电动汽车高压安全及防护 课件 第3章 纯电动汽车高压部件

辅助元器件
电池管理系统 动力电池箱 动力电池模组
图3-1 动力电池电池箱 动力电池箱是支撑、固定、包围电池系统的组件，参见
图3-2。
图3-2 动力电池箱
实训项目三 纯电动汽车高压部件 2. 电池管理系统 电池管理系统(BMS)参见图3-3，其中的硬件包括BMS、
A
B
M
C
N
P
L U
D
V
K
R E
T
S
J
C10-DL-9049
F
H
G
图3-7 动力电池低压插件
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实训项目三 纯电动汽车高压部件 7. 动力电池的安装布置 纯电动汽车的动力电池(模组)布置在底盘下面，如图3-8
所示。
图3-8 动力电池的安装布置
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主正继电器 电流传感器 连接铜排
加热继电器 预充继电器 预充电阻
图3-5 动力电池各辅助元器件
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5. 高压插件 动力电池的高压插件参见图3-6，其特性包括电气特性、 机械特性。
高压负极
高压正极
图3-6 高压插件
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6. 低压插件 动力电池的低压插件如图3-7所示，其特性如表3-1所示。
图3-12 北汽EV160高压控制盒安装位置
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各种适用于电动汽车的智能高压配电箱均获得广泛应用， 是满足高压安全标准的开关产品，具有较高的安全及密封防 水等级，在寿命、功耗、体积及重量上也有较大的优势，具 体如图3-13所示。
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1— 动力电池电压输入端； 2—MCU输出端；
高压控制盒，还包括采集电压、电流、温度等数据的电子器 件。
图3-3 电池管理系统实物图
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3. 电池模组 电池单体和电池模组参见图3-4。电池模组是由多个电 池模块(一组并联的电池单体组合)或单体电芯(电池模块的最 小单元)串联组成的一个组合体。它一般由正极、负极、电 解质及外壳等构成，可实现电能与化学能之间的直接转换。
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4. 处理要求 (1) 在与地方法规不抵触的情况下，锂电池可作公共垃 圾处理。 (2) 不要私自拆卸动力电池。 (3) 除了使用经批准的可控制炉子外，不要用火处理电 池。
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5. 其他要求 (1) 仓库管理人员要每天检查货物信息，如发现储位不 对、账物不符、品质问题等应及时反馈和处理；工作结束或 下班，应进行防火检查，切断电源。 (2) 仓库内保持安全通道畅通，杜绝有堆积物，保证人 员安全。 (3) 仓库内的规划区域要有明确标识，其中物料摆放区 内要分类分小区存放，且有清楚的标识。 (4) 仓库管理人员要每天对仓库区域进行清洁整理工作， 及时清理地面的污物、杂物，并将仓库内的物料整理到指定 的区域内，达到整洁、整齐、干净、卫生、合理的摆放要求。
能力目标 (1) 能够正确识别纯电动汽车的高压部件。 (2) 能够在纯电动汽车上找到各高压部件。
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任务一 动力电池及电池管理器的认知
一、动力电池系统组成部件 动力电池系统组成部件包括动力电池模组、动力电池箱、
电池管理系统和辅助元器件等，如图3-1所示。
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18℃～25℃范围内。 (3) 湿度要求：有效控制仓库湿度，避免仓库长时间处
于极端湿度(相对湿度高于90%或者低于40%)。 (4) 动力电池仓库应用砖墙实体相隔，库房必须采用封
闭、防爆或其他相应的安全电气照明设备。
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(5) 存放易燃易爆物品的地点，应配备品种数量充足消 防器材，并经常处于良好状态。
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本项目需要完成的任务涉及以下内容： (1) 纯电动汽车高压部件的组成。 (2) 纯电动汽车各高压部件的作用。 (3) 纯电动汽车高压部件的识别。
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知识目标 (1) 了解纯电动汽车的高压部件组成。 (2) 能够正确叙述纯电动汽车高压部件的作用。
图3-15 电动乘用车高压直流电互联方式
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电动汽车高压配电箱(PDU)的功能是动力电池与各高压 设备的电源和信号传递的桥梁，并随时检测整个高压系统的 绝缘故障、断路故障、接地故障及高压故障等，是整车系统 动力电能安全传输的保障性措施。图3-16所示为北汽EX200 高压配电箱内部结构。
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检测端
信号端
图3-11 电动汽车漏电传感器
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二、直流漏电流传感器 直流漏电流传感器环绕安装在直流回路的正/负出线上，
