《任务六 纯电动汽车知识拓展》课件
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1）电机温度保护
当控制器监测到驱动电机温度传感器 显示： 120℃≤温度＜140 ℃时，降功率 运行； 温度≥140 ℃时，降功率至0 ，即 停机。
2）电机控制器温度保护
当控制器监测到散热基板板温度为： 温度≥85 ℃时，超温保护，即停机。 当 控制器监测到散热基板板温度为： 85℃≥ 温度≥75 ℃时，降功运行。
（3）电驱系统的能量回收 北汽EV160电驱系统的主要功能如下
电能
机械能
图4-67 北汽EV160电驱系统的能量回收
1）永磁同步电机（PMSM）
北汽EV160电驱系统的永磁同步电机的效率 高、体积小、重量轻及可靠性高。电机使用 了一些传感器来提供电机的工作信息：
旋转变压器：用以检测电机转子位置，如 图4-68（左）所示；
新能源汽车 维护与保养
其它纯电动汽车知识链接
一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构 北京汽车160E纯电动汽车基本结构如图4-55
所示，主要由汽车前部的VCU、电机控制盒、 高压控制盒、DC-DC车载充电机、空调冷凝 器、驱动电机、真空制动、变速箱，以及 汽车中部的变速操纵、动力电池等组成。
图4-55 北京汽车160E纯电动汽车基本结构
慢充（交流）充电接口参数值： 额定电 压 250V，额定电流 16A、32A，具体充 电插头如图4-64所示。
图4-64 慢充（直流）充电接口
二、电驱系统
（1）电驱系统的组成 北汽160E纯电动汽车由驱动电机组件、电机控
制器、电驱冷却系统和减速器总成等构成，通 过高低压线束，冷却管路与整车系统连接如图 4-65所示。
量； 动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力
电池系统容量。上述具体参数见下表4-3所示。
项目 零部件号 额定电压 电芯容量 额定能量 总质量 工作电压范围 能量密度
参数
E00008217 320V 66Ah 25.6kWh 278kg 220～400V 76Wh/kg
表4-3 北汽160E纯电动汽车动力电池参数
（2）电驱系统的散热
北汽160E纯电动汽车的控制器、电机通过U、 V、W三根线连接，高压电源的高压正负极 与控制器连接。
水箱以及散热器构建比较简单的O形回路， 从水箱散热器--散热水管--电机--散热水管-控制器--散热水管--水箱散热器，冷却管路 与整车系统连接如图4-66所示。
图4-66 北汽160E纯电动汽车电驱系统的水箱以及散热器
（1）充电系统（动力电池系统）
北汽160E纯电动汽车充电系统由由动力电 池组件、DC/DC转换器、车载充电器、高压 控制盒、快充口（直流）、慢充口（交流） 等组成，如图4-56所示。
图4-56 北汽160E纯电动汽车充电系统
1）充电系统控制设计
该车充电设计架构是：左侧交流低压充电
桩通过充电线进入纯电动车内部，通过车 载中点击进入高压控制盒，右上部的高压 充电桩通过充电线直接进入高压控制盒。 高压控制盒可以与动力电池进行联络充电。 通过高压控制盒可以通过DC/DC变换器进行 对低压蓄电池充电。具体如图4-57所示。
温度传感器：用以检测电机的绕组温度， 如图4-68（右）所示。
图4-68 永磁同步电机旋转变压器（左）、温度传感器（右）
2）旋转变压器
旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压 随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组 以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组 的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数 关系，或保持某一比例关系，或在一定转 角范围内与转角成线性关系。具体关系如 图4-69所示。
