任务1-新能源汽车低压电源系统认知.ppt

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新能源汽车动力电池与充电系统检修,任务1新能源汽车低压电源系统认知,知识目标

（1）能够描述新能源汽车低压电源系统与传统汽车的区别；

（2）能够描述新能源汽车低压蓄电池的特点；（3）能够描述新能源汽车DC-DC转换器的功能和原理。

技能目标

（1）能够进行新能源汽车低压蓄电池的认识和更换；

（2）能够进行新能源汽车DC-DC转换器的认识和更换。

素养目标

（1）能够制订工作计划，独立完成工作学习任务。

（2）能够在工作过程中，与小组其他成员合作、交流并进行学习任务分工，具备团队合作和安全操作的意识。

（3）养成服从管理，规范作业的良好工作习惯。

（4）培养安全工作的习惯。

教学目标,二、获取信息,学习目录,任务导入,一辆纯电动汽车需要更换12V辅助电池，但采购员不知道辅助电池是否和传统汽车一样，你能告诉他吗？

引导问题1:

新能源汽车低压电源系统与传统汽车有何区别？

获取信息,1.纯电动汽车低压电源系统与传统汽车的区别传统的燃油汽车的电源是蓄电池和发电机，发动机未起动或起动时由蓄电池供电，起动以后则由发电机供电，同时为蓄电池充电。

新能源汽车低压电源供给是将动力电池的电能通过DC-DC进行转变为12V低压电源，为车载12V蓄电池和车身电器部件提供工作电源；常规车身电器部件包括灯光、中控门锁、信息娱乐系统、电动门窗等。

获取信息,传统燃油汽车的交流发电机利用发动机的旋转发电，发出的电提供给用电器并为蓄电池充电。

新能源汽车采用DC-DC转换器之后，可省去交流发电机。

纯电动汽车的动力电池容量很大。

因此，以动力电池为电源，能够利用DC-DC转换器为低压蓄电池充电，从而可以省去原来的交流发电机，如图5-1-1所示是纯电动汽车DC-DC为蓄电池充电示意图,图5-1-1DC-DC转换器为蓄电池充电,获取信息,图5-1-2是混合动力汽车DC-DC为蓄电池充电示意图。

传统燃油汽车当发动机转速低时，如果同时使用空调、音响及车灯等，有时“电池的电量会用尽”。

即使发动机仍在运行，有些条件下（如用电器全开）也会出现电力不足现象。

而混合动力汽车和电动汽车使用动力电池和DC-DC转换器，便可不必考虑发动机的转速而使用电力。

图5-1-2混合动力汽车DC-DC为蓄电池充电,获取信息,2.新能源汽车低压电源特点

（1）纯电动汽车电源特点纯电动汽车的电源分为主电源和辅助电源。

主电源为驱动汽车行驶的高压电源；辅助电源（低压的铅酸蓄电池）是为车载各种仪表、控制系统提供的直流低压电源。

纯电动汽车电源模块是整个系统的稳定运行的保障。

电源的可靠性对于整个系统的性能起着至关重要的作用。

纯电动汽车设计和选择电源时要考虑配电方案、布局、接地回路等，以实现对负载良好的供电，达到高电压调整精度、低噪音，同时避免系统中电路之间的干扰，振荡以及过热等问题的出现。

以北汽新能源纯电动汽车为例，研制设计DC-DC辅助电源模块，并分别为3个电路模块供电。

如图5-1-3所示。

图5-1-3辅助电源DC-DC模块框图,获取信息,

（2）混合动力汽车电源特点部分混合动力车型，发动机保留了发电机，低压电器系统由12V蓄电池、DC-DC和发电机三个电源共同提供，如图5-1-4所示是比亚迪秦混合动力汽车的低压电源系统。

图5-1-4比亚迪秦的低压电源系统,引导问题2:

