新能源汽车课件7

电动汽车高压系统
集成式高压系统1
集成式高压系统2
分体式的高压系统
电动汽车高低压电气系统
如图为整车高压电 气系统原理图（见 资料）
电动汽车高低压电气系统
电 动 汽 车 整 车 行 驶 过 程 中 ， 一 般 由 ＤＣ／ ＤＣ （ 直 流 － 直 流 ） 转 换 器 给 整 车 低 压 系 统 供电 ， 同 时 给 低 压 蓄 电 池 充 电，基本不需要低压蓄电池向外输出电流；
（2）电流传感器与保险 “电流传感器”监测充、放电电流的大小；保险防止能量回收 过压过流或放电过流。
250A保险
无感分流器
图3-6分流电阻式电流传感器及保险
（3）加热继电器与保险 充电过程当电芯温度低于设定值，BMS控制加热继电器 闭合，通过加热保险接通加热膜电路。
加热保险 加热继电器
图3-7 加热继电器与保险
图 外部高压线束及总成连接原理框图 PDU 电源分配单元
４、为 满 足 安 全 要 求 ， 纯 电 动 汽 车 高 压 网 络 区 别 于 １２Ｖ 低 压 车 载 电 网 及 民 用 电 网 的 结 构形 式 ， 实 质 上 是 一 种 ＩＴ 网 ： 供 电 器 与 车 身 绝 缘 ， 用 电 器 壳 体 与 车 身 连 接 。 相 对 于 单 个 部 件的 安 全 接 地 ， 系 统 层 面 的 安全接地作用更深一层，目的主要是为了保证等电位 连 接 以 及 减 少系 统 电 磁 干 扰 。 在 ＩＴ 系 统 ， 由 于 电 源 与车身没有导通连接，所以即便正极对壳体漏电，壳 体与车架连接，也不会形成回路。熔丝不会熔断，也 就不会被断电。
信号流 继电器 电压 电流 温度 数据 采集 安全管理 状态计算 能量管理 人机接口 通讯功能
接口
热管理 BMS
温度控制
电池管理系统功能示意图
动力电池管理系统
(2) 电池管理系统关键技术
电池荷电状态（SOC）估计 电池管理 系统关键 技术
电池安全技术
电池热管理技术 电池均衡技术
3.辅助元器件
（1）预充继电器与电阻
５、电 动 汽 车 的 一 个 重 要 特 点 就 是 带 有 高 压 动 力 回 路 ， 为 了 防 止 因 存 在 电 势 差 造 成 的 触电 危 险 ， 在 高压组件的外壳或者可导电的外盖等部件之间应该 采 用 导 线 与 车 身 支 架 相 连 的 方式 ， 以 达 到 等 电 势 的 效 果 。 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 ＧＢ／ Ｔ １８３８４ ３— ２０１５ 电 动 汽 车 安 全 要求 第 ３ 部 分 规 定 ： 电 位均衡通路中任何两个可以被人同时触碰到的外露 可 导 电 部 分 之 间 的 电阻 不 超 过 ０.１Ω。
低 压 １２Ｖ 电 气 系 统 的供 电 与 低 压 蓄 电 池 的 充 电 是 通 过
３００Ｖ 以 上 的 高 压 直 流 电 转 化 而 来 的 ， 因 此 把 这 个 转 化 装 置叫 做 ＤＣ／ ＤＣ 转 换 器 ， 在 新 能 源 汽 车 上 主 要 使 用 的 是 降 压 ＤＣ／ ＤＣ 转 换 器 。
单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。
逆变器与变频器
电压转换 DC 201V DC 12V
逆变器与变频器
高压控制盒
电动汽车高压控制盒是 指用于在电动汽车高压 电力系统的输电、配电、 电能转换和消耗中起通 断、控制或保护等作用， 耐压等级在2000V以上的 电气单元，它位于电动 汽车动力电池组与所有 高压电负载之间。
功能
组成 硬件 软件
动力电池管理系统
动力电池管理系统具有保障安全、延长寿命、估算剩余电量等重要功能， 是动力和储能电池组中不可或缺的重要部件。
(1) 电池管理系统的基本组成及功能
SOC显示
电机控制 器 再生制动需要 的SOC信号最 大功率控制 开关信号 BSM主控模 块 电压 和电 流控 温度 制 信息 电池组 加热/制冷电 器
动力电池管理系统
2.电池管理系统 BMS（Battery Management System） 电池管理系统BMS是电池的管理核心 ，它的作用、功能及 组成如下表3-1所示：
项目 作用 内容 电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中，它不仅要保证电池安全可靠的使用， 而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命；作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的 桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参 数及故障信息。 通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压、欠压、过流、过高温和 过低温保护，继电器控制、SOC估算、充放电管理、均衡控制、故障报警及处理、与其 他控制器通信功能等功能；此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为动 力电池系统加热控制功能。 按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和控制单元。 主板、从板及高压盒，还包括采集电压、电流、温度等数据的电子器件。 监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电机的通讯， 来控制动力电池系统的充放电。