3）动力电池模组的充电 动力电池充电分为快充、慢充和制动能量
回收三种方式。采用车载充电机充电，充 电温度与充电电流要求见下表4-4所示。
表4-4 北汽160E纯电动车载充电机充电参数
快充中，电流显示值为：13.2A---46.2A之间， 快充充电的电流，受动力电池内部温度影 响而变化。快充和慢充的流程均为：采用 恒流-恒压充电方法，以恒定电流充电至动 力电池组总电压达到或最高单体电压达到 此温度条件下的规定电压值，以恒定电压 充电至电流小于0.8A后停止充电。
三、电控系统
电控系统由加速踏板位置传感器、制动 踏板位置传感器、电子换档器等输入信 号传感器，整车控制器（VCU）、电机控 制器（ MCU）、电池管理系统（BMS） 等控制模块和驱动电机、动力电池等执 行元件组成，如图4-71所示。
图4-71 电控系统组成
1）电控系统的上电控制 上电注意事项：点火钥匙旋转至Start 档，
表4-6北汽160E纯电动车脉冲最大回馈电流
4）动力电池高压系统工作原理 动力电池高压系统工作如图4-62所示。
图4-62 动力电池高压系统电路图
5）充电口介绍
快充（直流）充电接口参数值：额定电 压 750V，额定电流 125A、250A。具体 充电插头如图4-63所示。
图4-63 快充 （直流）充电 接口
4）DC/DC变换器
DC/DC变换器主要作用是完成320V直流 高压电转换成14V直流低压电,向低压蓄 电池及全车低压用电设备供电；共有4处 接线口，分别是以下。
低压输 出负极
高压输 入端
DC/DC 变换器
低压输 出正极
低压控 制端
图4-59 北汽160E纯电动汽车DC/DC变换器外观（左图）及接口（右 图）
电 池有故障；
3）动力电池绝缘电阻低——检查动力电池高压线连接情 况；
4）档位显示状态闪烁——档位换到N档； 5）系统故障灯亮、且无以上情况——检查蓄电池电量，
VCU、 MCU、BMS低压供电情况，用诊断仪读取当前故障 码。
3）电控系统的下电控制 下电顺序：纯电动车下电只需点火钥匙打到OFF档，即
a）BMS、MCU初始化完成，VCU确认状态； b）闭合电池继电器； c）闭合主继电器； d）MCU高压上电； e）如档位在N档，仪表显示Ready灯点亮。
2）电控系统的上电控制异常情况 上电异常情况： 点火钥匙ON档时，高压不能正常上电需
注意观察仪表信息：
1）充电指示灯亮——关好充电门板，重新ON上电； 2）动力电池故障灯亮——重新ON上电后，如仍亮，表明
图4-69 旋转变压器工作原理
3）电机控制器
电机控制器是电驱系统的控制中心。电
机控制系统使用的传感器有电流传感器、
电压传感器、温度传感器等，外观如图4-
70所示。 AC-DC 组成 整流模 块
温度保 护模块
DC-AC 逆变模
块
电机控 制器
电子控 制器
图4-70 电机控制器
（4）电驱系统温度保护功能
模组：由多个电池模块或单体电芯串联组成 的一个组合体。
图4-61 电池单体（左）与电池模块（右）
2）动力电池模组电压 E160动力电池系统的单体电芯电压范围为2.5V—3.7V，
动力电池系统的总电压工作范围为：255V---372V。 动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电
芯串联数； 动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数
松开后回到ON挡； 档位处于N档上电，踩 下制动踏板。点火钥匙只采用OFF、ACC、 ON、---三个状态。 上电顺序：
