新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)項目二 動力電池電源系統(tǒng)的認識與檢測

項目二動力電池電源系統(tǒng)的認識與檢測新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)項目概述純電動汽車電源系統(tǒng)主要分為高壓電源系統(tǒng)和低壓電源系統(tǒng)，主要由高壓電源、低壓電源、高壓電纜、高壓配電系統(tǒng)等部分組成。純電動汽車工作時，電源系統(tǒng)通過汽車高壓附件線束向電機以及其他電氣設(shè)備供電。項目二動力電池電源系統(tǒng)的認識與檢測新能源汽車動力電池管理及維護技術(shù)思維導(dǎo)圖動力電池電源系統(tǒng)的認識與檢測包括：（1）電源系統(tǒng)的認識。包括高壓電源及其配電系統(tǒng)、低壓電源系統(tǒng)等。（2）電源系統(tǒng)高壓附件線束的檢查與維護。包括電動汽車高壓線束認識、高壓附件線束檢查與維護。學(xué)習(xí)導(dǎo)航1234任務(wù)目標任務(wù)引入知識準備任務(wù)分析5任務(wù)實施6任務(wù)評價7任務(wù)小結(jié)

任務(wù)2.1純電動汽車電源系統(tǒng)的認識一、任務(wù)目標【知識目標】

（1）能夠表述純電動汽車電源的類型；(2)能夠表述純電動汽車高壓電源系統(tǒng)的作用及組成；

(3)能夠表述純電動汽車低壓電源系統(tǒng)的作用及組成。

【技能目標】（1）能在實車上找出電動汽車高壓電源系統(tǒng)的主要部件及其配電路徑；

(2)能在實車上找出電動汽車低壓電源系統(tǒng)的主要部件及其配電路徑。二、任務(wù)引入情境描述小張在一家新能源汽車4S點工作，今天接了一輛故障車，車輛的高壓和低壓供電均出現(xiàn)問題，要維修這類故障，需要對純電動汽車電源系統(tǒng)有全面的認識。。純電動汽車電源主要分為高壓電源和低壓電源。純電動汽車電源系統(tǒng)是由高壓電源、低壓電源、高壓電纜、高壓配電系統(tǒng)等部分組成。其主要作用為：

（1）電動汽車起動時，電源系統(tǒng)向電機以及其他電氣設(shè)備供電；

（2）當蓄電池電壓高于或低于設(shè)定的電壓時，電源管理系統(tǒng)會切斷動力電池同時發(fā)出警告；

（3）當動力蓄電池短路或損壞時，電源系統(tǒng)會切斷動力蓄電池保護成人安全。

（4）能吸收整車電氣系統(tǒng)電路中出現(xiàn)的瞬時過電壓，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保護電子元件不被損壞。三、知識準備一、純電動汽車電源系統(tǒng)的作用二、純電動汽車高壓電源系統(tǒng)北汽新能源汽車EV200高壓電源系統(tǒng)主要包括高壓電源（動力蓄電池）、配電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、用電設(shè)備等組成。1.高壓電源電動汽車的高壓電源即為電動汽車動力蓄電池，為了使電動汽車有更好的駕駛性能和更遠的續(xù)航里程，純電動汽車的高壓電源是由眾多單體電池串聯(lián)而成的動力蓄電池包，其功能為儲存能量和釋放能量。動力蓄電池如圖所示。高壓電源通過高壓控制盒主要給電機控制器、空調(diào)壓縮機、空調(diào)PTC加熱器等供電。動力蓄電池2.高壓配電系統(tǒng)高壓配電系統(tǒng)由動力蓄電池、高壓控制盒、電機控制器、電機、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機、空調(diào)壓縮機及空調(diào)PTC加熱裝置、快充口及慢充口組成。（1）車輛行駛時，高壓電從動力蓄電池經(jīng)過動力母線輸出到高壓控制盒，高壓控制盒將電能分配給電機控制器，電機控制器驅(qū)動電機工作從而使車輛行駛；（2）空調(diào)制冷時，高壓控制盒經(jīng)線束將高壓電分配給空調(diào)電動壓縮機，從而使空調(diào)系統(tǒng)工作；（3）空調(diào)系統(tǒng)暖風(fēng)工作時，高壓控制盒經(jīng)線束將高壓電分配給空調(diào)PTC加熱器，從而使空調(diào)暖風(fēng)系統(tǒng)工作；（4）當?shù)蛪盒铍姵匦枰潆姇r，高壓控制盒經(jīng)線束將高壓電分配給DC/DC轉(zhuǎn)換器，將動力蓄電池電壓轉(zhuǎn)換成14V，給低壓蓄電池進行充電；（5）當對動力蓄電池進行慢充電時，電流通過慢充口經(jīng)線束進入車載充電機。車載充電機將其轉(zhuǎn)化成直流電后進入高壓控制盒，通過高壓控制盒給動力蓄電池進行充電；（6）當對動力蓄電池進行快充電時，電流通過快充口經(jīng)線束進入高壓控制盒，高壓控制盒內(nèi)部繼電器吸合，通過高壓母線給低壓蓄電池進行充電。三、純電動汽車低壓電源系統(tǒng)電動汽車上的電源除了動力蓄電池外，還有一個12V的鉛酸蓄電池，即低壓電源。它主要給汽車低壓電氣設(shè)備如燈光系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、電動車窗、刮水器、除霜器和各種控制器等供電。蓄電池12V低壓直流電壓由動力蓄電池的290-420V高壓直流電經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而來。低壓電源系統(tǒng)由動力蓄電池、高壓控制盒、DC/DC轉(zhuǎn)換器、蓄電池等主要部件組成。四、任務(wù)分析根據(jù)任務(wù)引入，要解決任務(wù)引入的問題，需對電動汽車電源系統(tǒng)有一定的了解，包括低壓電源系統(tǒng)和高壓電源系統(tǒng)。六、任務(wù)評價七、任務(wù)小結(jié)1.本任務(wù)的學(xué)習(xí)目標是：2.我的任務(wù)目標達成情況是：3.我今后的努力方向或改進方法：任務(wù)2.2電源系統(tǒng)高壓線束的檢查與維護

汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)維修任務(wù)2.2電源系統(tǒng)高壓線束的檢查與維護學(xué)習(xí)導(dǎo)航1234任務(wù)目標任務(wù)引入知識準備任務(wù)分析5任務(wù)實施6任務(wù)評價7任務(wù)小結(jié)一、任務(wù)目標【知識目標】

(1)了解高壓附件線束常用規(guī)格及常用材料；

(2)了解高壓線束功能及性能要求；

【技能目標】

(1)能夠?qū)﹄妱悠嚫邏焊郊M行檢查與維護。（3）了解高壓線束設(shè)計原則及高壓線束分布；（4）了解高壓附件線束的檢查與維護方法及注意事項。二、任務(wù)引入情境描述張先生的北汽新能源汽車EV200已經(jīng)行駛了13000KM，需要到4S店進行高壓附件的日常檢查與維護，作為維修人員，請你利用本任務(wù)所學(xué)的知識，完成工作任務(wù)。三、知識準備一、電動汽車高壓線束的認識電動汽車的高壓線束是電動汽車里面的高壓電纜和高壓接口，是電動汽車中連接重要部件的關(guān)鍵連接件。1.常用線束規(guī)格電動汽車內(nèi)，汽車線束規(guī)格按照標稱截面積來區(qū)分，常用的規(guī)格有標稱截面積0.5mm2、0.75mm2、1.0mm2、1.5mm2、2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2等，它們各自都有允許負載電流值，配用于配用于不同功率設(shè)備的導(dǎo)線。2.常用材料（1）波紋管波紋管如圖所示，在線束包扎中一般占到60%左右，甚至更多，其主要特點是有較好的耐磨性、耐高溫性、阻燃性和耐熱性。波紋管的耐熱溫度在-40-150℃范圍內(nèi)。由于汽車前艙線束工作環(huán)境惡劣，因此大部分用高燃阻性、防水、機械強度高的波紋管包扎。底盤線束因與車體接觸部位較多，因此用波紋管包扎防止線束磨損。波紋管（2）PVC管PVC管的功用和波紋管差不多，PVC管如圖2-21所示。其柔軟性和抗彎曲變形性較好，而且PVC管一般為閉口，所以PVC管主要用于線束拐彎的分支處，以便使導(dǎo)線圓滑過渡。PVC管的耐熱溫度不高，一般在80℃以下。PVC管

（3）膠帶膠帶如圖所示，在線束中起到捆扎、耐磨、絕緣、阻燃、降噪等作用，在包扎材料中一般占到30%左右。膠帶3.高壓線束的性能要求高壓電纜承載的電流較大，線束直徑隨之變粗，這使布線走向以及電磁干擾和屏蔽顯得非常重要。為避免走線安全隱患，高壓線束必須達到以下性能要求：（1）電壓要求。

電動汽車的電壓級別為B級，整車高壓的額定電壓為DC1000V、AC660V；高壓線束的額定電壓需高于整車額定電壓，規(guī)定高壓線的額定電壓為AC750V。（2）絕緣電阻。

根據(jù)SAEJ1742規(guī)定，電動汽車高壓線束必須有較好的絕緣性能。絕緣電阻測試電壓為DC1000V，在高壓線束與所有連接部件脫開的情況下，線束對車體的絕緣電阻在任何情況下均大于100MΩ。（3）阻燃要求。

