《新能源汽車驅(qū)動電機(jī)及控制技術(shù)》 課件 1.1 新能源汽車高壓系統(tǒng)基本組成認(rèn)知

新能源汽車電驅(qū)與控制技術(shù)項(xiàng)目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)項(xiàng)目二新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)

項(xiàng)目三新能源汽車電驅(qū)控制系統(tǒng)

項(xiàng)目四新能源汽車電驅(qū)熱管理系統(tǒng)與整車控制策略任務(wù)一新能源汽車高壓系統(tǒng)基本組成認(rèn)知任務(wù)二高壓線束檢測任務(wù)三高壓互鎖檢測任務(wù)四絕緣檢測任務(wù)五高壓供電控制系統(tǒng)檢測項(xiàng)目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)一、任務(wù)引入新能源汽車區(qū)別于傳統(tǒng)汽車最核心的技術(shù)是“三電”，即電池、電機(jī)、電控。新能源汽車上的大量高壓組件，一方面用于驅(qū)動車輛，另一方面又用于執(zhí)行一些舒適功能。這些高壓組件的共同之處是均以高電壓運(yùn)行，因此進(jìn)行維修時(shí)必須特別小心。在維修時(shí)一定要熟悉高壓組件的結(jié)構(gòu)、原理及功能，只有滿足以下前提條件的維修人員才允許對高壓組件進(jìn)行作業(yè)：具備資質(zhì)、遵守安全規(guī)定、嚴(yán)格按照維修說明操作!二、學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：掌握新能源汽車高壓系統(tǒng)的基本組成。掌握新能源汽車各高壓組件的布置位置及基本功能。了解新能源汽車檢修作業(yè)操作規(guī)范。技能目標(biāo)：具有高壓組件在實(shí)車上的布置位置、基本功能及操作規(guī)范的認(rèn)知能力。職業(yè)素養(yǎng)目標(biāo)：嚴(yán)格執(zhí)行新能源汽車檢修操作規(guī)范，養(yǎng)成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。養(yǎng)成總結(jié)訓(xùn)練過程和結(jié)果的習(xí)慣，為下次訓(xùn)練積累經(jīng)驗(yàn)。虛心向他人學(xué)習(xí)，尊重他人勞動。養(yǎng)成團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。嚴(yán)格執(zhí)行7S現(xiàn)場管理。三、知識空間目前市場主流新能源汽車主要包括混合動力汽車、純電動汽車和增程式電動汽車，它們的高壓電氣系統(tǒng)組成基本相同，主要包括動力蓄電池、驅(qū)動電機(jī)、電機(jī)控制器MCU、DC/DC變換器、車載充電機(jī)OBC、加熱器PTC、電動壓縮機(jī)、充電接口、高壓配電盒PDU及高壓線束等部件。三、知識空間純電動汽車EV高壓系統(tǒng)基本組成三、知識空間插電式混合動力汽車PHEV高壓系統(tǒng)基本組成1.高壓警告標(biāo)記新能源汽車高壓部件通常有兩種警告標(biāo)記方法，即符號警告標(biāo)記和顏色警告標(biāo)記，維修人員或車主均可通過標(biāo)記接收高電壓可能帶來危險(xiǎn)的警示。1.1符號警告標(biāo)記

高壓組件的売體上一般都采用符號警告標(biāo)記。1.2顏色警告標(biāo)記新能源汽車高壓線束都采用顏色警告標(biāo)記。維修人員可能會忽視這些標(biāo)牌，因此用橙色警告標(biāo)記出所有高壓線束。橙色高壓線束2.高壓部件工作電壓為高壓的部件均稱為高壓部件或高壓總成。2.1動力蓄電池動力蓄電池的主要作用是為新能源汽車動力系統(tǒng)提供電能，因此電池必須存儲有足夠的電能，且總電勢必須足夠高，以產(chǎn)生足夠的電流(通常為100A或以上)來驅(qū)動整車或支持其他部件工作。目前，大多數(shù)混合動力汽車和純電動汽車使用鋰電池作為動力蓄電池，主要包括三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池，只有少部分混合動力汽車使用鎳氫(NiMH)電池。2.1動力蓄電池

項(xiàng)

