前言:
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新能源汽车是国家七大战略新兴产业之一,是重要的环保设备,是大宗的消费用品,是国家对外展示科技能力的名片。新能源汽车将逐步取代传统燃油车,成为新时代推动经济持续发展的重要载体。
新能源汽车应用了大量的电气化技术和数字化技术,在很大程度上替代了传统的机械化技术,导致新能源汽车的维修服务变得更加依赖电气和电子技术。目前国内新能源汽车维修人才缺口非常大,大多数新能源汽车故障不能及时被维修,影响了新能源汽车口碑,新能源汽车行业的持续发展需要大量的新能源汽车维修人才。
新能源汽车在技术、维护和保养方面具有高科技性,如果没有规范的维修标准和技术支持,很难保证新能源汽车的维修质量和可靠性。本书邀请汽车学院教授、蔚来4S店技术工程师、小鹏4S店技术工程师共同编辑,在可学行、专业性和实用性方面花了大量心血。本书由易到难采用循序渐进式方式教学,重点知识重点讲解,实操指导性强。教材以知识点为中心,以基础知识为铺垫、以结构为载体、以原理为理论、以诊断流程为方法,配备工作页进行展开,全书教学内容详实,图文并茂。
由于我们水平有限,本书难免有疏漏之处,竭诚欢迎读者批评指正,以便修改补充。
编者:张长春
2023年8月1日
目录
1、新能源汽车概述
1.1、新能源汽车定义和分类....................................................................................................
1.2、新能源汽车电器系统识别................................................................................................
1.3、新能源汽车安全保护装置和断电流程..............................................................................
2、新能源汽车三电系统结构与原理
2.1、新能源汽车电池系统........................................................................................................
2.2、新能源汽车电控系统........................................................................................................
2.3、新能源汽车电机系统........................................................................................................
3、新能源汽车电器检测方法与故障排除
3.1、电池模组检测与故障排除.................................................................................................
3.2、中央控制盒检测与故障排除.............................................................................................
3.3、电机控制器检测与故障排除.............................................................................................
3.4、电机检测与故障排除........................................................................................................
3.5、DC-DC检测与故障排除....................................................................................................
3.6、空调压缩机检测与排除.....................................................................................................
3.7、车载充电机检测与故障排除.............................................................................................
4、其它常见故障诊断与故障排除
4.1、低压不能上电故障诊断与故障排除...................................................................................
4.2、高压不能上电故障诊断与排除..........................................................................................
4.3、充电系统故障诊断与排除.................................................................................................
4.4、钥匙系统故障诊断与排除.................................................................................................
1.1新能源汽车定义和分类
一、新能源汽车定义
新能源车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
二、新能源汽车分类