1) 低压上电：当点火钥匙由OFF-ACC时， VCU低压上电； 当点火钥匙由ACC-ON时， BMS、MCU低压上电。
2) 高压上电：点火钥匙ON档，BMS、MCU 当前状态正常、且在之前一 次上下电过程 中整车无严重故障。
3）高压控制盒
高压控制盒主要用于对动力电池中储存的
电能进行输出及分配，实现对支路用电器 件的切断和保护。高压控制盒共有5出接线 口，分别连接快充、动力电池、电机控制 器和其它高压接插件。
高压控制盒—高压附件插件A：DC/DC 电源 正极B：PTC 电源正极C：压缩机电源正极 D： PTC-A 组负极 E：充电机电源正极 F：充电 机电源负极 G：DC/DC 电源负极 H：压缩机 电源负极 J：PTC-B 组负极 L：互锁信号线 K： 空脚
在充电过程中，如果单体压差大于 300mV,则停止充电，报充电故障可接受 最大回馈电压要求：动力电池可以承受 由电机产生的最大365V的感应电动势。
动力电池可以接受表4-5中的脉冲回馈电流 和持续时间。
表4-5北汽160E纯电动车脉冲回馈电流和持续时间
动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回 馈电流。
图4-72 高压互锁电路图
表4-8 电控系统故障等级及影响情况
四、高压安全保护
高压安全保护主要包括以下几个方面： 1、通过BMS和漏电传感器（绝缘电阻
20MΩ）对整车进行持续的漏电检测； 2、维修人员在带电时拔开插件或打开高
压器件盖子时，高压互锁可使整车高压系 统立即断电，并快速释放电机控制器等里 的大电容。 3、惯性开关会在车辆发生重大碰撞时， 立即断开高压系统并释放大电容。
（2）动力电池 由四部分组成，如图4-60所示。
电池管 动力电 理系统 池箱
动力电 池模组
纯电动 汽车动 力电池 系统
辅助元 器件
图4-60 北汽160E纯电动汽车动力电池系统
1）动力电池模组组成 电池单体：构成动力电池模块的最小单元。
一般由正极、负极、电解质及外壳等构成； 实现电能与化学能之间直接转换，如图4-61 （左）所示。 电池模块：一组并联的电池单体的组合， 该组合额定电压与电池单体的额定电压相等， 是电池单体在物理结构和电路上连接起来的 最小分组，可作为一个单元替换，如图4-61 （右）所示。
3）电驱冷却系统的控制策略
当控制器监测到驱动电机温度传感器显示： 45℃≤温度＜50 ℃时冷却风扇低速启动； 温 度≥50 ℃时，冷却风扇高速启动；温度降至 40 ℃时冷却风扇停止工作。
当控制器监测到散热基板板温度为：温度 ≥75 ℃时，冷却风扇低速启动。温度≥80 ℃ 时，冷却风扇高速启动；温度降至75 ℃时 冷却风扇停止工作。
可实现高压、低压电的正常下电；
1）点火钥匙到OFF档，主继电器断开、MCU低压下电； 2）辅助系统停止工作，包括DC/DC、水泵、空调、暖风； 3）BMS断开电池继电器； 4）整车控制器下电； 整车控制器在下电前会存储行车
过程中发生的故障信息
4）电控系统的故障诊断及处理
电控系统根据电机、电池、EPS、DC/DC 等零部件故障、 整车CAN网络故障及 VCU硬件故障进行综合判断，确定整车的 故障等级，并进行相应的控制处理。故 障等级及影响情况，如表4-8所示。
图4-57 北汽160E纯电动汽车充电设计架构
2）车载充电机
车载充电机主要功能是将220Vac转换为 高压直流电给动力电池进行充电。同时 提供过压、欠压、过流、欠流等多种保 护措施，当充电系统出现异常会及时切 断供电。车载充电机的外观及接口如图458所示。
图4-58 北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）及接口（右图）
五、高压互锁故障排除
故障现象：整车报高压故障
