圖5-13中檢測點(diǎn)3與PE之間的電阻值，判斷車輛插頭與車輛插座是否已完全連接。

3）在操作人員對供電設(shè)備完成充電啟動(dòng)設(shè)置后，如供電設(shè)備無故障，并且供電接口已完全連接，則閉合S1，供電控制裝置發(fā)出PWM信號，電動(dòng)汽車車輛控制裝置通過測量圖5-13中檢測點(diǎn)2的PWM信號，判斷充電連接裝置是否已完全連接。

4）在電動(dòng)汽車和供電設(shè)備建立電氣連接及車載充電機(jī)完成自檢后，通過測量圖5-13中檢測點(diǎn)2的PWM信號確認(rèn)充電額定電流值；車載充電機(jī)給電動(dòng)汽車控制裝置發(fā)送充電感應(yīng)請求信號，同時(shí)或延時(shí)后給車輛控制裝置供電；根據(jù)充電協(xié)議進(jìn)行信息確認(rèn)，若需充電，則電動(dòng)汽車控制裝置發(fā)送需充電報(bào)文并控制充電接觸器閉合，車載充電機(jī)按所需功率輸出。知識準(zhǔn)備5）車輛控制裝置通過判斷圖5-13中檢測點(diǎn)2的PWM信號占空比確認(rèn)供電設(shè)備當(dāng)前能提供的最大充電電流；車輛控制裝置對供電設(shè)備、充電連接裝置及車載充電機(jī)的額定輸入電流值進(jìn)行比較，將其最小值設(shè)定為車載充電機(jī)當(dāng)前最大允許輸入電流；當(dāng)判斷充電連接裝置已完成連接，并完成車載充電機(jī)最大允許輸入電流設(shè)置后，車輛控制裝置控制K1、K2閉合，車載充電機(jī)開始對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。知識準(zhǔn)備6）充電過程中，車輛控制裝置可以對圖5-13中檢測點(diǎn)3的電壓值及PWM信號占空比進(jìn)行監(jiān)測，供電控制裝置可以對圖5-13中檢測點(diǎn)1的電壓值進(jìn)行監(jiān)測。

7）在充電過程中，當(dāng)充電完成或者因?yàn)槠渌虿粷M足充電條件時(shí)，車輛控制裝置發(fā)出充電停止信號給車載充電機(jī)，車載充電機(jī)停止直流輸出、CAN總線通信和低壓輔助電源輸出。知識準(zhǔn)備電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)充電過程如圖5-14所示：1）將車輛插頭和插座插合后，車輛的總體設(shè)計(jì)方案可以自動(dòng)啟動(dòng)某種觸發(fā)條件，通過互鎖或者其他控制措施使車輛處于不可行駛狀態(tài)。

2）操作人員對非車載充電機(jī)進(jìn)行充電設(shè)置后，非車載充電機(jī)控制裝置通過測量檢測點(diǎn)1的電壓判斷車輛插頭與車輛插座是否已完全連接。如檢測點(diǎn)1的電壓為4V，則判斷車輛接口完全連接，非車載充電機(jī)控制電子鎖鎖止。3）在車輛接口完全連接后，如非車載充電機(jī)完成自檢，則閉合接觸器K3和K4，使低壓輔助供電回路導(dǎo)通，同時(shí)開始周期發(fā)送充電機(jī)辨識報(bào)文；在得到非車載充電機(jī)提供的低壓輔助電源供電后，車輛控制裝置通過測量檢測點(diǎn)2的電壓值判斷車輛接口是否已完全連接；如檢測點(diǎn)2的電壓為6V，則車輛控制裝置開始周期發(fā)送車輛控制裝置（或電池管理系統(tǒng)）辨識報(bào)文，該信號也可以作為車輛處于不可行駛狀態(tài)的觸發(fā)條件之一。