目

電池類型單體標(biāo)稱電壓單體充電終止電壓單體放電終止電壓三元鋰電池3.6V4.2V3.2V磷酸鐵鋰電池3.2V3.6V2.5V鎳氫電池1.2V1.5V1.0V新能源汽車動力蓄電池單體主要參數(shù)對比2.1動力蓄電池混合動力汽車的動力蓄電池包通常安裝在后排座椅下方或后備廂中，而純電動汽車的動力蓄電池包則安裝在車底部。混合動力汽車動力蓄電池的安裝位置純電動汽車動力蓄電池的安裝位置2.1動力蓄電池動力蓄電池包也稱為動力蓄電池PACK，其密封防護(hù)等級為IP67及以上。目前，混動車型的動力蓄電池包采用整體式設(shè)計(jì)，而純電動車型常采用分布式設(shè)計(jì)，即電池包PACK箱內(nèi)由多個(gè)模組組成，每個(gè)模組又由多個(gè)單體電池串并聯(lián)組成。整體式電池包分布式電池包2.1動力蓄電池早期純電動汽車動力蓄電池PACK箱一般由電池模組、安全控制盒、電池管理器BMS、電池檢測模塊BMU、采樣線束、冷卻管板及殼體等組成。安全控制盒主要包括正極接觸器、負(fù)極接觸器、預(yù)充接觸器、霍爾電流傳感器以及漏電保護(hù)器等部件。一般每個(gè)模組配備一個(gè)電池檢測模塊，模組內(nèi)設(shè)有采樣線束，采樣線束采集單體電池的電壓,溫度傳感器采集電池模組的溫度，多個(gè)電池檢測模塊再通過CAN總線構(gòu)成電池子網(wǎng)把所有數(shù)據(jù)傳輸至電池管理器BMS，這樣電池管理器BMS就能夠?qū)ACK箱內(nèi)所有單體電池進(jìn)行監(jiān)控，用于動力蓄電池系統(tǒng)的管理。2.2驅(qū)動電機(jī)電機(jī)也稱作MG，無論是傳統(tǒng)汽車還是新能源汽車，電機(jī)作為一種特殊的執(zhí)行器在汽車上得到普遍使用，一輛汽車上會使用多臺、各種電機(jī)。電機(jī)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，它具有能作相對運(yùn)動的部件，是一種依靠電磁感應(yīng)或磁場作用而運(yùn)行的電氣裝置，主要包括發(fā)電機(jī)和電動機(jī)。這里講述的電機(jī)主要針對用于驅(qū)動車輛行駛的電機(jī)，通常被稱作驅(qū)動電機(jī)，是電驅(qū)的組成部分。2.2驅(qū)動電機(jī)新能源汽車的驅(qū)動電機(jī)有兩個(gè)主要特點(diǎn)：（1）高壓三相交流

三相交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本低、故障率低，機(jī)械效率高、功率特性好，宜采用高電壓、大電流驅(qū)動。（2）發(fā)電型電動機(jī)

