《新能源汽車電學基礎與高壓安全》 課件 項目6、7 數(shù)字電路在汽車上的應用、高壓安全事故應急處理

新能源汽車

電學基礎與高壓安全高等職業(yè)教育新能源汽車類專業(yè)Contents項目一新能源汽車常用儀器儀表的使用項目二新能源汽車直流電路分析與測量項目三

新能源汽車交流電路分析與測量項目四汽車常用電磁器件檢測項目五汽車電子控制電路分析項目六數(shù)字電路在汽車上的應用項目七高壓安全事故應急處理項目六數(shù)字電路在汽車上的應用任務1動力蓄電池電量顯示電路設計任務2汽車轉向燈電路的連接與檢測1.任務引入

任務一動力蓄電池電量顯示電路設計某維修店接到一臺比亞迪E5故障車輛，經檢查發(fā)現(xiàn)是動力蓄電池電量不顯示，需更換。請你選擇合適的工具，布置場地，為安全規(guī)范的執(zhí)行更換任務作準備。2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計數(shù)字信號與數(shù)字電路模擬信號與數(shù)字信號傳感器輸入ECU的信號大體上可以分兩大類：一類是模擬信號，另一類數(shù)字信號數(shù)字信號的特點是只與電平高低的變化有關，而與電平的具體大小關系不大，傳遞的信息經常是“有”或“無”，“開”或“關”等非此即彼的關系。這種關系被稱為“二值邏輯”電控單元ECU就是一個典型的數(shù)字系統(tǒng)。2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計數(shù)制(1)在十進制數(shù)中，每一位有0~9十個數(shù)碼，所以計數(shù)的基數(shù)是10。超過9的數(shù)必須用多位數(shù)表示，其中低位和相鄰高位之間的關系是“逢十進一”，故稱為十進制。例如：143.75=1*102+4*101+3）100+7*10-1+5*10-2(2)在二進制數(shù)中，每一位僅有0和1兩個可能的數(shù)碼，所以計數(shù)基數(shù)為2。低位和相鄰高位間的進位關系是“逢二進一”，故稱為二進制。十進制位權的表示方法是10i(i=l，2，3……)，二進制位權的表示方法是2i(i=1，2，3……)。二進制數(shù)可計算出它所表示的十進制數(shù)值。例如(101.11)2=1*22+0*21+1*20+1*2-1+1*2-2=(5.75)10(3)八進制數(shù)的每一位有0~7八個數(shù)碼，所以計數(shù)基數(shù)為8，低位和相鄰高位之間的關系是“逢八進一”。

2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計數(shù)制轉換（1）二進制轉換成十進制把二進制轉換為等值的十進制數(shù)稱為二-十轉換。在將一個二進制數(shù)轉換成為它的等效十進制，只要將它按權展開，然后相加就可以了。十進制轉換為二進制計算過程示例（2）十進制轉換成二進制整數(shù)部分采用基數(shù)連除法，先得到的余數(shù)為低位，后得到的余數(shù)為高位。小數(shù)部分采用基數(shù)連乘法，先得到的整數(shù)為高位，后得到的整數(shù)為低位。采用基數(shù)連除、連乘法，可將十進制數(shù)轉換為任意進制數(shù)2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路“與”運算和“與”門電路(1)只有決定事物結果的全部條件同時具備時，結果才發(fā)生。這種因果關系叫做與邏輯。這種用“0”和“1”表示輸入狀態(tài)與輸出狀態(tài)之間邏輯關系的表格，稱為真值表。這就是“與”邏輯功能，可用下式表示：Y=A·B或者Y=AB(2)能實現(xiàn)“與”邏輯功能的電路稱為“與”門電路絕“與”門邏輯符號“與”邏輯2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路絕緣防護服使用規(guī)范①一般地，只要在決定某一種結果的各種條件中，有一個或一個以上的條件具備時，該結果就會發(fā)生，則這種邏輯關系稱為“或”邏輯。其表達式為Y=A+B②能實現(xiàn)“或”邏輯功能的電路稱為“或”門電路。“或”門邏輯符號“或”邏輯2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路“非”運算和“非”門電路(1)“非”是否定的意思,即在任何事物中，如果結果是其條件的邏輯否定，則這種特定的因果關系稱為“非”邏輯。由該真值表體現(xiàn)的邏輯關系是“是0則l，是1則0”。這就是“非”邏輯的功能，其邏輯式為(2)能實現(xiàn)“非”邏輯功能的電路稱為“非”門電路“非”邏輯“非”門邏輯符號2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路復合門電路定義：由與門、或門、非門經過簡單的組合，可構成另一些常用的復合邏輯門，如“與非門”、“或非門”、“異或門”等。①將“與”運算和“非”運算相結合，就構成“與非”邏輯運算邏輯關系為②將“或”運算和“非”運算相結合，就構成“或非”邏輯運算。這里的“或非”是指先“或”后“非“邏輯關系為“或非”門邏輯符號“與非”門邏輯符號2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路邏輯代數(shù)的運算法則(１)常量之間的關系①0?0=0?1=1?0=0，1?1=1，0+0=0，0+1=1+0=1+1=1②(２)變量和常量之間的關系①A+0=AA+1=1A?0=0?A=0A?1=A②邏輯代數(shù)1.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路（3）基本代數(shù)規(guī)律①交換律A+B=B+AA?B=B?A②結合律A+(B+C)=(A+B)+C=(A+C)+BA?(B?C)=(A?B)?C③分配律A(B+C)=A?B+A?CA+(B?C)=(A+B)(A+C)(４)反演定理(摩根定理)①②（5）常用公式①A+AB=A②③1.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路邏輯函數(shù)的化簡定義：邏輯函數(shù)的化簡就是利用邏輯代數(shù)的基本公式和定理對給定的邏輯函數(shù)表達式進行化簡，消除表達式中的多余乘積項和每一個乘積項中多余的因子，得出函數(shù)的最簡與或表達式（1）吸收法：利用公式A+AB=A，吸收多余的乘積項例化簡函數(shù)解：（2）消去法：利用公式，消去乘積項多余的因子例化簡函數(shù)解：2.知識準備任務一動力蓄電池電量顯示電路設計邏輯門電路邏輯函數(shù)的化簡（3）并項法：利用公式

