课件5 - 电动汽车高压与低压系统

5.1.1高压系统组成
为什么要将电气部件的控制与管理系统进行整体集成化设计？
• 现在电动汽车多采用了集成技术，典型的如PDU、PEU等。
高压电缆
高压附件电缆
电机控制器 电缆
高压附件电缆
电机控制器
慢充线束
高压控制盒
车载充电机
快充线束
DC/DC
5.1.2 PEU系统
• PEU上端结构主要由：电机控制器、车载充电机、DC-DC、PTC控制器、快 充继电器、熔断器、互锁电路等构成。
R
CC OUT OBC
功能描述 12V 蓄电池→车载充电机 车载充电机→12V 蓄电池 车载充电机→整车控制器 整车控制器→车载充电机
CAN 通讯线
CAN 屏蔽层，接 RC 阻容到车身 充电机告知 VCU 充电枪连接状态
5.1.2 PEU系统
EV200外部连接端口功能（请参考教材）
5.1.2 PEU系统
理； • 掌握车辆接地概念与纯电动汽车电
网结构； • 掌握电动车辆绝缘监测方法； • 掌握电动汽车高压高压系统防护。
5.1.1高压系统组成
请思考：什么是高压系统？什么是低压系统？
• 电气系统是电动汽车的神经，承担 着能量与信息传递的功能，对纯电 动汽车的动力性、经济性、安全性 等有很大的影响，是电动汽车的重 要组成部分。电气组成：低压电气 系统、高压电气系统、整车网络化 控制系统。
5.1.2 PEU系统
• DCDC输出保险
5.1.2 PEU系统
PEU报绝缘故障，请探讨：该项故障如何进行检测？
• 测量各模块对地的阻值，若有异常则检查该模块的连接线束；分别检测OBC 输入L、N 对外壳之间的阻值，应为无穷大，若阻值过小则需拆盖检测该线 内部（L/N）对外壳之间是否有故障，若无则需更换OBC模块。
• 随着技术的改进，集成式高压系统 有三合一，四合一、五合一等等。
5.1.1高压系统组成
五合一
5合1内部
输入（+） 输入（-）
高压仓（+）
驱动器（+）
高压仓 C
高压仓（-）
高压仓（-）
DC-DC（+） 助力转向（+）高压仓（-）
TM 键盘 TM 指示灯
TM 编码器
TM J3
TM J1
驱动器（+）
U
• 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。 保险丝不会熔断，也就不会被断电。
在纯电动汽车上应用的TN～C系统
在纯电动汽车上应用IT系统
5.2.1 车辆接地系统
等电位连接。请思考什么是等电位？
• 在欧盟，ECE R100中针对等电势 也做出了规定，要求高压组件外壳 至车身任一点之间的电阻不大于 0.1Ω 。
• PEU下端结构由2个3.3KW车载充电机模组构成，安装在PEU下方，中间是 冷却水套。
5.1.2 PEU系统
PEU内部结构
MCU
DC保险 空调保险 暖风保险 OBC保险 （从上至下）
快充继电器
PTC DCDC
5.1.2 PEU系统
PEU内部模块系统主要部件组成：
• 低压直流电源：供给PEU控制部分直流电源； • 高压直流电源：MCU模块、DC-DC模块、PTC模块的高压直流输入； • 交流电源：OBC模块的交流电源输入； • 三相交流负载：作为MCU模块输出的模拟电机负载； • 低压直流负载：作为DC-DC模块的输出负载； • 高压直流负载：PTC模块和OBC模块输出负载，两者不同时使用； • 温湿箱：模拟PEU单元的工作环境条件； • 冷却系统：对PEU单元进行冷却散热，保证系统正常运行； • 数据采集：完成PEU单元中各个模块电路的输入输出电量参数和温度等参数
图 4-33a 手动断开装置结构与原理
图 4-33b 手动断开装置结构与原理
5.2.5 自动断路
• 当存在某些特殊条件（如碰撞、绝缘故障、高压电气回路断开、过流或者短 路等）发生时，自动断路功能可以在没有使用者干预的情况下，通过继电器、 断路器等装置将高压回路电气回路断开，从而达到保护人员和电气系统安全 的目的。自动断路装置要具备人工复位的能力。
的信息采集。
5.1.2 PEU系统
PEU内部模块系统工作原理
5.1.2 PEU系统
EV200高压系统保护功能
5.1.2 PEU系统
EV200PEU上OBC信号控制端引脚定义
OBC 信号控制端引脚定义
针脚编号 A B C D E F G
针脚名称 12V 常电 12V GND OBC EN VCU VCU EN OBC CAN H CAN L CAN Shield
PEU故障排查---慢充故障检测 • CC信号对PE地线电压测量，请探讨：该项故障如何进行检测？
5.1.2 PEU系统
• OBC测量