故障原因：某个高压插件未插或未插到 位造成。
高压互锁回路如下：搭铁→DC插件 1#入、2#出→ 高压控制盒11PIN插件 L#入→高压控制盒低压插件11#出→ 车载充电机低压插件13#入、5#出→ 压缩机低压插件3#入、2#出→VCU插 件13#检测。具体电路图，如图4-72 所ຫໍສະໝຸດ Baidu。
当控制器监测到驱动电机温度传感器 显示： 120℃≤温度＜140 ℃时，降功率 运行； 温度≥140 ℃时，降功率至0 ，即 停机。
2）电机控制器温度保护
当控制器监测到散热基板板温度为： 温度≥85 ℃时，超温保护，即停机。 当 控制器监测到散热基板板温度为： 85℃≥ 温度≥75 ℃时，降功运行。
（3）电驱系统的能量回收 北汽EV160电驱系统的主要功能如下
电能
机械能
图4-67 北汽EV160电驱系统的能量回收
1）永磁同步电机（PMSM）
北汽EV160电驱系统的永磁同步电机的效率 高、体积小、重量轻及可靠性高。电机使用 了一些传感器来提供电机的工作信息：
旋转变压器：用以检测电机转子位置，如 图4-68（左）所示；
新能源汽车 维护与保养
其它纯电动汽车知识链接
一、北京汽车160E纯电动汽车基本结构 北京汽车160E纯电动汽车基本结构如图4-55
所示，主要由汽车前部的VCU、电机控制盒、 高压控制盒、DC-DC车载充电机、空调冷凝 器、驱动电机、真空制动、变速箱，以及 汽车中部的变速操纵、动力电池等组成。
图4-55 北京汽车160E纯电动汽车基本结构
慢充（交流）充电接口参数值： 额定电 压 250V，额定电流 16A、32A，具体充 电插头如图4-64所示。
图4-64 慢充（直流）充电接口
二、电驱系统
（1）电驱系统的组成 北汽160E纯电动汽车由驱动电机组件、电机控
制器、电驱冷却系统和减速器总成等构成，通 过高低压线束，冷却管路与整车系统连接如图 4-65所示。
量； 动力电池系统总能量=动力电池系统的额定电压×动力
电池系统容量。上述具体参数见下表4-3所示。
项目 零部件号 额定电压 电芯容量 额定能量 总质量 工作电压范围 能量密度
参数
E00008217 320V 66Ah 25.6kWh 278kg 220～400V 76Wh/kg
表4-3 北汽160E纯电动汽车动力电池参数
（2）电驱系统的散热
北汽160E纯电动汽车的控制器、电机通过U、 V、W三根线连接，高压电源的高压正负极 与控制器连接。
水箱以及散热器构建比较简单的O形回路， 从水箱散热器--散热水管--电机--散热水管-控制器--散热水管--水箱散热器，冷却管路 与整车系统连接如图4-66所示。
图4-66 北汽160E纯电动汽车电驱系统的水箱以及散热器
（1）充电系统（动力电池系统）
北汽160E纯电动汽车充电系统由由动力电 池组件、DC/DC转换器、车载充电器、高压 控制盒、快充口（直流）、慢充口（交流） 等组成，如图4-56所示。
图4-56 北汽160E纯电动汽车充电系统
1）充电系统控制设计
该车充电设计架构是：左侧交流低压充电
桩通过充电线进入纯电动车内部，通过车 载中点击进入高压控制盒，右上部的高压 充电桩通过充电线直接进入高压控制盒。 高压控制盒可以与动力电池进行联络充电。 通过高压控制盒可以通过DC/DC变换器进行 对低压蓄电池充电。具体如图4-57所示。
温度传感器：用以检测电机的绕组温度， 如图4-68（右）所示。
图4-68 永磁同步电机旋转变压器（左）、温度传感器（右）
2）旋转变压器
旋转变压器（简称旋变）是一种输出电压 随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组 以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组 的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数 关系，或保持某一比例关系，或在一定转 角范围内与转角成线性关系。具体关系如 图4-69所示。