阻燃不易燃燒,或離開火后會自行熄滅。高壓線束所用材料要求的阻燃等級為UL94V-0。（4）較高的電磁屏蔽要求。針對汽車在行駛過程中高振動狀態(tài)下對插接器及線束電性能高可靠性要求，采用較高可靠性的線纜與屏蔽外層絕緣。（5）優(yōu)越的耐沖擊和振動能力。采用兩次自鎖結(jié)構(gòu)，鎖緊后可聽到清晰的鎖緊聲。4.高壓線束的設(shè)計原則（1）雙線制設(shè)計。電動汽車高壓部件一般有動力電池、空調(diào)壓縮機、電動暖風(fēng)和驅(qū)動電機、充電機和DC/DC轉(zhuǎn)換器。由于高壓部件多為大功率器件，為保證運轉(zhuǎn)良好，安全無漏電，高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計均采用雙線制設(shè)計（2）高低壓系統(tǒng)分離式設(shè)計將高低壓線束分離開來，避免將高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾引入低壓系統(tǒng)，保證低壓系統(tǒng)通信、控制信號不受干擾。（3）高壓線束保護套包括波紋管、熱縮套管，波紋管的顏色為橙色（GB30）。采用不同的顏色的熱縮套管對極性進行區(qū)分，正極為紅色，負極為藍色，U相為黃色，V相為綠色，W相為紅色。（4）高壓線纜從類型上分為單芯線纜和多芯線纜，高壓線纜的截面為圓形，其護套顏色為橙色（GB30）。多芯線纜由多個單芯線纜組成。5.電動汽車高壓線束分布電動汽車的高壓線束是電動汽車特有的專用電纜，它包括高壓線束和高壓線束專用接口，其功能是保證能傳輸大電流、大電壓的同時又能滿足電纜的散熱性能、絕緣性能良好。整車高壓線束分布電動汽車整車共分為5段高壓線束，分別為動力蓄電池高壓線束、電機控制器高壓線束、快充線束、慢充線束、高壓附件線束。（1）動力蓄電池高壓線束。動力蓄電池高壓線束是連接動力蓄電池到高壓控制盒之間的高壓線束，如圖所示。動力蓄電池高壓線束（2）電機控制器高壓線束。電機控制器高壓線束是連接高壓控制盒與電機控制器之間的高壓線束，如圖所示。電機控制器高壓線束（3）快充線束?？斐渚€束是連接快充接口到高壓控制盒之間的高壓線束，如圖所示?？斐渚€束（4）慢充線束。慢充線束是連接慢充口到車載充電機之間的高壓線束，如圖所示。慢充線束（5）高壓附件線束。高壓附件線束是連接高壓控制盒到DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機、空調(diào)壓縮機、空調(diào)PTC之間的高壓線束，如圖所示。高壓附件線束每個高壓線束插頭上都有高壓互鎖裝置，形成高壓互鎖回路，設(shè)計高壓互鎖的目的是使整車在高壓供電前確保整個高壓系統(tǒng)的完整性，使高壓在一個封閉的環(huán)境下工作，提高安全性；當整車在運行過程中，高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞時，需要啟動安全防護；防止帶電插拔高壓插接器給高壓端子造成的拉弧損壞。引起高壓互鎖故障的原因通常為某個高壓插件未插或者未插到位造成的，如DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機、空調(diào)壓縮機、空調(diào)PTC、高壓控制盒高低壓插件未插。二、檢查與維護高壓附件1.檢查高壓線束外觀目測檢查高壓線束（包括動力蓄電池高壓線束、電機控制器高壓線束、快充線束、慢充線束、高壓附件線束）過線孔、過線護套等防護是否完好，線束是否出現(xiàn)磨損，高壓線束保護套有無進水、老化、破損，固定卡子有無損壞，如圖所示。檢查高壓線束外觀2.檢查高壓線束插接器連接情況目測檢查高壓線束電纜與插接器插件之間是否松動，插接器是否插到位，線束根部有無過熱變形、松脫現(xiàn)象；檢查高壓插件互鎖端子有無缺失或退針現(xiàn)象。3.檢查高壓線束的絕緣性能電動汽車較高的工作電壓對車輛高壓系統(tǒng)的絕緣性能提出了更高的要求。為了消除高壓系統(tǒng)對車輛及人員的潛在威脅，需要檢測其絕緣性能，才能保證電動汽車的高壓電氣安全性。（1）絕緣電阻要求在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻的最小值應(yīng)該至少大于100Ω/V,交流電路應(yīng)至少大于500Ω/V。整個電路為滿足以上要求，依據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和組件數(shù)量，每個組件應(yīng)有更高的絕緣電阻。（2）高壓線束絕緣性能的檢測方法以檢測動力電池輸出高壓電纜為例，檢測其絕緣性能。檢查方法為：使用絕緣表筆測量絕緣電阻，將表筆正極與線束內(nèi)芯充分接觸，表筆負極與線束外殼充分有效連接，單擊測試鍵進行讀數(shù)，測得絕緣電阻值，與標準值進行比較，判斷其絕緣性能是否正常，如圖所示。高壓線束絕緣性能檢測③電機控制器高壓線束絕緣檢測拔下電機控制器高壓線束與高壓控制盒連接4芯電纜，使用絕緣表筆測量絕緣電阻，如圖所示。電機控制器高壓線束絕緣檢