，把兩項和為一項進行化簡。例化簡函數(shù)解：1.任務引入任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測

某維修店接到一臺比亞迪E5故障車輛，經檢查發(fā)現(xiàn)汽車轉向燈不亮，需更換。請你選擇合適的工具，布置場地，為安全規(guī)范的執(zhí)行更換任務作準備。2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測觸發(fā)器我們把能夠存儲一位二進制數(shù)字信號的電路叫觸發(fā)器。（1）觸發(fā)器有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，一個稱為“0”態(tài)，另一個稱為“1”態(tài)；（2）觸發(fā)器按邏輯功能分類有RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T和T′觸發(fā)器；（3）按照結構形式的不同，又可分為基本RS觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器。2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測RS觸發(fā)器（1）RS觸發(fā)器按電路結構分類，有基本RS觸發(fā)器、可控RS觸發(fā)器和主從RS觸發(fā)器。（2）基本RS觸發(fā)器電路結構最簡單如圖所示它是由兩個“與非”門的輸入端和輸出端相互交叉連接構成，（3）我們把觸發(fā)信號輸入前，觸發(fā)器所處的穩(wěn)定狀態(tài)叫現(xiàn)態(tài)，用Qn表示；觸發(fā)信號輸入后觸發(fā)器所處的穩(wěn)定狀態(tài)叫次態(tài)，用Qn+1表示。一般規(guī)定，當

時稱觸發(fā)器處于“1”態(tài)；當

時稱觸發(fā)器為“0”態(tài)?；綬S觸發(fā)器2.知識準備

任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測基本RS觸發(fā)器功能表2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測同步RS觸發(fā)器（1）電路結構同步RS觸發(fā)器是在基本RS觸發(fā)器中增加兩個“與非”門組成時鐘控制門同步RS觸發(fā)器2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測同步RS觸發(fā)器功能表①當CP=0時，輸入信號R、S不起作用，觸發(fā)器的狀態(tài)保持不變。②當CP=1時，工作情況與基本RS觸發(fā)器相同2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測主從RS觸發(fā)器（1）電路結構主從RS觸發(fā)器是由兩個同步RS觸發(fā)器組成，但它們的時鐘信號相位相反主從RS觸發(fā)器2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測主從RS觸發(fā)器邏輯功能表主從RS觸發(fā)器的特性

方程：2.知識準備任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測JK觸發(fā)器

為了克服RS觸發(fā)器存在不定態(tài)的缺點，在主從RS觸發(fā)器的基礎上增加兩條反饋線。為了和主從RS觸發(fā)器區(qū)別開，把兩個信號輸入端稱J和K。