驅(qū)動電機(jī)主要用于驅(qū)動汽車行駛，還具有能量回收功能，既可以作為電動機(jī)用，又可以作為發(fā)電機(jī)用。在進(jìn)行能量回收時(shí)，驅(qū)動電機(jī)用作發(fā)電機(jī)。新能源汽車一般把電動機(jī)與變速器集成在一起進(jìn)行整體設(shè)計(jì)構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，稱為電驅(qū)或動力總成。2.2驅(qū)動電機(jī)純電動汽車和混動汽車電驅(qū)總成2.3電機(jī)控制器電機(jī)控制器簡稱MCU，其主要作用是用于驅(qū)動車輛和能量回收。電機(jī)控制器又可稱為“變頻器”或“逆變器”，三種名稱指的都是同一總成?！澳孀兤鳌笔瞧囶I(lǐng)域最常用的術(shù)語。電機(jī)控制器還可與其他高壓部件集成在一起，如車載充電機(jī)OBC、DC/DC變換器等。電機(jī)控制器MCU能夠通過車載局域網(wǎng)與其他控制單元進(jìn)行通信。2.3電機(jī)控制器常見品牌制造商對電機(jī)控制器的稱呼使用術(shù)語有：1）福特：變速器控制模塊(TransmissionControlModule)；2）通用：驅(qū)動電機(jī)功率變頻器模塊(DriveMotorPowerInverterModule)；3）現(xiàn)代：電機(jī)控制單元(MotorControlUnit)；4）雷克薩斯：帶變換器的逆變器總成(InverterwithConverter)；5）梅賽德斯-奔馳：電力電子模塊(PowerElectronicsModule)；6）豐田：帶變換器的逆變器總成或功率控制單元(InverterwithConverterorPowerControlUnit)。2.3電機(jī)控制器豐田卡羅拉雙擎混動電機(jī)控制器2.3電機(jī)控制器比亞迪e5的充配電總成總成，又稱電控“四合一”，集成雙向交流逆變式電機(jī)控制器模塊VTOG、車載充電器模塊OBC、DC/DC變換器模塊和高壓配電模塊，其內(nèi)部還裝有漏電傳感器、霍爾電流傳感器等。這套總成的功能如下：1）控制高壓交/直流電雙向逆變，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)充、放電功能(VTOG、車載充電器)。2）實(shí)現(xiàn)高壓直流電轉(zhuǎn)換低壓直流電為整車低壓電器系統(tǒng)供電(DC/DC)。3）實(shí)現(xiàn)整車高壓回路配電功能以及高壓漏電檢測功能(高壓配電箱和漏電傳感器模塊)。4）另外還包括CAN通信、故障處理記錄、在線CAN燒寫以及自檢等功能。2.3電機(jī)控制器比亞迪e5“四合一”充配電總成內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4DC/DC變換器新能源汽車均不再使用傳統(tǒng)的12V交流發(fā)電機(jī)，但是車輛上仍然在使用12V電路和電氣設(shè)備，包括12V低壓電池。DC/DC變換器的主要功能是將高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電。車輛啟動后，DC/DC變換器將動力蓄電池供給的高壓直流電轉(zhuǎn)換成12V的低壓直流電，給各低壓用電設(shè)備使用，同時(shí)給12V低壓蓄電池補(bǔ)充充電，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)燃油車的發(fā)電機(jī)。12V低壓電池通常被稱為“輔助電池”，為低壓電氣設(shè)備供電，不再象傳統(tǒng)油車一樣用于啟動車輛的發(fā)動機(jī)。2.4DC/DC變換器比亞迪e6DC/DC變換器2.5車載充電機(jī)車載充電機(jī)是一種將交流電變換為直流電的車載整流裝置，能夠利用外部電網(wǎng)為動力蓄電池充電，通常被稱作OBC。通過高壓電纜與車輛的交流充電口連接，因此也稱為交流充電機(jī)。在動力蓄電池需要充電的時(shí)候，只要有可用的220/380V交流插座，就可以進(jìn)行充電。因充電電流小、充電速度、充電時(shí)間長，故充電接口稱為慢充接口?？斐涫遣唤?jīng)過車載充電機(jī)OBC的，由快充樁直接給動力蓄電池進(jìn)行直流充電。2.5車載充電機(jī)北汽新能源E200EV車載充電機(jī)比亞迪秦dmi車載充電機(jī)2.6充電口也稱為充電座。對于帶有充電系統(tǒng)的新能源汽車，它的充電系統(tǒng)還需要配有充電口，以連接動力蓄電池與外部電源進(jìn)行充電，包括直流充電口和交流充電口兩種。直流充電口也稱為快充口，交流充電口也稱為慢充口。一般純電動汽車快慢充電口均設(shè)置，混動車型HEV不設(shè)置充電口，插電式混動車型PHEV一般只配有慢充口，但已有不少品牌PHEV車型開始加裝快充口。2.6充電口比亞迪e5充電接口2.7高壓配電盒高壓配電盒簡稱PDU，也可以稱作高壓接線盒，用于連接動力蓄電池，為驅(qū)動電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)、PTC加熱器等高壓用電設(shè)備供電，以及與充電設(shè)備進(jìn)行電氣連接，并對高壓系統(tǒng)上下電和安全防護(hù)進(jìn)行控制，盒內(nèi)設(shè)有接觸器（也稱作高壓繼電器）、電流傳感器、漏電傳感器、功率電阻以及連接排線等部件，是高壓電氣系統(tǒng)的“樞紐中心”。高壓配電盒還可與其他總成進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，如比亞迪e5充配電總成“三合一”、“四合一”等。2.8高壓線束高壓線束是新能源汽車高壓總成之間的連接線。連接高壓電池包與高壓配電盒的高壓線束也稱作高壓母線。高壓線束總成結(jié)構(gòu)上包括高壓線纜和高壓連接器兩部分。為避免引起高壓觸電，高壓線纜、高壓連接器及波紋管的外觀通常用“橙色”作為警告標(biāo)記。主要包括電池包線束、充電線束、驅(qū)動電機(jī)線束、空調(diào)線束以及PTC線束等。