4）車輛控制裝置與非車載充電機(jī)控制裝置通信完成握手和配置后，車輛控制裝置閉合接觸器K5和K6，使充電回路導(dǎo)通。非車載充電機(jī)控制裝置閉合接觸器K1和K2，使直流供電回路導(dǎo)通。知識準(zhǔn)備5）在整個(gè)充電階段，車輛控制裝置通過向非車載充電機(jī)控制裝置實(shí)時(shí)發(fā)送充電級別需求來控制整個(gè)充電過程，非車載充電機(jī)控制裝置根據(jù)電池充電級別需求來調(diào)整充電電壓和充電電流以確保充電正常進(jìn)行。此外，車輛控制裝置和非車載充電機(jī)控制裝置還相互發(fā)送各自的狀態(tài)信息。6）車輛控制裝置根據(jù)電池系統(tǒng)是否達(dá)到滿充狀態(tài)或是否收到充電機(jī)中止充電報(bào)文來判斷是否結(jié)束充電。在滿足以上充電結(jié)束條件時(shí)，車輛控制裝置開始周期發(fā)送車輛控制裝置（或電池管理系統(tǒng)）中止充電報(bào)文，在一定時(shí)間后斷開接觸器K5和K6；非車載充電機(jī)控制裝置開始周期發(fā)送充電機(jī)中止充電報(bào)文，并控制充電機(jī)停止充電，之后斷開接觸器K1、K2、K3和K4，然后電子鎖解鎖。知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備五、充電站的功用與組成

充電站是指具有特定控制功能和通信功能的將電能傳送到電動(dòng)汽車的設(shè)施的總稱，它能夠以快充或慢充方式對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。充電站主要由供配電設(shè)施、充電機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、安全防護(hù)設(shè)施和其他配套設(shè)施等組成，公共充電站還應(yīng)包括營業(yè)場所。

充電站的基本功能應(yīng)包括供配電、充電、充電過程和配電設(shè)備監(jiān)控、計(jì)量、站內(nèi)設(shè)備管理和通信，擴(kuò)展功能包括計(jì)費(fèi)。1.充電站的總體布置：充電站總體布置應(yīng)滿足便于電動(dòng)汽車的出入和充電時(shí)停放，保障站內(nèi)人員及設(shè)施的安全。具體有以下要求：1）充電區(qū)的入口和出口應(yīng)至少有兩條車道與站外道路連接，充電站應(yīng)設(shè)置緩沖距離或緩沖地帶便于電動(dòng)汽車的停放和進(jìn)出。

2）充電區(qū)單車道寬度不應(yīng)小于3.5m，雙車道寬度不應(yīng)小于6m；轉(zhuǎn)彎半徑不應(yīng)小于9m，道路坡度不應(yīng)大于6%，且坡向站外。3）充電設(shè)施應(yīng)靠近充電區(qū)停車位設(shè)置，電動(dòng)汽車在停車位充電時(shí)不應(yīng)妨礙站內(nèi)其他車輛的充電與通行。4）充電區(qū)應(yīng)考慮安裝防雨設(shè)施，以保護(hù)站內(nèi)充電設(shè)施、方便進(jìn)站充電的電動(dòng)汽車駕乘人員。知識準(zhǔn)備2.充電站的電氣設(shè)備布置充電站的電氣設(shè)備布置應(yīng)遵循安全、可靠、適用的原則，并便于安裝、操作、搬運(yùn)、檢修、試驗(yàn)。具體有以下要求：1）充電機(jī)、監(jiān)控室、營業(yè)廳應(yīng)布置在建筑物首層，高壓開關(guān)柜、變壓器、低壓開關(guān)柜等宜布置在建筑物首層。

2）變壓器、高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜、充電機(jī)及監(jiān)控裝置宜安裝在各自的功能房間，以利于電氣設(shè)備的運(yùn)行，便于維護(hù)管理。3）當(dāng)成排布置的低壓開關(guān)柜長度大于6m時(shí)，柜后應(yīng)有兩個(gè)出口通道。當(dāng)兩個(gè)出口通道之間的距離大15m時(shí)，其間應(yīng)增加出口。

4）當(dāng)受到條件限制時(shí)，低壓開關(guān)柜與充電機(jī)可安裝在同一房間，或?qū)⒆儔浩髋c低壓開關(guān)柜設(shè)置在同一房間，但變壓器應(yīng)選用干式。