新能源汽车低压蓄电池有什么特点？

获取信息,1.新能源汽车保留低压蓄电池的原因混合动力汽车和纯电动汽车理论上说也可以省去低压的蓄电池，但实际上还是保留了蓄电池。

这样做有两个主要原因：

一是保留低压的蓄电池更能够降低车辆的成本，二是确保电源的冗余度。

蓄电池能在短时间内向空调、雨刷及车灯等释放大电流。

如果省去蓄电池而将高压动力电池的电力用于空调及雨刷等,DC-DC转换器的尺寸势必就要增大，从而使整体成本增加。

蓄电池价格便宜，因此目前将蓄电池取消还没有成本上的优势。

蓄电池还具有确保向辅助类电器供电的冗余度的作用。

DC-DC转换器出现故障停止供电时，如果没有蓄电池，辅助类电器就会立即停止运行。

如夜间车灯不亮，雨天雨刷停止运行等，就会影响驾驶。

如果有蓄电池，便能够将汽车就近开到家里或者工厂。

获取信息,2.低压蓄电池的类型无论是传统汽车、混合动力汽车，还是纯电动汽车，都离不开的蓄电池。

蓄电池是将化学能直接转化成电能的一种装置，并且可以通过可逆的化学反应实现再充电。

蓄电池已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力电源。

蓄电池也是成熟的电动汽车动力电源，它可靠性好、原材料易得、价格便宜；比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。

但蓄电池有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本高。

获取信息,常用的12V低压蓄电池主要分为四类,分别为普通蓄电池、干荷蓄电池、湿荷蓄电池和免维护蓄电池。

就目前为止汽车上使用的基本上都是免维护的铅酸蓄电池，是6个铅酸蓄电池单体（2V）串联成12V的电池组，如图5-1-5所示。

图5-1-5传统汽车上的12V蓄电池,获取信息,铅酸蓄电池采用填满海绵状铅的铅基板栅（又称格子体）作负极，填满二氧化铅的铅基板栅作正极，并用密度1.26g/ml1.33g/ml的稀硫酸作电解质。

铅酸蓄电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，生成硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，生成硫酸铅。

铅酸蓄电池能反复充电、放电，在用直流电充电时，两极分别生成单质铅和二氧化铅。

移去电源后，又恢复到放电前的状态，组成化学电池。

获取信息,3.新能源汽车低压蓄电池的特点新能源汽车，特别是纯电动汽车，12V低压蓄电池不需要给起动机提供起动时的大电流，容量变小，此外结构和类型也与传统汽车有所区别。

从图5-1-6上可以看出，比亚迪秦12V蓄电池与传统汽车用的蓄电池主要区别是：

（1）用于发动机的起动正极与其他用电器的供电正极分开了。

（2）蓄电池内部具有智能控制模块（BMS），用于对蓄电池进行智能控制。

例如蓄电池电压低时，关闭多媒体系统的电源。

如图5-1-6所示是比亚迪秦12V蓄电池的外形。

图5-1-6比亚迪秦低压蓄电池,获取信息,图5-1-7是蓄电池的注意事项说明,图5-1-7比亚迪秦低压蓄电池注意事项说明,获取信息,图5-1-8是BMS功能之一，当蓄电池电压低时，关闭多媒体系统。

图5-1-8BMS在电源系统电压低时关闭多媒体,引导问题2:

DC-DC转换器的功能和原理是什么？

获取信息,1.DC-DC转换器的功能CD-DC转换器是新能源汽车一个非常重要的部件，如图5-1-9所示。

DC-DC转换器将一个不受控制的输入直流电压转换成为另一个受控的输出直流电压称之为DC-DC转换。

目前，DC-DC转换器在计算机、航空、航天、水下行器、汽车、通信及电视等领域得到了广泛的应用，同时这些应用也促进了DC-DC变换技术的进一步发展。

图5-1-9江淮汽车DC-DC转换器,获取信息,DC-DC转换器在汽车上的应用可以这么理解，在传统的燃油汽车中，发动机装了个发电机来给车上的设备供电，那么新能源汽车里这个DC-DC转换器就是取代了传统燃油汽车中的发电机，将动力电池的高压直流电转化为整车低压12V直流电，给整车用电系统供电及铅酸蓄电池充电。

获取信息,2.DC-DC转换器的类型目前在新能源汽车里DC-DC有三种类型：

（1）高低压转换器（辅助功率模块）此模块主要作用是取代传统燃油汽车的12V发电机，在混合动力车辆里，发动机输出的动力直接驱动高压继电器直接给电池系统补充电力，传统的12V的用电负荷就完全依靠DC-DC供给，功率范围可以从1KW-2.2KW。

