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電動(dòng)汽車原理基礎(chǔ),海勤電控設(shè)備維修部,知豆電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)內(nèi)部,江南奧拓發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)內(nèi)部,客車發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng),電動(dòng)汽車整車工作原理示意圖,電池管理系統(tǒng)（BMS）,動(dòng)力電池是整車的核心部件，為整車提供能源，目前使用的電池為鐵系鋰電池和三元鋰電池等。它由電池模塊、箱體、電池管理系統(tǒng)（BMS）、高低壓線束等組成。電池管理系統(tǒng)的具體功能：保護(hù)電池，防止過(guò)充電、過(guò)放電、電壓均衡功能、防止過(guò)熱、計(jì)算剩余電量、計(jì)算電池壽命、故障診斷。,電池管理系統(tǒng)（BMS）,監(jiān)控內(nèi)部電池模塊的電壓、電流、溫度、內(nèi)阻等工作狀態(tài)參數(shù)，通過(guò)這些參數(shù)來(lái)判斷目前電池狀態(tài)、允許充放電的功率等，并將其發(fā)送給整車控制器。BMS參與電池在充放電過(guò)程中的熱管理，因?yàn)殡姵卦诔浞烹娺^(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量，如果不能及時(shí)的散發(fā)出去，會(huì)影響電池的可放電率，同時(shí)，電池的溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電池放電能力下降。,電池管理系統(tǒng)（BMS）,電池管理系統(tǒng)（BMS）,電池管理系統(tǒng)（BMS）,電池管理模塊采用主從機(jī)的結(jié)構(gòu)，從機(jī)安裝在動(dòng)力電池箱內(nèi)，用于采集箱體中電池模塊的參數(shù)，當(dāng)電池模塊內(nèi)部單體電池出現(xiàn)一致性差異時(shí)，將啟動(dòng)均衡功能，確保模塊內(nèi)單體電池的一致性。主機(jī)接收從機(jī)模塊發(fā)送的信息，采樣總電流、電壓、計(jì)算剩余電量SOC和預(yù)測(cè)電池的健康程度SOH，并向整車控制器發(fā)送信息。,,電池管理系統(tǒng)（BMS）,當(dāng)電池出現(xiàn)欠壓、過(guò)壓、內(nèi)部高溫時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池安全性能變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，電源管理系統(tǒng)將發(fā)出“警報(bào)”，出現(xiàn)一般警報(bào)時(shí)，車輛可以行駛，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重報(bào)警時(shí)，不允許行駛。在一些車輛上通過(guò)儀表的自診斷提供的信息可以發(fā)現(xiàn)具體那一節(jié)電池電壓出現(xiàn)異常。也可以通過(guò)診斷軟件監(jiān)控。,電池管理系統(tǒng)（BMS）,電池管理系統(tǒng)（BMS）,為什么電池模塊電壓過(guò)低會(huì)使動(dòng)力電池組整個(gè)系統(tǒng)的能量變低。動(dòng)力電池由上百個(gè)電池模塊串并聯(lián)而成，由于電池存在“木桶效應(yīng)”，即電池組特性由最差電池決定。比如電池模塊放電下限為2.5V，當(dāng)電池管理系統(tǒng)采集到某一個(gè)電池模塊電壓過(guò)低，為了保護(hù)整個(gè)動(dòng)力電池組，延長(zhǎng)壽命，BMS會(huì)切斷整個(gè)動(dòng)力電池組的動(dòng)力輸出，并顯示“欠壓保護(hù)”。,BMS其他功能,高壓環(huán)路互鎖管理功能在電池箱的動(dòng)力輸出端需要通過(guò)高壓插接件連接動(dòng)力線纜，BMS的高壓環(huán)路互鎖功能可檢測(cè)插接件是否有松動(dòng)現(xiàn)象，如果出現(xiàn)松動(dòng)會(huì)做出相應(yīng)的處理。BMS控制器會(huì)發(fā)送信號(hào)（方波或高電平信號(hào)）同時(shí)接收此信號(hào)，如果接收成功即證明環(huán)路互鎖正常，反之異常，電纜絕緣監(jiān)測(cè)功能，BMS會(huì)檢測(cè)總正和總負(fù)對(duì)車身搭鐵的絕緣值，如果出現(xiàn)阻值低則上報(bào)故障并斷開高壓連接。,電池管理系統(tǒng)BMS高壓上電控制,BMS上高壓電需要電機(jī)控制器允許上高壓請(qǐng)求，再通過(guò)儀表CAN線檢測(cè)到鑰匙的START信號(hào),整車控制器得到儀表起動(dòng)的信號(hào)后，發(fā)送上高壓指令給BMS，BMS再根據(jù)自身邏輯判斷當(dāng)前是否上高壓電，整車控制器等待BMS反饋高壓接觸器狀態(tài)后，進(jìn)入主程序運(yùn)行。,電池管理系統(tǒng)BMS高壓下電控制,第一種當(dāng)駕駛員將點(diǎn)火開關(guān)從ON檔關(guān)閉后，整車控制器立即向輔助電源控制器發(fā)送指令，然后延時(shí)200MS發(fā)送BMS下電指令。