3）动力电池模组的充电 动力电池充电分为快充、慢充和制动能量
回收三种方式。采用车载充电机充电，充 电温度与充电电流要求见下表4-4所示。
表4-4 北汽160E纯电动车载充电机充电参数
快充中，电流显示值为：13.2A---46.2A之间， 快充充电的电流，受动力电池内部温度影 响而变化。快充和慢充的流程均为：采用 恒流-恒压充电方法，以恒定电流充电至动 力电池组总电压达到或最高单体电压达到 此温度条件下的规定电压值，以恒定电压 充电至电流小于0.8A后停止充电。
三、电控系统
电控系统由加速踏板位置传感器、制动 踏板位置传感器、电子换档器等输入信 号传感器，整车控制器（VCU）、电机控 制器（ MCU）、电池管理系统（BMS） 等控制模块和驱动电机、动力电池等执 行元件组成，如图4-71所示。
图4-71 电控系统组成
1）电控系统的上电控制 上电注意事项：点火钥匙旋转至Start 档，
表4-6北汽160E纯电动车脉冲最大回馈电流
4）动力电池高压系统工作原理 动力电池高压系统工作如图4-62所示。
图4-62 动力电池高压系统电路图
5）充电口介绍
快充（直流）充电接口参数值：额定电 压 750V，额定电流 125A、250A。具体 充电插头如图4-63所示。
图4-63 快充 （直流）充电 接口
4）DC/DC变换器
DC/DC变换器主要作用是完成320V直流 高压电转换成14V直流低压电,向低压蓄 电池及全车低压用电设备供电；共有4处 接线口，分别是以下。
低压输 出负极
高压输 入端
DC/DC 变换器
低压输 出正极
低压控 制端
图4-59 北汽160E纯电动汽车DC/DC变换器外观（左图）及接口（右 图）
电 池有故障；
3）动力电池绝缘电阻低——检查动力电池高压线连接情 况；
4）档位显示状态闪烁——档位换到N档； 5）系统故障灯亮、且无以上情况——检查蓄电池电量，
VCU、 MCU、BMS低压供电情况，用诊断仪读取当前故障 码。
3）电控系统的下电控制 下电顺序：纯电动车下电只需点火钥匙打到OFF档，即
a）BMS、MCU初始化完成，VCU确认状态； b）闭合电池继电器； c）闭合主继电器； d）MCU高压上电； e）如档位在N档，仪表显示Ready灯点亮。
2）电控系统的上电控制异常情况 上电异常情况： 点火钥匙ON档时，高压不能正常上电需
注意观察仪表信息：
1）充电指示灯亮——关好充电门板，重新ON上电； 2）动力电池故障灯亮——重新ON上电后，如仍亮，表明
图4-69 旋转变压器工作原理
3）电机控制器
电机控制器是电驱系统的控制中心。电
机控制系统使用的传感器有电流传感器、
电压传感器、温度传感器等，外观如图4-
70所示。 AC-DC 组成 整流模 块
温度保 护模块
DC-AC 逆变模
块
电机控 制器
电子控 制器
图4-70 电机控制器
（4）电驱系统温度保护功能
模组：由多个电池模块或单体电芯串联组成 的一个组合体。
图4-61 电池单体（左）与电池模块（右）
2）动力电池模组电压 E160动力电池系统的单体电芯电压范围为2.5V—3.7V，
动力电池系统的总电压工作范围为：255V---372V。 动力电池系统的额定电压=单体电芯额定电压×单体电
芯串联数； 动力电池系统的容量=单体电芯容量×单体电芯并联数
松开后回到ON挡； 档位处于N档上电，踩 下制动踏板。点火钥匙只采用OFF、ACC、 ON、---三个状态。 上电顺序：
1) 低压上电：当点火钥匙由OFF-ACC时， VCU低压上电； 当点火钥匙由ACC-ON时， BMS、MCU低压上电。