邏輯表達式：主從JK觸發(fā)器

邏輯表達式：特性方程：2.知識準備

任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測D觸發(fā)器它由6個與非門連接而成,邊沿觸發(fā)器沒有空翻現(xiàn)象，從而大幅提高了觸發(fā)器工作的可靠性和抗干擾能力。Q

稱D

CP

稱C1

1D

邏輯電路圖

邏輯符號

任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測2.知識準備邊沿D觸發(fā)器特性表其特性方程為任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測集成555定時器2.知識準備555時基電路是一種能夠產生定時信號(或稱時鐘信號)，能夠完成各種定時或延時功能的中規(guī)模集成電路。它將模擬功能和數(shù)字邏輯功能巧妙結合在一起。電路功能靈活，適用范圍廣.555定時器總體來說分為雙極型和CMOS兩種類型555定時器內部電路555定時器的電路符號任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測2.知識準備555的功能表任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測集成555定時器電路的典型應用2.知識準備555時基電路的基本應用電路有三種：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器。(1）555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有下列特點:①它有一個穩(wěn)定狀態(tài)和一個暫穩(wěn)狀態(tài)②在外來觸發(fā)脈沖的作用下能夠由穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到暫穩(wěn)狀態(tài)③暫穩(wěn)狀態(tài)維持一段時間后將自動返回到穩(wěn)定狀態(tài)而暫穩(wěn)狀態(tài)時間的長短與觸發(fā)脈沖無關僅決定于電路本身的參數(shù)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于定時、整形以及延時電路任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測電路結構和工作原理2.知識準備５５５電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器５5５電路構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作波形圖任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應用2.知識準備觸摸式定時控制開關電路如圖所示為利用555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。只要用手觸摸一下金屬片P，由于人體感應電壓相當于在觸發(fā)輸入端（引腳2）加入一個負脈沖，555輸出端（引腳3）輸出高電平，燈泡（RL）發(fā)光，當暫穩(wěn)態(tài)時間（tW）結束時，555輸出端恢復低電平，燈泡熄滅。這個觸摸開關可以用于夜間定時照明，定時時間可以由RC參數(shù)調節(jié)。任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測555構成的多諧振蕩器2.知識準備多諧振蕩器是產生矩形脈沖的自激振蕩器。多諧振蕩器一旦起振，電路就沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。它又稱為無穩(wěn)態(tài)電路，常用來做脈沖信號源。555構成的多諧振蕩器

555構成的多諧振蕩器工作波形任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測多諧振蕩器的應用2.知識準備如圖所示，利用555定時器的輸出端3接繼電器J的線圈，使繼電器按多諧振蕩頻率進行工作，繼電器的觸點接到轉向燈的電源回路中，控制電源的通斷，使轉向燈按一定頻率閃爍。

555構成的汽車轉向閃光器任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測555構成的施密特觸發(fā)器2.知識準備施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖。用555定時器構成的施密特觸發(fā)器任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測電壓滯回特性和主要參數(shù)2.知識準備施密特觸發(fā)器的電路符號和電壓傳輸特性任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測2.知識準備施密特觸發(fā)器的應用

前照燈光555自動變光器這種采用555電路的變光器能使汽車在夜間會車時于相距100～150m內把遠光燈自動轉換成近光燈，會車后又自動恢復到遠光燈照明。從而避免或減少夜問會車時造成的交通事故．提高汽車行駛的安全性。任務二汽車轉向燈集成控制電路的檢測2.知識準備汽車555轉向燈閃光器電路工作原理

轉向信號、危險警報燈電路圖流路徑為：蓄+?轉向開關K?轉向燈（ZD1或ZD2）?三極管T1（C-E）?蓄-。同時555定時器的放電管截止，7腳與地斷路，電源通過R1、W向電容C1充電，電容電壓開始上升。通過調節(jié)電阻W的阻值，可以改變電容C1的充放電時間常數(shù)，以調節(jié)閃爍頻率。THANKYOU新能源汽車

電學基礎與高壓安全高等職業(yè)教育新能源汽車類專業(yè)Contents項目一新能源汽車常用儀器儀表的使用項目二新能源汽車直流電路分析與測量項目三

新能源汽車交流電路分析與測量項目四汽車常用電磁器件檢測項目五汽車電子控制電路分析項目六數(shù)字電路在汽車上的應用項目七高壓安全事故應急處理項目七

高壓安全事故應急處理任務1高壓防護要求與措施任務2新能源汽車高壓系統(tǒng)的維修規(guī)范任務3高壓事故應急處理

1.任務引入

任務一高壓防護要求與措施

電動汽車幾百伏的電壓讓人望而生畏，是不是只要觸碰電動汽車就需要做高壓防護呢?它在生產過程中設計了哪些安全措施?請在車上逐一找到高壓位置并說明具體需要哪些防護措施？2.知識準備任務一高壓防護要求與措施電壓等級表7-１