第二種是當(dāng)電池管理系統(tǒng)BMS或電機(jī)控制器出現(xiàn)最高級(jí)別故障，此時(shí)整車控制器向電機(jī)控制器發(fā)送0扭矩指令，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)輸出扭矩，并發(fā)送BMS高壓下電指令。,注意,BMS在停車數(shù)小時(shí)內(nèi)，控制器內(nèi)部還有高壓存在的可能，維修時(shí)要進(jìn)行放電，以免被電擊。,電機(jī)與電機(jī)控制器,驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，接受不同的轉(zhuǎn)速要求信號(hào)，同時(shí)，將電機(jī)狀態(tài)信號(hào)反饋給電機(jī)控制器。目前使用較多的是交流異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)。電機(jī)控制器將動(dòng)力電池輸出的高壓轉(zhuǎn)換成合適電機(jī)工作的電壓，同時(shí)對(duì)電機(jī)的反饋信號(hào)進(jìn)行處理，監(jiān)控電機(jī)實(shí)際運(yùn)行的狀態(tài)、溫度控制電機(jī)的工作。,控制原理電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)的控制，與電力行業(yè)中的變頻器對(duì)電機(jī)的控制有許多相似之處。,電力電子行業(yè)的變頻器原理示意圖,電機(jī)與電機(jī)控制器的工作原理,永磁同步電機(jī),采用永磁同步電機(jī)，永磁體被鑲嵌在轉(zhuǎn)子中，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器被同軸安裝在電機(jī)的軸上，用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)三相交流電被通到定子線圈中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，牽引轉(zhuǎn)子內(nèi)部的永磁體產(chǎn)生和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步的旋轉(zhuǎn)扭矩。由于轉(zhuǎn)子的S極與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的N極牢牢吸住，轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起旋轉(zhuǎn)起來(lái)，兩者轉(zhuǎn)速完全一致，所有被稱為同步電機(jī)。,永磁同步電機(jī),永磁同步電機(jī),旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器,使用旋轉(zhuǎn)變壓器檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和電流傳感器檢測(cè)線圈的電流，從而控制電機(jī)扭矩的輸出。定子繞組共有三組線圈組成，其中紅、黑引出線的一組為勵(lì)磁繞組，阻值為16Ω；黑白引出線一組與黃綠引出線一組為兩個(gè)信號(hào)繞組，阻值為32Ω；兩個(gè)信號(hào)繞組分別輸出頻率相同、幅值相同、相位角相差90度的正弦和余弦兩個(gè)交流信號(hào)。經(jīng)過(guò)整形后成為方波。,旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器,旋轉(zhuǎn)變壓器,電機(jī)控制器利用其中一個(gè)信號(hào)作為電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)將這兩個(gè)信號(hào)作為電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的確認(rèn)，將A、B的初相角做比較，確認(rèn)那個(gè)超前那個(gè)落后。A超前B信號(hào)90度，認(rèn)為電機(jī)是正轉(zhuǎn)，反之，是反轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)可以作為電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)。該信號(hào)有點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)速傳感器的作用，自然相當(dāng)重要，如果旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出方向與實(shí)際轉(zhuǎn)向不同，可能導(dǎo)致車輛無(wú)法行駛。,旋轉(zhuǎn)變壓器,電動(dòng)水泵,電動(dòng)水泵,電機(jī)控制器接收電機(jī)內(nèi)部溫度傳感器信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)溫度。并采取水冷方式進(jìn)行散熱。