（2）12V电压稳定器12V电压稳定器主要用在部分启停start-stop系统，在启动中避免电压波动对一些敏感的负载造成影响或损坏，例如用户可见的负载，车内照明等，收音机和显示屏等，电压稳压器的功率等级随着用电器负荷而定，一般是200400W。

获取信息,（3）高压升压器为了提高动力系统的效率，选用一个升压器来提高逆变输入的电压，这个部件是动力总成的一部分，集成在动力总成中。

如果采用锂电池作为动力电池，升压器是一个十分重要的部分。

图5-1-10高压升压器,获取信息,3.典型车型的DC-DC转换器

（1）比亚迪DC-DC转换器比亚迪E6的DC-DC转换器主要用于降压和升压控制功能，安装在前机舱内。

1）降压负责将动力电池318V的高压电转换成12V电源。

DC-DC在主接触吸合时工作，输出的12V电源供给整车用电器工作，并且在低压电池亏电时给低压电池充电。

2）升压当动力电池电量不足时，DC-DC将发电机发出的电，供整车低压用电器用电后多余的量升压后给动力电池充电及空调用电。

获取信息,比亚迪E6的DC-DC转换器位置与接口连接关系如图5-1-11所示。

图5-1-11DC-DC变换器位置与接口连接关系,获取信息,比亚迪秦混合动力汽车DC-DC转换器与驱动电机控制器安装在一起，位置与接口连接关系如图5-1-12所示。

图5-1-12比亚迪秦DC-DC转换器位置（与驱动电机控制器一体）,获取信息,1）在纯电模式下，DC-DC转换器的功能替代了传统燃油汽车挂接在发动机上的12V发电机，和蓄电池并联给各用电器提供低压电源。

DC-DC在高压（500V）输入端接触器吸合后便开始工作，输出电压标称13.5V。

2）发动机启动发电机发出13.5V直流电，经过DC-DC升压转换成500V直流给动力电池充电。

如图5-1-13所示是DC-DC转换器的控制原理框图。

图5-1-13DC-DC转换器控制原理框图,获取信息,

（2）丰田普锐斯DC-DC转换普锐斯混合动力汽车的DC-DC转换器内置于变频器中，并用一个内部控制线路操控。

高压从一侧与内部控制线路连接，内部控制线路控制晶体管。

12V直流电的输出直接给备用电池充电，在备用电池短路时保护DC-DC转换器,转换器可以通过输出端子测量实际输出电压的一个反馈信号。

获取信息,其基本工作过程与原理如图5-1-14、5-1-15所示。

图5-1-14DC/DC转换过程示意图,图5-1-15DC-DC转换原理示意图,获取信息,（3）北汽新能源汽车DC-DC转换器北汽新能源汽车E150EV的DC-DC转化器如图5-1-16所示，其他大部分车型集成在PDU内部。

DC-DC转换器将动力电池或充电机输出的高压电转为低压电给蓄电池充电及低压系统供电，技术参数见表5-1-1所示。

DC-DC转换器的工作过程如下：

1）On档电源或充电唤醒信号输入VCU。

2）动力电池完成高压系统预充电流程。

3）VCU发给DC-DC转换器使能信号。

4）DC-DC转换器开始工作。

表5-1-1北汽E150EVDC-DC转换器技术参数表,任务实施,1.实施要求本任务主要学习新能源汽车低压电源系统的认知和更换。

内容包括：

（1）低压蓄电池拆装（荣威e50）。

2.实施准备

（1）防护装备：

安全防护装备

（2）车辆、台架、总成：

北汽新能源EV150整车或台架，或其他车型整车或台架。

（3）专用工具、设备：

绝缘拆装组合工具。

（4）手工工具：

无（5）辅助材料：

警示标示和设备；绝缘地胶；清洁剂,任务实施,3.实施步骤

（1）荣威e50辅助蓄电池拆装1）拆卸警告：

禁止未参加该车型高压系统知识培训的维修人员拆解高压系统（包括手动维修开关、高压电池包、驱动电机、电力电子箱、高压配电单元、高压线束、电空调压缩机、交流充电口和交流充电线、快速充电口、电加热器、慢速充电器）。