5）當(dāng)受到條件限制時(shí)，變配電設(shè)施與充電機(jī)可設(shè)置在戶外組合式成套配電站中，其基礎(chǔ)應(yīng)適當(dāng)抬高，以利于通風(fēng)和防水。6）變壓器室不宜與監(jiān)控室貼鄰布置或位于正下方，不能滿足時(shí)應(yīng)采取防止電磁干擾措施。知識準(zhǔn)備3.充電站對電網(wǎng)的需求（1）直充站對電網(wǎng)的需求有多大輸出功率就需要多大輸入功率。由于充電站的充電功率比較大，一般每路100多kW，擁有10多個(gè)快速充電槍的大型綜合充電站需要近2000kW的高壓專線輸入，擁有4路充電槍的小型充電站至少需要500kW的新增變壓器。即使安裝1路100kW輸出的快速充電樁，一般運(yùn)營單位也難以承受，因?yàn)槁愤叧潆娬締挝淮蠖酁橹行∑笫聵I(yè)和機(jī)關(guān)單位，富裕電功率不多。（2）儲能充電站對電網(wǎng)的需求儲能充電站可以使用較小的輸入功率，平時(shí)可以連續(xù)使用這些小功率電能進(jìn)行蓄電，需要時(shí)由儲能蓄電池為主向電動(dòng)汽車提供快速充電功率，電動(dòng)汽車較少時(shí)可以利用夜間低谷電能，電動(dòng)汽車較多時(shí)，隨用隨充，這樣電網(wǎng)的利用率非常高，電網(wǎng)電能輸出小而連續(xù)。這樣用500kW電力投入就可以實(shí)現(xiàn)2000kW以上輸出效果的大型充電站，基本不用加設(shè)專用充電專線，節(jié)省了大量建網(wǎng)資金。知識準(zhǔn)備4.電動(dòng)汽車不同階段對充電站需求（1）早期示范期階段要求（2010—2012年）

此階段電動(dòng)汽車數(shù)量逐步增加到數(shù)千輛左右規(guī)模。此階段電動(dòng)汽車用戶較少且居住分散，而因?yàn)殡妱?dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程較短、車多、擁擠等因素，充電站的服務(wù)半徑一般不易超過5km。大型充電站因投資過大、用地較多等因素，每個(gè)中心城市設(shè)1~2個(gè)即可，主要起到市場引導(dǎo)和功能實(shí)驗(yàn)的目的。此階段的主要特點(diǎn)是“車輛較少，用戶分散”，充電站以市內(nèi)運(yùn)營服務(wù)為主，除小區(qū)專用慢速充電樁外，需要在經(jīng)常停車的地區(qū)設(shè)置部分直流充電樁，根據(jù)城市大小設(shè)置100~300個(gè)直流充電樁，基本可以滿足初期購買電動(dòng)汽車用戶的出行需要。配置10~20個(gè)小型儲能充電站可以進(jìn)一步擴(kuò)大電動(dòng)汽車的出行范圍和充電便捷性，也可滿足部分公務(wù)等用車的應(yīng)急充電需要。同時(shí)，也為下一階段批量采用獲得運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。知識準(zhǔn)備

（2）中期上升期階段要求（2013—2020年）

此階段電動(dòng)汽車數(shù)量逐步增加到數(shù)萬輛以上規(guī)模。此階段電動(dòng)汽車的數(shù)量明顯上升，對充電站（樁）的數(shù)量和設(shè)置位置提出了更高的要求。除相應(yīng)的交流充電樁增多外，直流充電樁幾乎達(dá)到每個(gè)超市、停車場、辦公樓、小區(qū)中型單位等至少一個(gè)的配置，中心城市至少要配置1000~2000個(gè)直流充電樁。城市在變大，居住更分散，此階段省級中心城市的小型快速充電站達(dá)到數(shù)十個(gè)。（3）遠(yuǎn)期成熟期階段要求（2021年以后）此階段電動(dòng)汽車數(shù)量逐步增加到數(shù)十萬輛以上規(guī)模（超大城市將達(dá)到數(shù)百萬輛）。此階段電動(dòng)汽車保有量的占比快速上升，對充電站（樁）的數(shù)量和設(shè)置位置提出了更高的要求。除相應(yīng)的交流充電樁增多外，直流充電樁要達(dá)到每個(gè)超市、停車場、辦公樓、小區(qū)中型單位等配置數(shù)十個(gè)的規(guī)模，中心城市至少要配置10000~20000個(gè)直流充電樁。