,電機(jī)狀態(tài),電機(jī)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)控制：在電動(dòng)狀態(tài)下，為了產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，整車控制單元VCU根據(jù)目標(biāo)扭矩信號(hào)要求，電機(jī)控制器輸送交流電給電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行。電機(jī)發(fā)電狀態(tài)控制：在制動(dòng)能量回收階段，根據(jù)整車控制單元VCU通過(guò)CAN總線發(fā)送再生轉(zhuǎn)矩請(qǐng)求，電機(jī)控制器控制電機(jī)作為發(fā)電機(jī)來(lái)使用，由車輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，此電能可為電池充電，電機(jī)產(chǎn)生的再生力矩作為制動(dòng)力，減少制動(dòng)鉗的磨損。,交流異步電機(jī),在客車中幾乎全部使用該類電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其定子的鐵芯里放置的是三相繞組。各繞組的中心線之間互差120度。將三相交流電通到鐵芯里，就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。按一定的順序輪流地向三相繞組內(nèi)通電流，當(dāng)繞組1內(nèi)部通電流時(shí)，產(chǎn)生的磁通如a所示，當(dāng)繞組2內(nèi)部通電流時(shí)，產(chǎn)生的磁通如b所示，與a相比較磁通的方向旋轉(zhuǎn)了120度，當(dāng)繞組3內(nèi)部通電流時(shí)，產(chǎn)生的磁通如c所示，與b相比較磁通的方向旋轉(zhuǎn)了120度。依次輪流下去，產(chǎn)生的磁通時(shí)旋轉(zhuǎn)的，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng),交流異步電機(jī),當(dāng)定子合成的磁場(chǎng)在空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁力線將被轉(zhuǎn)子繞組切割，切割的方向與磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則判定，因?yàn)槔@組自成回路，故繞組中有感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組的電流是因?yàn)榍懈钚D(zhuǎn)磁力線而產(chǎn)生，并不需要從外部引入，所以，異步電動(dòng)機(jī)也稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。,交流異步電機(jī),交流異步電機(jī),當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流后，該電流又處于定子磁場(chǎng)的作用下，載流導(dǎo)體受磁場(chǎng)作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間，必須保持一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)小于同步轉(zhuǎn)速，它們之間的差值稱為轉(zhuǎn)差，因?yàn)檗D(zhuǎn)差的存在，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)。對(duì)于電機(jī)而言三相繞組電阻幾乎絕對(duì)平衡，某款電機(jī)的阻值為0.68Ω。,交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,當(dāng)交流電的頻率為50HZ時(shí)，電流交變一周的時(shí)間為20MS，也就是說(shuō)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是20MS。則在一秒鐘內(nèi)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)50圈。當(dāng)交流電的頻率為100HZ時(shí)，電流交變一周的時(shí)間為10MS，也就是說(shuō)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間是10MS。則在一秒鐘內(nèi)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)100圈。,交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,改變電源頻率，交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化，在改變頻率時(shí)，如果電壓與頻率的比值一定，V/F=常數(shù)，那么產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是基本恒定的。下圖是在V/F恒定的條件下，改變頻率時(shí)的異步電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。恒扭矩控制。高速時(shí)功率不變，轉(zhuǎn)速增高扭矩減小，恒功率控制。,交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,如何進(jìn)行變頻控制,如何進(jìn)行變頻控制,用4個(gè)IGBT管組成一個(gè)橋型電路，ZL是負(fù)載，首先讓VT1、VT2導(dǎo)通，VT3、VT4截至。