警告：

当拆解或装配高压配件时，必须断开12V电源和高压电池包上的手动维修开关。

警告：

在开始维修作业前，维修人员必须穿戴好劳保用品：

戴好绝缘手套，穿好高压绝缘鞋。

在戴绝缘手套前,必须要检查绝缘手套是否有破损的地方,要确保手套无绝缘失效。

注意：

在安装和拆卸的过程中，应防止制动液，洗涤液，冷却液等液体进入或飞溅到高压部件上。

任务实施,关闭点火钥匙，车辆静置5分钟以上，才可进行拆卸作业。

注意：

正常情况下，在钥匙开关关闭后，高压系统还存在高压电，这是因为电机控制器中高压电容的存在造成的。

需要经过一段时间的等待，高压电容中的电能才能完全释放。

断开蓄电池负极电缆

（1），如图5-1-16所示。

图5-1-16荣威e50辅助蓄电池,任务实施,断开蓄电池正极电缆

（2）。

拆下手动维修开关。

略微松开固定于蓄电池压板上的螺母（3）和螺母（4）。

卸下螺母（3），取出蓄电池压板一端的同时，将螺母（3）拧回长螺栓。

注意：

一旦取下将长螺栓固定于蓄电池压板的螺母，请及时拧上螺母，防止长螺栓滑落。

卸下螺母（4），取出蓄电池压板另一端的同时，将螺母（4）拧回长螺栓。

拆下蓄电池压板。

取出蓄电池。

任务实施,2）安装警告：

在高压系统：

高压电池包、驱动电机、电力电子箱、高压配电单元、电空调压缩机、慢速充电器、电加热器、交流充电口和交流充电线、快速充电口、高压线束全部安装（包括所有连接器的连接）完成之前，必须确保蓄电池的负极电缆始终处于断开状态，手动维修开关处于断开位置。

将蓄电池放置到蓄电池托盘适当位置。

将蓄电池压板穿入固定在蓄电池托盘上的2根长螺栓。

将2个螺母固定到长螺栓上，拧紧至710Nm，并检查扭矩。

安装手动维修开关。

连接两根蓄电池电缆。

先连接正极电缆，再连接负极电缆。

任务考核,1、判断题

（1）传统的燃油汽车的电源是蓄电池和发电机，发动机未起动或起动时由蓄电池供电，起动以后则由发电机供电，同时为蓄电池充电。

（）

（2）新能源汽车低压电源供给是将动力电池的电能通过DC-AC进行转变为12V低压电源。

（）（3）无论是传统汽车、混合动力汽车，还是纯电动汽车，都离不开的蓄电池。

（）（4）新能源汽车，特别是纯电动汽车，低压蓄电池不需要给起动机提供起动时的大电流，容量变小，此外结构和类型也与传统汽车有所区别。

（）（5）CD-DC转换器是新能源汽车一个非常重要的部件，DC-DC转换器将一个不受控制的输入。

（6）新能源汽车里的DC-DC转换器的功能相当于传统燃油汽车中的发电机。

（）（7）只要关闭的点火钥匙，就可以拆卸蓄电池。

（）（8）拆卸荣威E50的手动维修开关，不需要佩戴绝缘手套。

（）,任务考核,2、选择题

（1）下面说法有误的是：

（）。

A、传统燃油汽车交流发电机利用发动机的旋转发电，发出的电提供给用电器并为蓄电池充电。

B、纯电动汽车以动力电池为电源，能够利用AC-AC转换器为低压蓄电池充电，从而可以省去原来的交流发电机。

C、纯电动汽车的电源分为主电源和辅助电源。

D、纯电动汽车的辅助电源（低压的铅酸蓄电池）是指车载各种仪表、控制系统提供的直流低压电源。

（2）下面说法有误的是：

（）。

A、混合动力汽车和纯电动汽车理论上说也可以省去低压的蓄电池，但实际还是保留了蓄电池。

B、在新能源上保留蓄电池主要有两个原因：

一是保留低压的蓄电池更能够降低车辆的成本，二是确保电源的冗余度。

C、常用的12V低压蓄电池主要分为二类,分别为普通蓄电池、免维护蓄电池。

D、就目前为止汽车上使用的基本上都是免维护的铅酸蓄电池。

任务考核,（3）目前在新能源汽车里DC-DC有（）种类型。

A、5B、2C、4D、3（4）下面不需要佩戴绝缘手套拆装的是：

（）。

A、动力电池B、DC-DCC、驱动电机D、大灯,