2) 高压上电：点火钥匙ON档，BMS、MCU 当前状态正常、且在之前一 次上下电过程 中整车无严重故障。
3）高压控制盒
高压控制盒主要用于对动力电池中储存的
电能进行输出及分配，实现对支路用电器 件的切断和保护。高压控制盒共有5出接线 口，分别连接快充、动力电池、电机控制 器和其它高压接插件。
高压控制盒—高压附件插件A：DC/DC 电源 正极B：PTC 电源正极C：压缩机电源正极 D： PTC-A 组负极 E：充电机电源正极 F：充电 机电源负极 G：DC/DC 电源负极 H：压缩机 电源负极 J：PTC-B 组负极 L：互锁信号线 K： 空脚
在充电过程中，如果单体压差大于 300mV,则停止充电，报充电故障可接受 最大回馈电压要求：动力电池可以承受 由电机产生的最大365V的感应电动势。
动力电池可以接受表4-5中的脉冲回馈电流 和持续时间。
表4-5北汽160E纯电动车脉冲回馈电流和持续时间
动力电池可以接受下表4-6中的最大持续回 馈电流。
图4-72 高压互锁电路图
表4-8 电控系统故障等级及影响情况
四、高压安全保护
高压安全保护主要包括以下几个方面： 1、通过BMS和漏电传感器（绝缘电阻
20MΩ）对整车进行持续的漏电检测； 2、维修人员在带电时拔开插件或打开高
压器件盖子时，高压互锁可使整车高压系 统立即断电，并快速释放电机控制器等里 的大电容。 3、惯性开关会在车辆发生重大碰撞时， 立即断开高压系统并释放大电容。
（2）动力电池 由四部分组成，如图4-60所示。
电池管 动力电 理系统 池箱
动力电 池模组
纯电动 汽车动 力电池 系统
辅助元 器件
图4-60 北汽160E纯电动汽车动力电池系统
1）动力电池模组组成 电池单体：构成动力电池模块的最小单元。
一般由正极、负极、电解质及外壳等构成； 实现电能与化学能之间直接转换，如图4-61 （左）所示。 电池模块：一组并联的电池单体的组合， 该组合额定电压与电池单体的额定电压相等， 是电池单体在物理结构和电路上连接起来的 最小分组，可作为一个单元替换，如图4-61 （右）所示。
3）电驱冷却系统的控制策略
当控制器监测到驱动电机温度传感器显示： 45℃≤温度＜50 ℃时冷却风扇低速启动； 温 度≥50 ℃时，冷却风扇高速启动；温度降至 40 ℃时冷却风扇停止工作。
当控制器监测到散热基板板温度为：温度 ≥75 ℃时，冷却风扇低速启动。温度≥80 ℃ 时，冷却风扇高速启动；温度降至75 ℃时 冷却风扇停止工作。
可实现高压、低压电的正常下电；
1）点火钥匙到OFF档，主继电器断开、MCU低压下电； 2）辅助系统停止工作，包括DC/DC、水泵、空调、暖风； 3）BMS断开电池继电器； 4）整车控制器下电； 整车控制器在下电前会存储行车
过程中发生的故障信息
4）电控系统的故障诊断及处理
电控系统根据电机、电池、EPS、DC/DC 等零部件故障、 整车CAN网络故障及 VCU硬件故障进行综合判断，确定整车的 故障等级，并进行相应的控制处理。故 障等级及影响情况，如表4-8所示。
图4-57 北汽160E纯电动汽车充电设计架构
2）车载充电机
车载充电机主要功能是将220Vac转换为 高压直流电给动力电池进行充电。同时 提供过压、欠压、过流、欠流等多种保 护措施，当充电系统出现异常会及时切 断供电。车载充电机的外观及接口如图458所示。
图4-58 北汽160E纯电动汽车车载充电机外观（左图）及接口（右图）
五、高压互锁故障排除
故障现象：整车报高压故障
故障原因：某个高压插件未插或未插到 位造成。
高压互锁回路如下：搭铁→DC插件 1#入、2#出→ 高压控制盒11PIN插件 L#入→高压控制盒低压插件11#出→ 车载充电机低压插件13#入、5#出→ 压缩机低压插件3#入、2#出→VCU插 件13#检测。具体电路图，如图4-72 所ຫໍສະໝຸດ Baidu。