此時(shí)電流如虛線所示：從電源正極P→VT1→負(fù)載ZL→VT2→電源負(fù)極。當(dāng)它流經(jīng)負(fù)載時(shí)，是從a端流向b端的，將這種情況下的Uab作為正方向，幅值等于直流電壓Ud,其電壓波形如圖b中時(shí)間段0-t1所示。讓VT3、VT4導(dǎo)通，VT1、VT2截至。此時(shí)電流如虛線所示：從電源正極P→VT3→負(fù)載ZL→VT4→電源負(fù)極。當(dāng)它流經(jīng)負(fù)載時(shí)，是從b端流向a端的，將這種情況下的Uab電壓為負(fù)，幅值等于直流電壓Ud,其電壓波形如圖b中時(shí)間段t1-t2所示。讓VT1VT2為一組，VT3VT4為另一組，讓它們不斷的導(dǎo)通和截至，則負(fù)載中流過(guò)的，便是交變電流了。,如何進(jìn)行變頻控制,如果利用六只IGBT管組成全橋整流，可以控制三相繞組UVW的通電狀態(tài)，在兩兩導(dǎo)通的方式下控制電流發(fā)生變化的情況如下。,如何進(jìn)行變頻控制,以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在0度為始點(diǎn)，先讓V1導(dǎo)通120電角度，在這期間V4先導(dǎo)通60，電路先經(jīng)過(guò)V1→U相→V相→V4→蓄電池負(fù)極?？刂芕4截至，再控制V6導(dǎo)通60電角度，電流先經(jīng)過(guò)V1→U相→W相→V6→蓄電池負(fù)極。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)120，距離始點(diǎn)120。以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在120度為始點(diǎn)，先讓V3導(dǎo)通120電角度，在這期間V2先導(dǎo)通60，電路先經(jīng)過(guò)V3→V相→U相→V2→蓄電池負(fù)極。控制V2截至，再控制V6導(dǎo)通60電角度，電流先經(jīng)過(guò)V3→V相→W相→V6→蓄電池負(fù)極。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)120，距離始點(diǎn)240。以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在240度為始點(diǎn)，先讓V5導(dǎo)通120電角度，在這期間V2先導(dǎo)通60，電路先經(jīng)過(guò)V5→W相→U相→V2→蓄電池負(fù)極?？刂芕2截至，再控制V4導(dǎo)通60電角度，電流先經(jīng)過(guò)V5→W相→V相→V4→蓄電池負(fù)極。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)120，距離始點(diǎn)360。完成了一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)。,如何進(jìn)行變頻控制,只要根據(jù)磁極的不同位置，以恰當(dāng)?shù)捻樞蛉?dǎo)通和阻斷各相出線端所連接的IGBT管，就可以控制電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一定方向的電磁轉(zhuǎn)矩而穩(wěn)定運(yùn)行。借助邏輯電路改變IGBT管的導(dǎo)通順序，可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的“兩兩導(dǎo)通”方式有些類似與發(fā)動(dòng)機(jī)兩氣門一進(jìn)一排的方式。也有“三三導(dǎo)通”的方式，類似于三氣門發(fā)動(dòng)機(jī)的“兩進(jìn)一排”。,如何進(jìn)行變頻控制,頻器里普遍采用脈寬調(diào)至的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，所以變頻器輸出的電壓是按一定規(guī)律改變占空比的系列脈沖波形。、變頻器實(shí)際輸出的脈沖不是等寬的，而是使脈沖占空比按照正弦規(guī)律分布，叫做正弦脈寬調(diào)制。,如何進(jìn)行變頻控制,如何進(jìn)行變頻控制,正弦脈寬調(diào)制是通過(guò)求正弦波和三角波的交點(diǎn)得到。三角波稱為“載波”，正弦波稱為“調(diào)制波”。,汽車級(jí)IGBT管,IGBT驅(qū)動(dòng)原理：,變頻器的驅(qū)動(dòng)部分大體都是由CPU板過(guò)來(lái)的6路信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)光耦，光耦再驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，驅(qū)動(dòng)部分正常工作的條件：各路電源正常；光耦正常；各種電阻電容等元件正常；模塊正常；電路板走線正常。以上條件缺一不可。,IGBT驅(qū)動(dòng)原理：,電動(dòng)機(jī)是怎樣變成發(fā)電機(jī)的,對(duì)于同步電機(jī)而言，轉(zhuǎn)子上有磁極，定子上分布三相繞組，當(dāng)轉(zhuǎn)子被拖動(dòng)時(shí)（減速狀態(tài)、下坡狀態(tài)時(shí)車速高于電機(jī)轉(zhuǎn)速），定子繞組因切割轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而發(fā)電。