当装置运行时，实时检测各支路传感器输出的信号，当支路 绝缘情况正常时，流过传感器的电流大小相等、方向相反， 其输出信号为零；当支路有接地时，传感器中有电流差流过， 传感器的输出不为零。因此通过检测各支路传感器的输出信 号，就可以判断直流系统是否有接地支路。
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图3-16 北汽EX200电动汽车高压配电箱内部结构
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在电动汽车上，与高压配电箱相连接的高压部件包括动 力电池、电机控制器、变频器、逆变电源、电动空调、电动 除霜、充电座等。
(1) 高压配电箱的基本目的：确保车辆运行安全、驾乘 人员安全和车辆运行环境安全。
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(4) 以原有的包装存放和陈列动力电池，因为去掉包装 后堆放易引起电池短路和损坏。
(5) 对互相接触容易引起燃烧、爆炸的物品以及灭火方 法不同的物品，应隔离存放。
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3. 搬运要求 (1) 进行物料搬运时，无论使用何种搬运工具都应妥善 处理，以防物料掉落或损伤等。 (2) 进行物料搬运时，应考虑负荷、叠层、方向性等问 题。 (3) 使用叉车或推车，其装载方式应先重后轻，被运物 料不可超过通道及电梯门的宽度及高度，行进速度需适中。 (4) 搬运者应使用合格的搬运工具(叉车、推车等)。 (5) 动力电池纸板箱应小心装卸，粗暴装卸可能造成电 池短路或受损，从而导致漏液、爆炸或着火。
高压正极
高压负极
安全线
图3-17 维修开关基本原理
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2. 主继电器控制 (1) 启动按钮。 (2) 碰撞断电信号。 (3) 互锁装置激活切断信号。 由以上分析可知，通过手动操作断开高压电的方式有两 种：一是操作启动按钮，使挡位切换至OFF挡；二是操作紧 急(高压)维修开关。平时最常用的断电方式就是操作启动按 钮，只有在车辆维修、存在漏电危险等特殊情况时才使用紧 急维修开关。电动汽车紧急维修开关参见图3-18。
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任务二 漏电传感器的认知
一、漏电传感器 漏电保护器(参见图3-10)为一种电动汽车漏电保护回路，
能及时发现漏电并切断动力电池电源。在使用电动汽车的过 程中，除了做好定期的维护外，还应定期对漏电保护器的动 作特性(包括漏电动作值及动作时间、漏电不动作电流值等) 进行测试。
(4) 安全措施：注重散热布置，严防温度聚焦升高。
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任务四 维修开关的认知
一、高压断电 1. 维修开关 电动汽车上应用最多的手动高压断开装置称为维修开关
(或保养开关、保养插头等等)，位于动力电池组的电气中点， 其基本原理如图3-17所示。
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任务三 高压配电箱的认知
一、高压配电箱 高压配电箱也称为分线盒或高压控制盒。图3-12所示为
北汽EV160高压控制盒，它被安装在动力蓄电池与各高压部 件之间，其作用是完成动力蓄电池电源的输出及分配，实现 对支路用电器的保护及切断。
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高压控制盒
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图3-10 电动汽车漏电保护器
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漏电传感器(参见图3-11)用于对电动汽车直流动力电源 母线与其外壳、车身底盘之间的绝缘阻抗检测，通常检测与 动力电池输出相连接的负极母线和车身底盘之间的绝缘电阻， 来判断动力电池包(模组)的漏电程度。若绝缘电阻值小于等 于100 kΩ，则为一般漏电；绝缘电阻值小于等于20 kΩ，则 为严重漏电。
加热器、电机控制器、DC/DC转换器和车载充电机通过高 压导线连接。图3-14所示为北汽EC180电动汽车的外部插口。
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图3-14 北汽EC180高压配电箱的外部插口
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三、高压配电箱内部的主要结构 电动乘用车高压直流电互联方式如图3-15所示，其中高
3—PCU上35Pin信号线端；
4—PIC输出端； 5—AC输出端(OBC输入)；
6—水嘴位置；
备注：红色字体部分为PDU外 部高压连接处，检测时
需注意做好安全措施
7—产品型号、序列号
图3-13 北汽EX200高压配电箱实物外部结构
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二、高压配电箱连接 从外部上看，高压配电箱与快充口、空调压缩机、PTC
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任务一 动力电池及电池管理器的认知 任务二 漏电传感器的认知 任务三 高压配电箱的认知 任务四 维修开关的认知 任务五 充电口的认知 任务六 驱动电机控制器的认知 任务七 电动机的认知 任务八 DC/DC 和空调驱动器的认知 任务九 空调压缩机及PTC加热器的认知 技能训练 项目小结
压控制盒的内部，由PTC控制板、4个高压熔断器和快充继 电器等组成高压直流电互联方式。
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电池
BMS
动力电池
.
