《新能源汽車動力電池及充電管理》課件-任務(wù)11  低壓充電系統(tǒng)與能量回收系統(tǒng)

任務(wù)11

低壓充電系統(tǒng)與能量回收系統(tǒng)目錄CONTENTS低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障檢修1能量回收系統(tǒng)故障檢修2情景導(dǎo)入小王駕駛電動汽車下10多公里長坡，發(fā)現(xiàn)動力電池電量不減反而增加，向你咨詢那是什么功能？教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障診斷方法；掌握能量回收系統(tǒng)故障診斷方法。能力目標(biāo)能正確診斷和檢修低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障；能正確診斷和檢修能量回收系統(tǒng)故障。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和服務(wù)意識；培養(yǎng)社會責(zé)任感。11.1

低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障檢修011.DC/DC轉(zhuǎn)換器的概念及功能DC/DC（DirectCurrent，DC）是直流/直流轉(zhuǎn)換器的縮寫，是將直流電壓變換為直流電壓的電子裝置。DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類012.DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類電動汽車中DC/DC功率轉(zhuǎn)換器分為兩類。（1）降壓轉(zhuǎn)換器

降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用是將高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的電壓降壓為12V或24V的電壓等級，為12V或24V電系負載供電。例如：直流/直流轉(zhuǎn)換器（DC/DC）保證高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池電壓在280—400V變化區(qū)間內(nèi)輸出穩(wěn)定的14V或28V電壓，分別為12V或24V電系負載（也包括12V或24V等級的鉛酸蓄電池）其供電（或充電）。有些電動汽車的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙向DC/DC轉(zhuǎn)換功能。雙向功能包括：可將高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的電壓降為車上鉛酸蓄電池的充電電壓；反過來，也可將鉛酸蓄電池升為高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的充電電壓，為高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池充電。DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類01DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類（2）升壓轉(zhuǎn)換器

對動力電池電壓進行升壓：采用DC/DC轉(zhuǎn)換器將蓄電池高壓升為更高的直流電壓來驅(qū)動電機，可提高系統(tǒng)的工作效率。021.DC/DC上電過程：

在點火開關(guān)（或一鍵式供電開關(guān)）打到READY時，系統(tǒng)主繼電器SMRG和SMRP（預(yù)充繼電器）先工作，完成C1電容的預(yù)充過程。當(dāng)電容C1電壓接近鋰離子電池電壓時，SMRB繼電器工作，同時SMRP繼電器退出工作。2.直流交流轉(zhuǎn)換：

DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制電路控制晶體管T1、T3工作，此時通過L的電流由上到下。然后再控制T2、T4工作，此時通過L的電流由下到上。從而將直流變換成交流。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理023.降壓過程：

由于通過電感L為交流，在兩個次級電感線圈L1和L2里感就出交流電，由于線圈匝數(shù)較少，所以電壓輸出較低。4.整流過程：

D1和D2實現(xiàn)兩個線圈的半波整流。5.濾波過程：

電感L0和電容C2用于濾波，實現(xiàn)電流平滑給鉛酸蓄電池充電，從GND構(gòu)成回路。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理02

6.控制過程：

DC/DC轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)輸出的電壓反饋進行電壓輸出控制，以滿足晶體管T1、T3和T2、T4的換流控制。7.通訊過程：

DC/DC轉(zhuǎn)換控制電路通過CAN與EV-ECU通訊實現(xiàn)DC/DC自診斷的輸出，同時針對用電負荷增加，可先于電壓反饋進行控制。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理031.故障現(xiàn)象

全車電壓低，用電器打不開，車輛也無法行駛。經(jīng)檢查鉛酸蓄電池電壓低，換上新蓄電池后，一天不到就故障再次出現(xiàn)，檢查蓄電池電壓只有9伏或10伏，或電壓更低。