對(duì)于異步電機(jī)而言，它沒有獨(dú)立的磁場(chǎng)，或者說(shuō)它沒有一個(gè)單獨(dú)產(chǎn)生磁場(chǎng)的電路。異步電機(jī)必須與三相電源相接后才產(chǎn)生磁場(chǎng)（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）。當(dāng)它在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下就是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)有原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)它超過(guò)同步轉(zhuǎn)速后，才發(fā)電，在變頻器中，異步電機(jī)的發(fā)電狀態(tài)，實(shí)質(zhì)是拖動(dòng)系統(tǒng)釋放機(jī)械能的過(guò)程，而再生制動(dòng)功能就是把這些機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，從而為電池充電。下圖所示為電力行業(yè)變頻器中利用回饋單元將多余的電能回饋給電網(wǎng)。,電動(dòng)機(jī)是怎樣變成發(fā)電機(jī)的,整車控制器,整車控制器,電動(dòng)汽車是一個(gè)高度集成的電氣化系統(tǒng)，包括電機(jī)控制器、充電、輔助、低壓電器系統(tǒng)等，必須通過(guò)一個(gè)整車控制系統(tǒng)，常稱之為VCU來(lái)進(jìn)行各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，從而實(shí)現(xiàn)整車的最佳性能。整車控制系統(tǒng)主要包括整車控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，整車控制器是整車控制系統(tǒng)的核心。,整車控制器,通過(guò)采集駕駛員踏板、電機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位信號(hào)、制動(dòng)、車速等信息，判斷駕駛員意圖，計(jì)算出目標(biāo)牽引力矩；參考電機(jī)外特性，儲(chǔ)能系統(tǒng)的邊界條件如剩余電量SOC、動(dòng)力電池電壓等信息，采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗?，選擇合適的工作模式。通過(guò)CAN總線控制電機(jī)控制器對(duì)電機(jī)進(jìn)行力矩控制，按照駕駛員意圖實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)行，各個(gè)系統(tǒng)之間通過(guò)CAN協(xié)議進(jìn)行通訊?？刂栖囕v的前進(jìn)、后退、加減速等等。,整車控制器上電控制,當(dāng)點(diǎn)火鑰匙位于ON檔，喚醒VCU，VCU控制繼電器給電機(jī)控制器和電池管理模塊供電，VCU通過(guò)CAN通訊發(fā)送相關(guān)的控制命令，完成整車系統(tǒng)的啟動(dòng)（上電）。整車控制器VCU接收到上電開關(guān)（鑰匙位于ON檔），直流充電樁、車載充電機(jī)或者遠(yuǎn)程智能終端的喚醒信號(hào)后，直接控制高壓繼電器吸合或斷開，完成高壓系統(tǒng)的接通和斷開。,整車控制器其他功能,車輛在滑行和制動(dòng)時(shí)，VCU根據(jù)ABS狀態(tài)、動(dòng)力電池狀態(tài)、制動(dòng)踏板位置信號(hào)，計(jì)算能量回收轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)給電機(jī)控制器，啟動(dòng)能量回收功能。車輛在行駛狀態(tài)下，VCU根據(jù)電機(jī)溫度、電機(jī)控制器溫度、IGBT溫度、冷卻液溫度、車速信號(hào)等發(fā)動(dòng)PWM信號(hào)控制電子冷卻水泵轉(zhuǎn)速。在直流充電下，VCU根據(jù)冷卻液溫度發(fā)送PWM信號(hào)控制電子冷卻水泵轉(zhuǎn)速。車輛發(fā)生碰撞或嚴(yán)重故障，如絕緣故障、動(dòng)力電池過(guò)溫、過(guò)壓，動(dòng)力電池過(guò)溫、過(guò)流時(shí)，VCU切斷高壓回路上的繼電器。,高壓配電箱,高壓配電箱,高壓配電箱,高壓配電箱的作用是將來(lái)自動(dòng)力電池的直流高壓電分配給各個(gè)高壓部件，連接暖風(fēng)、加熱、除霜，連接充電座，實(shí)現(xiàn)通訊功能（整車通訊、充電通訊以及主從機(jī)通訊高壓配電箱主要由高壓接觸器（繼電器）、熔斷器、電壓控制線路等組成。有些車型中，電池管理系統(tǒng)BMS集成在高壓配電箱內(nèi)部。主接觸器控制動(dòng)力電池到整車高壓電路的通斷，預(yù)充接觸器防止高壓回路在鑰匙起動(dòng)的瞬間出現(xiàn)大電流的。電流傳感器測(cè)量高壓電路電流，由VCU計(jì)算電池容量,高壓配電箱,為什么需要預(yù)充接觸器,因?yàn)殡妱?dòng)汽車中存在著電容型負(fù)載，比如上面提及的電機(jī)控制器中，就存在著大容量電容。