PAC环境控制
电机
动
.
力电
总机
成
.
电 机 控. 制 器
.. 高 压 直 流 电 配 电
电控
车载充电机
…
DC/DC
…
电动空调
PTC 其他的高压部件
直流充电口 交流充电口 12V低压电池
二、动力电池系统作用 动力电池系统功能图如图3-9所示。
高压配电箱 驱动电机控制器(MCU)
高压线束
驱动电机
动力电池
图3-9 动力电池系统功能图
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三、动力电池的仓库管理要求 1. 基本要求 (1) 动力电池及动力电池模组属危险品，为保障后续搬
运与运输安全，所有动力电池(模组)须通过UN38.3测试。 (2) 温度要求：动力电池存储环境的温度要控制在
(2) 高压配电箱的必要性：动力电池作为电动汽车的能 量存储装置，受到整车尺寸小、可用空间非常有限且布置困 难的影响，于是工程上将各回路的接触器及保险丝等集成起 来，一是能满足整车动力驱动要求；二是便利动力电池系统 维修，减少或不用拆卸动力电池包。
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(3) 高压配电箱设计要求：器件布置紧凑，易于拆卸和 装配。
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图3-4 电池单体与电池模组
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4. 辅助元器件 辅助元器件主要包括动力电池系统内部的电子元器件， 如熔断器、继电器、电流传感器、接插件以及电子元器件以 外的辅助元器件(如密封条、绝缘材料等)，参见图3-5。
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三、交流漏电流传感器 交流漏电流传感器是一种利用电磁感应原理将被测交流
小电流转换成与该电流成比例输出的直流电流或电压信号的 测量模块，原边与副边之间高度绝缘。通常输出标准的直流 DC 4 mA～20 mA、DC 0 V～5 V、DC 0 V～10 V等信号， 此标准信号可以被多种采集设备采集，如PLC(电力线载波 通信，一种智能控制器)、RTU(远程测控网络端，用于监视、 控制与数据采集)、DAS(直接连接存储，存储设备只用于与 独立的一台主机服务器连接，其他主机不能使用该存储设备) 卡等，用于多种电流监控的场合。
(6) 有动力电池的地方，一定要有严禁吸烟等一些违禁 条例规定警示标识(牌)。
(7) 不准在存放易燃易爆物品的库房、场地附近进行可 能引起火灾的作业。
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2. 存储要求 (1) 动力电池应存储在通风良好、干燥和凉爽处，高温 和高湿可能损害电池性能和/或腐蚀电池表面。 (2) 装有动力电池的纸箱不应该堆得超过规定的高度， 如果过多的电池纸箱堆在一起，那么底层纸箱中的电池可能 因受到挤压而变形，甚至可能出现漏液。 (3) 动力电池应避免存放或陈列在阳光直射处及会遭受 雨淋的地方。因为电池被淋湿后，绝缘电阻会减小，可能出 现自放电和生锈；温度上升可能损坏电池。