此階段城市將更大，農(nóng)村也將發(fā)展起來，城鄉(xiāng)基本一體化，小型快速充電站將遍布各地，不僅社區(qū)、街邊、公共停車場等必備，城市環(huán)路、遠(yuǎn)郊公路、高速公路等更是必不可少。此階段省級中心城市的小型快速充電站將達(dá)到數(shù)百個(gè)。知識準(zhǔn)備六、充電操作步驟舉例

當(dāng)車輛儀表顯示電量不足時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)充電能。車輛充電前，要保證車輛點(diǎn)火開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，并遵守外部充電和車輛本身的安全操作要求。1.家用單相交流慢充充電步驟1）打開車輛慢充電口蓋板和防塵蓋。2）將車輛供電端充電槍與車身上的充電座良好相連，直到聽到“咔”的響聲。3）查看車輛供電端充電槍與供電插座是否連接。4）充電后，將供電端充電槍拔出，蓋好充電槍防塵蓋和充電口蓋板。知識準(zhǔn)備2.交流充電樁充電步驟1）將電動(dòng)汽車停好，確保充電槍可以接插到車身充電口處，電動(dòng)汽車電源檔位置為OFF。

2）打開充電口蓋拉鎖，打開車身上充電口的防護(hù)蓋。3）檢查充電口，確保充電口無塵、無水、無雜物。

4）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，從充電實(shí)訓(xùn)臺充電樁中拔出充電槍。5）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，連接充電槍與充電口，儀表充電連接指示燈亮起。

6）正常充電時(shí)，儀表板會顯示相關(guān)信息，如充電不成功，也會在儀表板上顯示出來。

7）充電完成后，刷卡，斷開電源。

8）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，將充電槍從充電口中拔出。

9）手持槍柄，將充電槍對準(zhǔn)充電樁的充電槍插座，推入充電樁插座內(nèi)；蓋上電動(dòng)汽車上充電口的防護(hù)蓋，完成操作。知識準(zhǔn)備3.手機(jī)App充電步驟手機(jī)App充電與刷卡充電操作步驟相似，不同的是計(jì)費(fèi)方式。操作步驟如下：

1）將電動(dòng)汽車停好，確保充電槍可以接插到車身充電口處，電動(dòng)汽車電源檔位置為OFF。

2）打開充電口蓋拉鎖，打開車身上充電口的防護(hù)蓋。

3）檢查充電口，確保充電口無塵、無水、無雜物。4）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，從充電實(shí)訓(xùn)臺充電樁中拔出充電槍。

5）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，連接充電槍與充電口，儀表充電連接指示燈亮。

6）連接正常后，掃描二維碼，手機(jī)確認(rèn)充電。7）正常充電時(shí)，開始實(shí)時(shí)計(jì)費(fèi)。8）充電完成后，手機(jī)App停止充電，結(jié)算計(jì)費(fèi)。9）按住充電槍上的輕觸開關(guān)，將充電槍從充電口中拔出。10）手持槍柄，將充電槍對準(zhǔn)充電樁的充電槍插座，推入充電樁插座內(nèi)；蓋上電動(dòng)汽車上充電口的防護(hù)蓋，完成一次手機(jī)App充電操作。知識準(zhǔn)備七、充電注意事項(xiàng)1）快充不能取代慢充，慢充的充電電流和功率相對較小，對延長電池使用壽命比較好，而且在用電低峰時(shí)充電成本低；快速充電會使用較大的電流和功率，會對電池組產(chǎn)生很大的影響，對電池使用壽命也有影響。