在電路接通前，電容器上沒有電荷，電壓為0V，而電容器兩端的電壓就不能突變，在合閘的瞬間，與電容連接的兩條線路中相當(dāng)于短路，此時(shí)將出現(xiàn)很大的沖擊電流，為此需要在線路中接入一個(gè)限流電阻，等電容器上的電壓上升到一定程度時(shí)，再把限流電阻短路掉。,為什么需要預(yù)充接觸器,在電力電子領(lǐng)域如變頻器的限流電阻如下圖所示。圖中RL就是限流電阻。,預(yù)充電是如何完成的,車身控制單元VCU向電池管理模塊BMS發(fā)動(dòng)閉合預(yù)充繼電器指令，BMS收到指令閉合預(yù)充電繼電器，并向VCU反饋預(yù)充繼電器狀態(tài)。VCU根據(jù)BMS發(fā)來(lái)的動(dòng)力電池電壓以及電機(jī)控制器MCU發(fā)來(lái)的電機(jī)母線電壓，判斷預(yù)充電是否完成。如果預(yù)充電完成，則VCU向BMS發(fā)送指令，要求BMS吸合主繼電器，斷開預(yù)充電繼電器，高壓上電成功?；蛘呷缟蠄D將限流電阻短路掉。,交流接觸器,交流接觸器常見的故障是觸點(diǎn)接觸電阻大、觸點(diǎn)燒結(jié)、觸點(diǎn)閉合時(shí)開路，測(cè)試時(shí)可以通過(guò)給線圈施加額定電壓，檢測(cè)觸點(diǎn)的導(dǎo)通和閉合情況，利用萬(wàn)用表測(cè)量觸點(diǎn)導(dǎo)通時(shí)的電阻，如無(wú)異常，基本接近0歐姆，如果在10歐姆以上，視為故障。,交流接觸器,電流霍爾傳感器,霍爾電流傳感器常見的有三根線或者四根線，如果是四根線，分別是正電源、負(fù)電源、0端（地）、信號(hào)輸出端。如果是三根線它們分別是0V端（地）、電源端、信號(hào)輸出端。判斷傳感器是否異常的簡(jiǎn)單方法是：將傳感器通電，再測(cè)量信號(hào)輸出端電壓，在沒有功率電流的情況下，如果是四線傳感器，輸出端電壓就是0V，如果是三線傳感器，輸出端的電壓是電源電壓的1/2，例如一個(gè)使用了5V電壓的傳感器，輸出端電壓就是2.5V，如果偏離太多就要考慮傳感器的損壞。,電流傳感器,該傳感器將信號(hào)傳給電機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)、缺項(xiàng)保護(hù)的功能，確保三相電機(jī)電流矢量和為零，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正常工作,充電,小倍率即慢充，使用家用220V交流電進(jìn)行。利用充電機(jī)將220V轉(zhuǎn)換成動(dòng)力電池所需的高壓直流電壓（例如330V），一般需要8小時(shí)。,充電,大倍率即快充，利用充電站的充電樁進(jìn)行充電，一般使用2C—3C（電池以一小時(shí)充滿電量時(shí)所需的電流）的充電速度，一般0.5小時(shí)即可充滿整個(gè)動(dòng)力電池的80%。,利用充電機(jī)充電時(shí)的功能檢查,將鑰匙位于OFF檔，車輛變速桿置于空擋位置，將充電機(jī)充電槍插入充電座，開啟充電機(jī)進(jìn)行充電，在這個(gè)過(guò)程中，儀表充電指示燈點(diǎn)亮，充電正常。開始將鑰匙擰至1檔，儀表顯示充電電流為負(fù)值，電流絕對(duì)值與充電機(jī)相同。在停車狀態(tài)下，電池管理模塊BMS才允許充電，充電機(jī)連接220V電源后開始工作，充電機(jī)工作后會(huì)發(fā)送報(bào)文，儀表檢測(cè)到充電機(jī)的報(bào)文后會(huì)把充電連接指示燈點(diǎn)亮，給出一個(gè)充電喚醒信號(hào)，BMS收到喚醒信號(hào)開始進(jìn)入充電模式，充電回路接通后，充電機(jī)開始給電池充電，充電機(jī)不斷的發(fā)送充電報(bào)文,國(guó)標(biāo)充電插座：,充電座針腳定義,充電樁充電,在有些車輛充電口處裝有一個(gè)開關(guān)，該開關(guān)只有在斷開時(shí)（不充電時(shí)）才允許車輛啟動(dòng)。充電基本原理如圖所示：,充電過(guò)程,電池管理模塊BMS（充電控制電腦）對(duì)AC插接器連接及高壓電池的充電狀態(tài)進(jìn)行等進(jìn)行確認(rèn)，并與高壓電池連接。然后對(duì)車載充電器發(fā)出充電指示，進(jìn)行充電。接收了充電指示的車載充電器起動(dòng)AC-DC轉(zhuǎn)換器，使AC-DC轉(zhuǎn)換器按照要求輸出合適的電壓、電流進(jìn)行充電。,充電控制,充電控制,充電方式分為恒功率充電（CP充電）、恒電流充電（CC充電）、恒電壓充電（CV充電）3種，為了縮短充電時(shí)間，盡量長(zhǎng)時(shí)間利用充電器的最大能力充電是十分有效的，因此正常狀態(tài)下，大多選擇CP充電，在電池剩余電量較少的充電初期，由于電池電壓較低，因此以車載充電器一側(cè)的輸出電流上限進(jìn)行充電（CC充電）。在接近充滿電量的狀態(tài)下，為了防止電池過(guò)量充電，大多采用CV充電。,直流變換器DC/DC,電動(dòng)汽車無(wú)法利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電，因此搭載DC/DC轉(zhuǎn)換器，將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換成12V或24V的低壓直流電，作為整車低壓部件的能量來(lái)源。給蓄電池充電，滿足燈光、音響、車輛控制模塊的用電需求。