出現(xiàn)上部這種情況時，電動汽車有三種可能：一、DC/DC轉(zhuǎn)換器損壞；二、有漏電的用電器；三、蓄電池損壞存不住電。DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查032.檢查方法（1）更換一塊電壓正常的蓄電池，打開點火開關(guān)，上電READY檔；（2）測量蓄電池電壓是升高還是降低；（3）若是降低，不是DC/DC轉(zhuǎn)換電壓輸出的電壓14V左右，而是蓄電池電壓，初步可判定DC/DC轉(zhuǎn)換器損壞。DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查03DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查視頻：DC-DC充電電路故障診斷（見mooc任務(wù)4-2）任務(wù)小結(jié)

本節(jié)學(xué)習(xí)新能源汽車DC/DC工作原理，將動力電池直流電壓與輔助蓄電池直流電壓相互轉(zhuǎn)換的電子裝置。課后作業(yè)：簡述新能源汽車DC/DC工作原理。11.2

能量回收系統(tǒng)故障檢修01制動能量回收系統(tǒng)功用

制動能量回收也叫再生制動，是指電動汽車、混合動力汽車在減速、下坡過程中，車輛部分動能、勢能通過制動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到大氣中，部分能量在制動或慣性滑行中被回收并通過發(fā)電機將其轉(zhuǎn)化為電能，再儲存在蓄電池中。制動能量回收可以減少制動盤的消耗、增加汽車的續(xù)駛里程、增大能量利用率；這對于環(huán)保、節(jié)能減排、減少能源消耗有重要意義。應(yīng)知制動能量回收功能01純電動汽車處于緊急制動或大強度制動時，單純靠電機的再生制動很難保證行車安全，因此車輛必須保留機械制動系統(tǒng)，所以純電動汽車的制動系統(tǒng)是傳統(tǒng)機械式制動系統(tǒng)與電機再生制動的復(fù)合系統(tǒng)。關(guān)鍵問題是協(xié)調(diào)控制機、電復(fù)合制動力的比例關(guān)系，系統(tǒng)工作時應(yīng)滿足：應(yīng)知制動能量回收功能1）為保證駕駛員能通過制動踏板合理控制車速并有一定的制動感受，制動模式在發(fā)生改變時產(chǎn)生的沖擊應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，保證駕駛舒適性。2）為保證車輛行駛安全，應(yīng)根據(jù)實際情況合理控制作用在驅(qū)動輪上的機、電復(fù)合制動力的比例關(guān)系。此外，為了防止車輪發(fā)生抱死、側(cè)滑等危險情況，施加在前后軸上的最大制動應(yīng)滿足ECE法規(guī)規(guī)定。3）根據(jù)電機、動力電池的規(guī)格限制，為保證動力系統(tǒng)安全，提高能量利用率，應(yīng)考慮動力電池組最大允許充電功率及電機的發(fā)電能力。01應(yīng)知制動能量回收功能4123電機性能電機是影響電制動力大小的直接因素。合理選擇電機運行區(qū)域，可以提高電機發(fā)電功率。儲能裝置充電功率和充電電流；蓄電池SOC值等?？刂撇呗钥刂撇呗砸侠硪?guī)劃再生制動力與液壓制動力的比例，合理規(guī)劃制動力在各個軸之間的分配，保證車輛穩(wěn)定可靠充分的回收制動能量。其他因素汽車驅(qū)動形式、行駛工況、能量傳遞效率、駕駛員駕駛習(xí)慣等。02制動能量回收的工作原理就是汽車減速制動時將其動能經(jīng)過傳動裝置傳遞給電機，然后電機在制動控制器的作用下以發(fā)電模式工作，將汽車的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽o儲能裝置充電。1.電機再生制動的基本原理當(dāng)駕駛員踩下制動踏板，電動汽車處于制動狀態(tài)，此時電機驅(qū)動電源被斷開了，但是電動機存在慣性作用轉(zhuǎn)速不能馬上為零，所以電機仍然旋轉(zhuǎn)，這時電機處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。制動能量回收工作原理02制動能量回收工作原理

當(dāng)開關(guān)K閉合時，電機的感應(yīng)電流在K-Rb-Ra-K之間形成一個回路。設(shè)感應(yīng)電流為I1，則感應(yīng)電動勢E與電流I1的關(guān)系為：02制動能量回收工作原理