5.1.2 PEU系统
DCDC不工作问题检测，请探讨：该项故障如何进行检测？ • DCDC低压电池电压测量
此电压为整车未启动低压电池电压
此电压为整车启动后 DCDC 工作正常电压
5.2.1 车辆接地系统
等电位案例分析：第1个故障与第2个故障分别会出现什么状态？
5.2.1 车辆接地系统
纯电动汽车车载IT网络构造
5.2.1 车辆接地系统
充电状态时的TT或者TN网络应用 • 纯电动汽车车身保护接地措施
5.2.2 绝缘防护
绝缘防护等级
5.2.2 绝缘防护
关于绝缘防护的一些重要定义
TM 驱动器
V
高压仓（-）
W
TM J3
辅件控制 助力转向键盘
助力转向（+） 助力转向（-）
DC-DC（-） DC-DC（+）
J1
助力转向
DC-DC
J3
UVW
DC-DC输出（+）DC-DC输出（-）
助力转向输出
DC-DC输出（+） DC-DC输出(-)
驱动器（+）
ISG J3
U
ISG 驱动器
V
高压仓（-）
机、充电机、能量回收装置、辅助电池充电装置等都会涉及高压电器绝缘问题。
5.2.3 电气隔离
纯电动汽车直流高压系统的绝缘检测技术有哪些？
• 请分析：试通过右图分析并说明纯 电动汽车绝缘电阻测量原理工作原 理。
• 绝缘电阻的具体数值由4个测量电 压值和已知标准电阻计算得到，最 终结果的精度与电压测量和标准电 阻的精度直接相关。另外，开关动 作前后，电池电压随汽车加、减速 的变化对结果的影响也应分析。
纯电动汽车绝缘电阻测量原理
5.2.4 手动断开装置
• 在纯电动汽车的装配、保养和维修的操作中，需要有手动断开的电气回路的 功能，保证在操作过程中人员和能接触到的电气设备上面不带有危险电压。
• 纯电动汽车上应用最多的手动高压断开装置称为维护开关（或保养开关、保 养插头等等），位于动力电池组的电气中点。
• 为了充分保证纯电动汽车高压电系统的用电安全，需要在分析高压电系统故 障的基础上制定安全管理策略。
5.2.1 车辆接地系统纯电动汽车适用的电网结 Nhomakorabea～IT网络
• 纯电动汽车采用IT网的高压电供电网络 结构，高压元件有绝缘监控供电系统的 网络结构决定了从供电器（比如高压蓄 电池）到用电器（比如电机）的电能传 输路径。
5.2.6 环路互锁
安全回路，请分析并说出图中的工作原理。 • 安全回路线是个环形线路，通过低压元件（互锁信号源）来收发信号来监控
5.2.2 绝缘防护
触电防护
• 触电防护应包含防止人员与任何带电部件的直接接触和在带电部件的基本绝缘 故障的情况下的触电防护。
• 请思考：什么是直接接触防护？ • 请思考：基本绝缘故障情况下
的防护？
电池剩余容量：70% 蓄电池电压：201.2V 高压回路电压：196.4V 高压回路电流：196.4A； 正端绝缘电阻：0.35Ω/V 负端绝缘电阻：0.35Ω/V
5.1.3 高压线缆
知识拓展
实训任务1：高压部分的断电与上电
实训任务1：高压部分的断电与上电
• 实操所需材料与工具：警示标志，警示隔离带；安全绝缘用具；汽车专用万 用表；放电工装；学习用车。
学习导航
5.1 高压系统概述 5.2 高压防护系统
5.3 低压系统电气原理
5.2.1 车辆接地系统
• 纯电动汽车高压电系统回路的短路、漏电等故障都为纯电动汽车的高压用电 安全构成了潜在的威胁。
5.1.1高压系统组成
• 纯电动汽车的工作电压在200V以 上，工作电流达数十、甚至数百安 培，当发生高压安全故障，高电压 和大电流不仅危及乘客人身安全还 会影响低压电气的整车工作。
• 在车辆的生产与优化中，电动汽车 的高压系统分为分体式的高压系统 与集成式高压系统。
• 分体式高压系统的高压配电盒、 DC/DC变换器、车载充电机、PTC 加热器控制、电机其控制器等都是 各自独立存在的。
• 纯电动汽车驱动能量的唯一来源是动力蓄电池，因此纯电动汽车的高压电配 置中只有动力蓄电池组一个高压母线电路、高压电安全管理系统对高压电路 的用电及安全进行直接的管理和控制。
• 纯电动汽车高压电系统主要包括动力蓄电池、逆变器和电动机等几个主要部 分。
• 由于高压电系统电压高达几百伏，任何一部分故障都会为纯电动汽车带来潜 在的危险。
• 对于纯电动汽车，所谓的接地就是用导 线连接车身，这里要说明的是，对于纯 电动汽车高压系统与低压不会共地。
5.2.1 车辆接地系统
纯电动汽车适用的电网结构～IT网络
• 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，包含了电气安全和EMC设 计。