傳統(tǒng)的燃油汽車，其電源系統(tǒng)電壓均在安全電壓范圍之內，為A級電壓，其電路不要求提供觸電防護。而電動汽車采用了大容量動力電池組，高壓驅動電動機等高壓電氣系統(tǒng)。電動汽車的高壓系統(tǒng)，是一個高電壓、大電流的電力回路，其電壓高達300V至660V（或更高）一旦電動汽車發(fā)生故障對低電壓系統(tǒng)電器、控制器及至整車都可能造成嚴重的事故，所以電動汽車的強電安全技術是新能源汽車的關鍵性技術之一。電壓等級最大工作電壓直流交流A0<U≤600<U≤30B60<U≤150030<U≤10002.知識準備任務一高壓防護要求與措施安全要求絕緣電阻要求：在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻應不小于100Ω/V，交流電路應不小于500Ω/V。如果直流和交流的B級電壓電路可導電的連接在一起，則應滿足絕緣電阻不小于500Ω/V的要求，如圖所示。2.知識準備任務一高壓防護要求與措施安全要求用于防護與B級電壓電路直接接觸的外露可導電部分，例如可導電外殼和遮攔，應傳導連接到電平臺，如圖7-1-3所示，且滿足以下要求：（1）外露可導電部分與電平臺間的連接阻抗（等電位線）應不大于0.1Ω；（2）電位均衡通路中，任意兩個可以被人同時觸碰到的外露可導電部分，即距離不大于2.5m的兩個可導電部分間電阻應不大于0.2Ω。電位均衡要求：圖7-1-3電位均衡2.知識準備任務一高壓防護要求與措施安全要求高壓互鎖回路