當(dāng)K斷開時，由于電機是感性元件，電流不會馬上為零，此時電機感應(yīng)電流變化率激增。感應(yīng)電動勢增加，當(dāng)電機的感應(yīng)電動勢超過了電池的端電壓Ub，此時電機給電池充電即實現(xiàn)了制動能量回饋。設(shè)此時的回饋電流為I2，則回饋電流

的大小為：022.電動汽車能量回饋原理制動能量回收工作原理03

能量回收功能一般在車輛減速/制動時起作用，能量回收情況無法直接進行觀察，但可以通過車輛其他部件狀態(tài)進行間接觀察。

在進行能量回收時，車輛行駛慣性反拖驅(qū)動電機，此時主驅(qū)動電機工作于發(fā)電狀態(tài)，并將產(chǎn)生的電能輸送至儲能裝置，此時通過觀察得到的儲能裝置的輸出電流應(yīng)為負值，數(shù)值大小表示制動能量的回收強度。

在純電動汽車上，可以通過方向盤上的選擇按鍵選擇能量流觀察界面。能量回收功能測試03

當(dāng)車輛處于減速/制動狀態(tài)時，驅(qū)動電機作為發(fā)電機將制動能量轉(zhuǎn)化為電能為動力電池充電，此時儀表盤的指示情況為：功率表變?yōu)樨撝?，指示在綠色區(qū)域；能量流的方向是從車輪、電機到動力電池。能量回收功能測試03（1）制動時的能量回收測試

制動時的能量回收是回收汽車的動能，能量回收系統(tǒng)將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能給動力電池充電。

能量回收功能測試需要經(jīng)驗豐富的駕駛員在實車上進行操作，場地要求為空曠行人少的路段。測試的具體步驟如下：1）打開車門，駕駛員上車；2）關(guān)閉車門，系好安全帶；3）駕駛員踩下制動踏板，并松開手剎；4）將點火開關(guān)置于ON檔位；5）將電子換擋旋鈕由N檔位旋至D檔位；6）逐漸松開制動踏板，車輛開始行駛；能量回收功能測試037）踩下加速踏板，加速至較高車速；8）松開加速踏板、踩下制動踏板；9）進行觀察：儀表盤功率表顯示為負；信息顯示屏能量流觀察界面下，能量流方向由車輪回流至動力電池。

在此過程中可以通過解碼儀進入BMS模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時的充電電流；也可以進入驅(qū)動電機模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時電機的制動功率及制動扭矩。能量回收功能測試03能量回收功能測試

可以通過方向盤上的“選擇”按鍵、“確定”按鍵進入菜單欄，選擇能量回饋強度設(shè)置，設(shè)置能量回饋強度為“標(biāo)準(zhǔn)”或“較大”；再進行能量回收功能測試，體驗兩種模式之間的不同，并通過讀取的數(shù)據(jù)流進行對比。03能量回收功能測試（2）下長坡時的能量回收測試

下長坡時的能量回收是回收汽車的重力勢能，能量回收系統(tǒng)將汽車的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能給動力電池充電。

下長坡時的能量回收測試需要經(jīng)驗豐富的駕駛員在實車上進行操作，場地要求為空曠行人少的下長坡路段。測試的具體步驟如下：1）將車輛開到下長坡路段；2）逐漸松開制動踏板，車輛在重力的作用下緩慢加速；03能量回收功能測試3）進行觀察：儀表盤功率表顯示為負；信息顯示屏能量流觀察界面下，能量流方向由車輪回流至動力電池。在此過程中可以通過解碼儀進入BMS模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時的充電電流；也可以進入驅(qū)動電機模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時電機的制動功率及制動扭矩?？梢酝ㄟ^設(shè)置能量回饋強度為“標(biāo)準(zhǔn)”或“較大”；再進行下長坡時的能量回收測試，體驗兩種模式之間的不同，并通過讀取的數(shù)據(jù)流進行對比。需要注意的是：在此過程中駕駛員要防止車輛速度過快而出現(xiàn)危險。037）踩下加速踏板，加速至較高車速；8）松開加