不同車型、不同回路高壓線束也有所不同，但高壓線纜和高壓連接器的外觀都用“橙色”為警告標(biāo)記。2.9電動壓縮機(jī)與加熱PTC目前，新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)普遍電動壓縮機(jī)，多采用渦旋式，具有結(jié)構(gòu)緊湊、配合精密、體積小、效率高、故障率低、控制簡單等特點(diǎn)，壓縮機(jī)由三相交流電機(jī)驅(qū)動，通過電機(jī)控制器將高壓直流轉(zhuǎn)換為高壓三相交流為電機(jī)供電，電機(jī)控制器與電機(jī)、壓縮機(jī)常采用一體化設(shè)計(jì)，構(gòu)成電動壓縮機(jī)“三合一”總成，電機(jī)控制器與驅(qū)動電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)原理相近。加熱器PTC為高壓直流用電設(shè)備，不需要轉(zhuǎn)換成三相交流電，通過控制器控制加熱功率，供空調(diào)采暖和電池包加熱用。分為空氣加熱型和水加熱型兩種。四、任務(wù)實(shí)施1.任務(wù)準(zhǔn)備安全防護(hù)：做好安全防護(hù)與場地隔離(車內(nèi)外三件套、車輪擋塊、警示標(biāo)志及隔離帶等)。工具設(shè)備：舉升機(jī)、人身安全防護(hù)套裝、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。車輛臺架：（1）比亞迪e5分控聯(lián)動系統(tǒng)(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亞迪e5教學(xué)版整車。（2）豐田卡羅拉雙擎混動整車、HV電池包臺架。輔助資料：教材、維修手冊、任務(wù)工單、記號筆。2.操作步驟注意：在操作前應(yīng)首先做好場地安全防護(hù)、車輛安全防護(hù)、人身安全防護(hù)等各種防護(hù)措施，并執(zhí)行進(jìn)行高壓下電程序，在等待5分鐘（或10分鐘）后再進(jìn)行動手操作。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知對車輛高壓系統(tǒng)進(jìn)行整體認(rèn)知。了解車輛各高壓部件的安裝位置、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能參數(shù)等情況。清楚車輛高壓系統(tǒng)基本組成。掌握車輛各高壓部件的安裝位置、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能參數(shù)等情況。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知電池包殼體外觀（密封蓋上粘貼有電池參數(shù)標(biāo)簽和電池編號），高、低壓線束接口，高壓維修開關(guān)，冷卻水進(jìn)出口。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知動力蓄電池采用三元鋰電池，系統(tǒng)由11個(gè)動力蓄電池模組、11個(gè)動力蓄電池信息采集器、動力蓄電池串聯(lián)線、動力蓄電池托盤、動力蓄電池包密封罩、動力蓄電池采樣線等組成。11個(gè)動力蓄電池模組中各有10、8節(jié)數(shù)量不等的電池單體，總共108節(jié)串聯(lián)而成。額定總電壓為394.2V，容量為130Ah。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知BMC主要實(shí)現(xiàn)充/放電管理、接觸器控制、功率控制、電池異常狀態(tài)報(bào)警和保護(hù)、SOC/SOH計(jì)算、自檢以及通訊功能等；BIC主要作用是電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測等。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知安全控制盒內(nèi)主要零部件：連接銅排、霍爾電流傳感器、主接觸器、預(yù)充接觸器、預(yù)充電阻、負(fù)極接觸器、漏電傳感器。漏電傳感器主要監(jiān)測與動力蓄電池輸出相連接的負(fù)極母線與車身底盤之間的絕緣電阻；負(fù)極～車身絕緣阻值100Ω/V＜R≤500Ω/V一般漏電。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知模組的編號（與總-連接為1號模組，與總+連接為11號模組）及維修開關(guān)的位置（位于6、7號模組之間）。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知充配電總成外圍各部件連接情況1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知充配電總成內(nèi)部的各部件：車載充電機(jī)、DC/DC、直流充電接觸器（兩個(gè)）、粘連檢測模塊等。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知電驅(qū)“三合一”的基本結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知打開充電口蓋，觀察快慢充電口端子，拔插充電槍，觀察充電槍的鎖止機(jī)構(gòu)。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知觀察電動壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成、管路連接、高低壓線束連接情況。1.比亞迪e5高壓組件認(rèn)知觀察電動壓縮機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成、管路連接、高低壓線束連接情況。2.豐田卡羅拉雙擎混動高壓組件認(rèn)知高壓部件分布位置及名稱：電池模組、接線盒、電池管理模塊、電壓控制HVCPU、高壓線束、混合驅(qū)動橋、逆變器總成、空調(diào)壓縮機(jī)總成