作為一個(gè)智能化的直流變換器，可對(duì)整車用電量進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)整車用電器工作較多時(shí)，DC/DC進(jìn)行大功率的轉(zhuǎn)換，當(dāng)用電功率減少時(shí)，進(jìn)行小功率的轉(zhuǎn)換。,直流變換器DC/DC,DC/DC的好壞簡(jiǎn)易判斷（以12V為例）,檢查驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，DC/DC是否正常，分別將鑰匙置于停車檔和1檔，等待5秒鐘后，測(cè)量12V蓄電池的電壓，鑰匙在1檔時(shí)的電壓比停車檔的電壓高，且大于13V。檢查充電狀態(tài)時(shí)DC/DC是否正常，分別在鑰匙置于停車檔和連接充電機(jī)的狀態(tài)下，等待5分鐘后測(cè)量12V蓄電池電壓，鏈接充電機(jī)后的電壓比在鑰匙位于停車檔時(shí)的電壓高，且大于13V。鑰匙位于起動(dòng)狀態(tài)儀表沒有相關(guān)故障碼。,電動(dòng)空調(diào),電動(dòng)空調(diào)加熱器PTC,轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng),包括變頻器控制的電機(jī)和轉(zhuǎn)向助力油泵，輕松實(shí)現(xiàn)在不同車速時(shí)提供不同的助力效果，保證汽車轉(zhuǎn)向輕便靈活，穩(wěn)定可靠。最大工作壓力14MPA。,制動(dòng)系統(tǒng),包括變頻器和電動(dòng)空壓機(jī)總成，主要功能是向車輛的制動(dòng)系統(tǒng)、空氣懸掛系統(tǒng)、門開閉系統(tǒng)提供壓縮空氣。氣壓在0.65-0.85MPA之間。,轎車使用真空泵,電動(dòng)水泵,散熱風(fēng)扇控制,散熱風(fēng)扇主要作用就是控制電機(jī)與電機(jī)控制器在一定溫度范圍內(nèi)工作。當(dāng)電機(jī)控制器溫度達(dá)到50或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度大于110，風(fēng)扇將開啟；當(dāng)電機(jī)控制器溫度小于46或者驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度低于105時(shí)風(fēng)扇將停止工作。,整車電器工作原理圖—低壓,整車電器工作原理圖—高壓,儀表,儀表,儀表,檔位信息：通電常亮，根據(jù)檔位移動(dòng)而變化。充電接口標(biāo)示：平時(shí)常滅，插充電槍時(shí)常亮。充電標(biāo)示：平時(shí)常滅，充電時(shí)常亮。車門開啟標(biāo)示：開門常亮，關(guān)門常滅。轉(zhuǎn)向燈表示：制動(dòng)燈標(biāo)示：平時(shí)常滅，踩下制動(dòng)時(shí)常亮。安全帶標(biāo)示：不系安全帶常亮。氣壓報(bào)警標(biāo)示：平時(shí)常滅，氣壓不足時(shí)常亮。電池故障標(biāo)示：平時(shí)常滅，電壓過(guò)低或BMS故障常亮。動(dòng)力電池標(biāo)示：平時(shí)常滅，動(dòng)力系統(tǒng)故障常亮。制動(dòng)蹄片報(bào)警標(biāo)示：平時(shí)常滅，蹄片故障常亮。ASR標(biāo)示：故障時(shí)亮。,儀表,ABS標(biāo)示：故障時(shí)亮。READY燈：當(dāng)車輛做好準(zhǔn)備時(shí)亮。SCC通訊錯(cuò)誤：鑰匙位于ON檔，車身總成SCC模塊與儀表無(wú)法通訊，SCC顯示紅色，曾經(jīng)通訊失敗顯示黃色。SOC：充滿電時(shí)應(yīng)在99%以上?？傠妷海盒熊嚂r(shí)不低于590V?？傠娏鳎焊鶕?jù)用電器使用情況以及行車情況變化。蓄電池電壓：27.5V。電機(jī)轉(zhuǎn)矩：靜止時(shí)為零，行車中根據(jù)情況而定。電機(jī)溫度：不高于85度。電機(jī)控制器（逆變器）溫度：不高于80度。單體電池最高電壓：不高于3.7V（磷酸鐵鋰）2.8V（鈦酸鋰）。單體電池最低電壓：不低于2.8V（磷酸鐵鋰）1.8V（鈦酸鋰）。單體電池最高溫度：不高于55度。單體電池最低溫度：不低于-40度。氣壓表：6.5-8bar。,高壓保護(hù),1、橙色電纜線被動(dòng)技術(shù)，為了減少與高壓電的直接接觸（60V以上）高壓部件上的高壓線采用橙色作為警示。2、防接觸保護(hù)主動(dòng)技術(shù)，高壓導(dǎo)線特別是殼體穿孔部位，多采取三層絕緣，防止意外裸露，造成直接或間接接觸高壓帶電產(chǎn)品。3、高壓和低壓不共地主動(dòng)技術(shù)，高壓電正極與負(fù)極與車輛車身金屬間不共地，兩者間有絕緣監(jiān)測(cè)，即負(fù)母線對(duì)地（車身）、正母線對(duì)地（車身）的絕緣監(jiān)測(cè)，發(fā)生絕緣電阻下降時(shí)，高壓上電繼電器下電，并在儀表上顯示故障。,高壓保護(hù),4、高壓產(chǎn)品的電隔離主動(dòng)技術(shù)，DC/DC轉(zhuǎn)換器的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈間采用變壓器隔離，若DC/DC殼體漏電時(shí)，通過(guò)高壓電池管理系統(tǒng)內(nèi)的絕緣監(jiān)測(cè)電路，可以檢測(cè)到，同理其他高壓裝置漏電絕緣電路也可以檢測(cè)到。