2）充電次數(shù)與動(dòng)力蓄電池的壽命沒有直接關(guān)系，鋰電池本身沒有記憶功能，及時(shí)充放電可保持動(dòng)力蓄電池較好的充放電能力。如果要長期停放車輛，則首先要斷開蓄電池負(fù)極，最好在動(dòng)力蓄電池電量為50%~80%時(shí)停放，同時(shí)每隔1~2個(gè)月對動(dòng)力蓄電池進(jìn)行一次充放電，避免長期停放造成動(dòng)力蓄電池性能下降。充電次數(shù)≠充電周期。一個(gè)充電周期指的是鋰電池一次完全充放電過程，即由一個(gè)滿充電和一個(gè)滿放電過程組成。電池一般有300~500個(gè)充電周期。電池壽命與其充電周期的完成次數(shù)有關(guān)，和鋰電池充放電次數(shù)沒有任何關(guān)系。鋰電池充電也講究“少吃多餐”，淺度充放電有助于延長其壽命。知識準(zhǔn)備

3）快充的控制策略是當(dāng)動(dòng)力蓄電池某個(gè)單體達(dá)到設(shè)定電壓時(shí)即停止充電，沒有末端恒壓小電流充電和電量修正過程。因此在車輛多次連續(xù)快充時(shí)會出現(xiàn)充不滿現(xiàn)象，可以在使用快充后再用慢充充滿。4）雨天盡量不要給電動(dòng)汽車充電，如果有必要，在小雨天氣可以充電，但在拔插充電槍時(shí)要有雨具遮擋，防止雨水進(jìn)入充電口。充電槍插牢后具有防水能力。5）目前，大部分車輛采用鋰離子動(dòng)力蓄電池，在較低溫度時(shí)，該電池的性能會有不同程度的下降，表現(xiàn)為充電電流和放電電流變小、電池容量減小等。在高寒情況下，甚至可能出現(xiàn)充不進(jìn)電的情況。冬季駕駛車輛會使用暖風(fēng)，增大了車輛電耗，也會減少車輛的續(xù)駛里程。在冬季使用電動(dòng)汽車時(shí)，出現(xiàn)充電時(shí)間變長、車輛續(xù)駛里程變短的情況，均為正常情況。在使用中，應(yīng)在車輛停駛后立即充電，利用電池余溫，可以使充電速度更快；在計(jì)劃出行時(shí)，要充分考慮冬季車輛續(xù)駛里程下降的問題。02典型工作任務(wù)典型工作任務(wù)任務(wù)01交流充電系統(tǒng)低壓故障排除一、任務(wù)導(dǎo)入1.任務(wù)描述

現(xiàn)有帝豪EV450無法充電，插入交流慢充充電槍后車輛無法充電，屏幕無充電顯示，如圖5-15所示，打開鑰匙開關(guān)，車輛可以正常進(jìn)入“READY”狀態(tài)，可以正常行駛。典型工作任務(wù)

2.任務(wù)分析

車輛可以正常上電行駛，說明高壓動(dòng)力蓄電池母線連接以及車輛低壓供電以及VCU、IPU等單元都能夠正常工作，因此懷疑是車載充電機(jī)線路或者車載充電機(jī)故障，如圖5-16所示。典型工作任務(wù)

（1）故障驗(yàn)證將電源開關(guān)置于OFF檔，連接交流充電槍，儀表充電連接指示燈點(diǎn)亮，充電指示燈未點(diǎn)亮，且充電口指示燈未變綠，無法交流充電，如圖5-17所示。典型工作任務(wù)

（2）故障分析

充電槍連接后，車載充電機(jī)（OBC）檢測到CC信號電壓拉低后，將充電槍連接信號通過P-CAN總線告知VCU；VCU接收到OBC發(fā)來的充電槍連接信號通過V-CAN告知組合儀表，組合儀表收到該信號后點(diǎn)亮充電連接指示燈。該故障現(xiàn)象儀表充電連接指示燈點(diǎn)亮，說明CC信號及OBC通信線路正常。同時(shí)充電槍連接后OBC根據(jù)CP電壓信號從12V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V的PWM信號，通過V-CAN告知VCU車輛正在充電；VCU