高電壓組件的帶電工作部件帶有蓋板或殼體，以防直接接觸。與高電壓導線的導體類似，高電壓組件的導體通過絕緣層或絕緣的插頭殼體防止接觸。高壓互鎖就是用低壓信號監(jiān)視高壓回路完整性的一種安全設計方法。主要作用是確認整個高壓系統(tǒng)的完整性，保證整車安全使用。圖7-1-4高壓互鎖回路2.知識準備任務一高壓防護要求與措施高電壓自放電電路即使斷電時打開了高電壓蓄電池的接觸器，供電電子裝置內的電容器/電感器也可能保持在某一數(shù)值，可能危及接觸部件的人。因此高電壓系統(tǒng)每次斷電時都要讓高電壓電路放電。如圖7-1-5所示，新能源汽車中通常有一個主動放電電阻，關閉高壓系統(tǒng)時，電容仍然保持高壓狀態(tài)，由于自放電電路的存在，立即接通自放電電阻，電容通過電阻完成自放電。圖7-1-5高電壓自放電電路電機安全要求1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范維修車間防護對新能源汽車進行高壓作業(yè)時，需要有專用的維修工位，如圖7-2-1所示，并保持清潔、干燥、通風良好。維修作業(yè)前應設置安全隔離警示，避免無關人員靠近。圖7-2-1專用維修工位1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范維修車間防護1、維修規(guī)范要求（1）車輛維修期間，必須同時有兩名持有上崗證的人員進行工作，其中一人工作職責為監(jiān)督維修全過程，防止出現(xiàn)不安全行為，當發(fā)生觸事故時，能及時進行救護。（2）涉及高壓維修及維護過程中，維護人員禁止佩戴手表、金屬筆、項鏈、手鏈等金屬物品，避免意外觸電。（3）未經過高壓安全培訓的維修人員，不允許對高壓部件進行維修操作，嚴禁非專業(yè)人員對高壓部件進行移除及安裝。（4）對于車輛維修過程中的高壓配件必須標志明顯的高壓勿動警示，并禁止將帶有高壓電的部件放置在無人看管的環(huán)境中。（5）車輛在充電過程中不允許對高壓部件進行拆裝維修等工作。1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范維修車間防護（6）維修前必須進行高壓電禁用操作。（7）維修完畢后進行上電操作前確認車輛無維修人員操作。（8）更換高壓部件后測量搭鐵是否良好。（9）電纜接口必須按照規(guī)定力矩擰緊。（10）禁止體內植入電子醫(yī)療設備的人員參與電動汽車高壓部件的維修。1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范新能源汽車安全措施（1）用帶用不同顏色的線代表不同電壓，所以一定要重視高壓部件上的橙色高壓線路和上面的警示信息。（2）帶高壓電零件的防解除保護。（3）高壓電采用正負極與車輛搭鐵絕緣。（4）絕緣電阻檢測，服務斷開高壓接通鎖。（5）采用高壓互鎖裝置。1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范售后維修人員資質要求1、一級資質（1）不涉及高壓電系統(tǒng)的一般車輛維修；（2）受高電壓技師委托，允許在不帶電壓的高電壓系統(tǒng)上進行機械操作。l所有需要在高電壓車輛上作業(yè)的維修人員至少應具備一級資質。l一級資質人員必須了解高電壓系統(tǒng)的基本結構、允許工作范圍及高電壓系統(tǒng)的危險性。l高電壓工程師必須以口頭和書面的形式給一級資質人員提供相關信息。l高電壓工程師和一級資質人員都必須在書面操作說明上簽字。1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范售后維修人員資質要求2、二級資質進行高電壓組件方面作業(yè)的維修人員必須經過相應的培訓認證。維修人員經過培訓認證后成為新能源汽車高電壓系統(tǒng)的電氣專業(yè)人員（高電壓工程師）。授權作業(yè)范圍主要包括：（1）一級資質人員作業(yè)范圍；（2）經認可的高壓電系統(tǒng)斷電操作；（3）高壓電蓄電池的分類；在我國，每個廠家對二級資質都要進行認證，一方面必須通過理論和實際培訓認證證明該維修人員具備工作能力和專業(yè)知識，另一方面還必須經過相關車型的具體認證。主要包括兩方面：具備《特種作業(yè)操作證（低壓電工證）》必須經過廠家新能源車型培訓，并通過考核。3、三級資質三級資質主要指能夠在帶電狀態(tài)下進行高電壓系統(tǒng)作業(yè)、拆除維修高壓電蓄電池，例如進行接觸電阻故障的檢測和相關零部件的維修。1.知識準備任務二新能源汽車維修規(guī)范高壓中止標準操作流程高電壓系統(tǒng)作業(yè)安全規(guī)范：斷開高壓系統(tǒng)（斷電）防止高電壓系統(tǒng)再激活（保護）確定高壓系統(tǒng)斷電（確認）。1.知識準備任務三事故應急處理電流對人體的危害

電流對人體的傷害有三種，電擊、電傷與電磁場傷害。

電擊是人身體的某部位接觸帶電體，電流流過人體，使人體內臟器官組織受到損傷，從而受傷甚至造成死亡事故。

電傷是指人體未直接接觸帶電體，由于電的熱效應、化學效應、機械效應等對人體造成的傷害。如電弧作用下或熔絲熔斷時，對人體的燒傷、金屬濺傷等外部的間接傷害。

電磁場傷害是指人在高頻磁場的作用下，出現(xiàn)頭暈、乏力、記憶力衰退、失眠多夢等神經系統(tǒng)紊亂的不適癥狀。1.知識準備任務三事故應急處理電流對人體的危害

1．電流通過人體的時間長短

日常生活中，很多人都有過觸電經歷。如當手指不慎接觸到帶電體時，由于人體的條件反射會迅速脫離帶電體。因時間極短，往往這種電擊對人體的傷害很小。若此時身體不能擺脫電流，則傷害程度加大，嚴重就會導致死亡事故。電流流過人體的時間越短，則傷害越小。時間越長，則傷害越大。2．電流的大小事實證明，不管是交流電還是直流電都對人體具有傷害作用。不同人最大能承受的電流大小也有所區(qū)別。如果人體流過的電流在0.05A以上，就有生命危險。1.知識準備任務三事故應急處理電流對人體的危害表1.1-1電流大小對人體的影響名稱成年男性成年女性感知電流工頻1.1mA0.7mA直流5.2mA3.5mA104Hz電流12mA8mA擺脫電流工頻16mA10.5mA直流76mA51mA104Hz電流75mA50mA致命電流工頻30mA~50mA直流1300mA(0.3S),500mA(3S)104Hz電流1100mA(0.3S),500mA(3S)1.知識準備任務三事故應急處理人體自身電阻的大小

在相同電壓作用下，人體的電阻越