5、高壓互鎖HVIL主動(dòng)技術(shù)，高壓產(chǎn)品電纜脫開時(shí)，會(huì)形成觸點(diǎn)和母線短路的情況，為此，對(duì)整個(gè)高壓系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)通環(huán)。當(dāng)高壓元件從線束上脫開時(shí)，會(huì)導(dǎo)致U型導(dǎo)通環(huán)的信號(hào)中斷，控制系統(tǒng)得到此信號(hào)中斷的情況后，控制配電箱內(nèi)的高壓繼電器斷開，同時(shí)電機(jī)控制器內(nèi)部的電容器通過(guò)電阻自行放電。,高壓互鎖,高壓互鎖,粗實(shí)線表示12V電源線，細(xì)虛線表示HVIL監(jiān)控回路，高壓部件中的電機(jī)、電機(jī)控制器、DC/DC、壓縮機(jī)、PTC加熱等器件的連接情況都是通過(guò)車身控制模塊VCU監(jiān)控的。當(dāng)遇到緊急斷電的工作情況時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)1把檢測(cè)結(jié)果直接發(fā)動(dòng)到BMS電池管理模塊，BMS直接斷開三個(gè)高壓繼電器；電機(jī)及電機(jī)控制單元MCU通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2檢測(cè)高壓連接器的連接情況，并發(fā)送至VCU，若有連接器連接不完好，VCU將采集到檢測(cè)結(jié)果并控制BMS,使BMS控制三個(gè)高壓繼電器動(dòng)作實(shí)現(xiàn)斷電。并在儀表上顯示動(dòng)力系統(tǒng)連接器故障。通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)3檢測(cè)DC/DC、壓縮機(jī)、PTC三個(gè)高壓連接器的串聯(lián)情況，并發(fā)送至VCU。若有連接器不完好，VCU控制BMS，致使高壓繼電器動(dòng)作并斷電，在儀表上顯示高壓附件連接器故障。,高壓保護(hù),6、緊急維修開關(guān)緊急維修開關(guān)是保證電動(dòng)汽車高壓電氣安全的關(guān)鍵部件，是關(guān)鍵時(shí)刻實(shí)現(xiàn)高壓電氣隔離的執(zhí)行部件，電動(dòng)汽車的高壓斷電系統(tǒng)有兩處，一是緊急維修開關(guān)，另一個(gè)是主繼電器。只有在車輛維修或在存在漏電的緊急情況下才使用緊急維修開關(guān)。總之，高壓電操作中要牢記，千萬(wàn)不要把自己串入正負(fù)極之間構(gòu)成導(dǎo)電回路，或絕緣無(wú)法識(shí)別造成觸電的嚴(yán)重故障。另外正負(fù)極直流母線與車身意外相連，將存在嚴(yán)重高壓電擊隱患，一旦人員在車上，或?qū)⒃斐呻姄艉退劳?。絕緣手套還是必要的。,車輛的操作,行駛前操作起動(dòng)前合上動(dòng)力電池總電源開關(guān)和低壓電源總開關(guān)，即先把動(dòng)力電池總開關(guān)打到ON檔，然后把低壓電源總開關(guān)打開。點(diǎn)火開關(guān)置于ACC，此時(shí)儀表盤上的氣壓表顯示為8.5bar。如果小于6.5bar，氣泵會(huì)自動(dòng)工作。將點(diǎn)火鑰匙置于ON檔，儀表中蓄電池電壓為27V，如果太低（比如25V）將禁止車輛行駛。觀察電量表，正常范圍對(duì)于磷酸鐵鋰電池LFP單體顯示3.2-3.5V。磷酸鋰電池LTO單體顯示在2.3V。單體溫度LTP小于65度，LTO小于55度。下列問(wèn)題出現(xiàn)將禁止車輛行駛：?jiǎn)误w電壓顯示過(guò)高或者過(guò)低；SOC低于20%；充電指示燈亮起，表明在充電狀態(tài)；儀表報(bào)警；ABS指示故障；門開指示燈亮起，車門沒有關(guān)閉；制動(dòng)氣壓偏低；溫度過(guò)高；系統(tǒng)故障指示；電機(jī)控制器故障等。,車輛的操作,減速制動(dòng)車輛減速，在完全松開油門踏板，電機(jī)發(fā)電將制動(dòng)能量回收，車輛受到電制動(dòng)而減速。車輛在踩下制動(dòng)踏板時(shí)，電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)以最大制動(dòng)能回收發(fā)電，車輛受到最大的制動(dòng)力而迅速減速，需要緊急制動(dòng)時(shí)，完全踩下制動(dòng)踏板，電機(jī)和機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)動(dòng)作，以達(dá)到急剎車的目的。長(zhǎng)時(shí)間停車要求72小時(shí)將動(dòng)力電池總開關(guān)置于OFF位置，切斷動(dòng)力電源。在切斷動(dòng)力電源之前，先切斷低壓電源總開關(guān)。,上電與下電順序,上電順序，在低壓電源總開關(guān)切斷的情況下，先合上動(dòng)力電池電源總開關(guān)，再合上低壓電源總開關(guān)，起動(dòng)鑰匙在ACC時(shí)，停留2-3秒，再把鑰匙置于ON檔，整車系統(tǒng)在10秒鐘內(nèi)完成自檢。下電順序，線關(guān)閉車身輔助電器，如空調(diào)、除霜、燈光等，將車鑰匙置于OFF檔。正常運(yùn)行的車輛部需要切斷低壓電源總開關(guān)和動(dòng)力電源總開關(guān)。,謝謝大家海勤電控設(shè)備維修部,