逆变器与变频器
DC-DC（直流-直流转换器）的作用有些类似于内燃机汽 车上的发电机（图），而动力电源则取代了内燃机的功能。
DC-DC转换器在电动汽车电气系统中的位置
图 DC/DC
逆变器与变频器
DC-DC转换器按输入电压的不同有: 升压式转换器 降压式转换器 可分别工作于升压与降压二种状态的转换器; 按控制方式不同可分为 PWM(PulseWidthModulated)脉冲调宽式 PFM(PulseFrequencyModulation)脉冲频率调变式
逆变器与变频器
转换器
转换器是将电网的交流电压转变为稳定的 12V直流输出，而逆变器是将Adapter输出的
12V直流电压转变为高频的高压交流电；两个
部分同样都采用了用得比较多的脉宽调制 （PWM）技术。
逆变器与变频器
变频器
变频器是应用变频技术与微电子技术，通 过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动 机的电力控制设备。变频器主要由整流（交流 变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动
图6-5 高压控制盒结构1
图6-6高压控制盒结构2
序号 功能 1 将高压电池的电流进行分配 2 高压用电器以及高压线束短路或过流时起到保护作用 3 充电保护措施，在动力电池充电时，能自动断开驱动 系统。实现充电与驱动功能之间的互锁 4 动力电池电流监测 5 正负极接触器状态监测（接触器自身功能） 6 高压系统预充电功能（非必须功能） 7 高压环路互锁功能
预充继电器
预充电阻
图3-5 动力电池内的预充系统
“ 预充流程”在充、 放电初期闭合预充继电器， 串进预充电阻对外部容性 负载进行预充电，预充完 成后断开预充继电器。 BMS控制预充继电器闭合 或断开。放电模式低电压、 小电流给各控制器电容充 电。电容两端电压接近电 池总电压时，闭合总正极 继电器。充电模式给各单 体电芯进行预充电，确定 单体电芯无短路后闭合总 正极继电器。
（4）继电器集成器（PRA）
外部电压检测点 内部电压检测点
总负继电器
预充继电器
总正继电器
预充电阻
图3-8继电器集成器
（5）维图3-9 维修开关
3.1.3动力电池相关术语及性能指标（了解）
名词 放电深度
英文及缩写 DOD（depth of discharge）
深度放电 涓流充电
电动汽车高低压电气系统
电动汽车的电气组成系统
主要包括
低压电气系统
高压电气系统
整车网络化控制系统
电动汽车高低压电气系统
如图是一个典型的电动汽车高低压电路原理图，其中12V的低压电气系统 有高压动力电池通过DC/DC转换气为其充电，而高压动力电池系统通过车 载充电器进行充电。
电动汽车高压系统
高压系统(high voltage power system)是指电动汽车内部与动力电池直流 母线相连或动力电池电源驱动的高压驱动零部件系统。 主要包括但不限于： 动力电池系统和/或高压配电系统（高压继电器、熔断器、电阻器、主 开关等）、电机及其控制器系统、电动压缩机总成、DC/DC变换器、 车载充电机（如果配置）和PTC加热器等。 高压系统根据系统部件的集成情况可以分为分体式高压系统和集成式 高压系统。
新能源汽车
动力电池系统故障诊断
复 习
1.常见的动力电池有哪些，回忆一下它们的 结构？ 2.蓄电池性能指标的检测方法，有哪些指标 需要检测？ 3.蓄电池容量如何检测？
学习目标
1.了解电动汽车的（高压、低压）电气系统 2.了解动力电池的管理系统 3.掌握动力电池系统的结构组成（高压侧） 3.了解动力电池的检测项目及方法 4.了解新能源汽车维修的注意事项
高压配线
高压线缆 高压元器件之间通 过线缆传递电能，而这 些线缆对操作者也必然 存在高压威胁，所以国 际通用的标准是将这些 高压线缆用颜色鲜明的 橙色外皮或者护套保护 起来，不仅能起到良好 的绝缘作用还有必要的 警示效果如下图所示。
高压配线
电动汽车上的高压线缆,由 几段组成,例如北汽新能源汽 车采用PDU的, 整车共分为 7 段高压线束,如下图所示,包括 连接动力电池到 PDU 之间的线 缆、连接快充口到 PDU 之间的 线束、连接慢充口到 PDU 之间 的线束、连接 PDU 到空调压缩 机之间的线束、连接 PDU 到空 调 PTC 之间的线束、连接 PDU 到电机控制器间的线束、连接 电机控制器与电机的线缆。
荷电状态 n小时率
deep discharge trickle charge
SOC（state-of-charge） n hour rate
容量 额定容量 n小时率容量
C（capacity） rated capacity n hour rate capacity
充电能量 （蓄电池）