新能源车包括五大类型:纯电动汽车BEV、混合动力电动汽车HEV、插电混动PHEV、燃料电池电动汽车FCEV、其他新能源(如超级电容器、飞轮等高效储能器)汽车等。
1、纯电汽车:纯电动汽车(Battery Electric Vehicle ,简称BEV),它是
完全由可充电电池(如锂离子电池、镍氢电池或铅酸电池)提供动力源的汽车。主要由电源、电机和电机控制器三部分组成。
1.1、电源:锂电池、镍氢电池、钠硫电池、燃料电池等
1.2、驱动电动机:永磁同步电机和交流异步电动机
1.3、电动机调速控制装置:变频调速控制技术
交流异步电动机调速方法包括3种:一是变级调速;二是变频调速;三是变转差率调速。
A、变级调速,电动机转向的改变仅需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。但是,交流异步电动机采用变级调速属于有级的调速方式,调速的机械特性不如直流电动机。
B、变频调速控制技术,可使电动汽车的制动能量回收控制更加便捷,控制电路更加简单。
C、变转差率调速方法有定子调压调速、转子串电阻调速和串级调速等,因其结构复杂,应用较少。
目前,交流调速已经成为满足各种生产工艺要求及节约电能的重要措施。在多种交流调速方法中,变频调速的应用发展最快,虽然变频器的生产成本稍高,但其调速性能和装置效率始终处于各种调速方法之首,所以,现在变频调速的应用已成为交流电动机调速的主流。
1.4、电动汽车传动装置:采用电动机无级调速控制
2、混动汽车
混合动力技术并不能够提高发动机的效率,而是通过电力系统的缓冲,能够让发动机尽量运行在效率最高的区间,甚至能够让发动机在必要的时候熄火,从而达到省油的目的。
3、插电混动汽车
4、燃料电动汽车
氢能源汽车指氢作为能源的汽车,使高纯度氢气与空气中的氧在燃料电池中反应,生成动能驱动汽车。
燃料电池的核心是电堆,电堆的核心是膜电极,膜电极包括:质子交换膜、气体扩散层、催化剂。通常阳极为氢电极、阴极为氧电极,阳极和阴极上都含有一定量的催化剂。
1.2新能源汽车电器系统识别
新能源汽车上的高压部件有动力电池、驱动电机、高压配电箱(PDU)、电动压缩机、DCDC、OBC、PTC,高压线束等。
1.1动力电池
动力电池的直接作用是为电动汽车提供动力来源的电源。
1.2高压控制盒
高压控制盒的作用是对整车高压配电进行管理,实现对各路输出分别控制,对高压安全进行管理,有过流、过压、过温保护功能,同时具备CAN通信功能,实时交换数据。
1.3电机控制器
电机控制器(MCU)是纯电动汽车驱动电机控制系统的重要组成部件,它主要起到调节电机运行状态,使其满足整车不同运行需求的部件。具体来说就是 MCU 从整车控制器VCU获得整车需求(挡位、加速、制动等指令),从动力电池获得电能,经自身逆变器调制,获得驱动电机所需电能,从而使电机的转速和转矩满足整车的要求(启动、加速、制动、减速、爬坡、能量回收等)。
1.4电机
驱动电机是把电能转换为机械能装置。
1.5、DC-DC
DCDC的作用是将输入电压转换成固定电压输出,分为:升压、降压和稳压。在纯电动汽车中,DCDC变换器可以给低压电池充电,也可以为动力转向系统、空调等辅助设备提供电能。
1.5、空调压缩机
空调压缩机是在空调制冷剂回路中起压缩驱动制冷剂的作用
1.6、车载充电机
用来给车辆缓慢充电,它将输入的交流电源转换成DC电源,然后给车辆蓄电池充电的工具。车载充电机CAN网络具备与BMS高速通信功能,在充电前和充电过程中,采集电池系统参数和单体电池的实时数据,通过高速CAN网络与车辆监控系统进行通信,上传充电器的工作状态、工作参数和故障报警信息,并接收启动或停止充电的控制命令。
1.3新能源汽车安全保护装置和断电流程
一、安全保护装置
人体接触高压电部件有被电伤的风险,为避免触电事故发生,电动汽车采用了多种保护措施,如:通过维修开关可手动切断高压直流电路;VCU在高压自锁回路断开时自动切断高压电路;高压漏电模块在高压线路漏电时传送漏电信号给BMS断开高压电路等。
二、高压断电流程
综合动力控制和驱动方面的安全考虑,对新能源汽车作业前需进行高压断电。断电必须完成下列措施:1、停电;2、挂锁;3、放电;4验电;5、悬挂标示牌;6、装设遮栏;7有监护人
2.1新能源汽车电池系统
一、动力电池结构
电动汽车动力电池无论是采用什么类型的电池,都是由很多的单个电池单元进行并、串联组成的,这样用于提高整个电池的容量和输出电压。
1.1电池结构:北汽EV160
IA5车型动力电池组由11个动力电池模组,共92个电池单元组成。电池类型是三元锂电池,每个电池单元的单体电压约为3.65V,利用92节电池单元串联后,可以形成约332V左右的总电压。
1.2电池结构:比亚迪E6
比亚迪E6动力电池组由11个动力电池模组,共96节电池单元组成。电池类型是磷酸铁锂(LiFePO4),每个电池单元的单体电压约为3.3V,利用96节电池单元串联后,可以形成约316.8V左右的总电压。11个电池模组,从A1-E分别标记为A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、D3、D4和E:A1、A2、E:每个电池模组有4个电池单元串联;B1、B2——每个电池模组有10个电池单元串联;C1、C2——每个电池模组有8个电池单元串联;D1、D2、D3、D4——每个电池模组有12个电池单元串联.
备注:E6采用LiFePO4(磷酸铁锂)电池的标称电压是3.3 V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。
1.3电池结构:吉利450
帝豪EV450动力电池包内部共95个单体电池单元组成,17个模组串联,单体电池标称电压3.65V,额定容量150AH,每个模组两个温度传感器, 每个单体电池都有一个电压采样。
1.4电池结构:荣威E50
高压电池包由5个模块组成,3个大模块(27串3并),2个小模块(6串3并),电池93个串联,共279个电芯。附加电池管理控制器、电池高压电力分配单元、电池检测模块、电池采集和均衡模块(大模块由2个采集模块;小模块由1个采集模块)、高低压插件、水冷却系统等。
1.5电池结构:混动凯美瑞/普锐斯
凯美瑞由34个电池模块组成,每个电池模块均由6个单元,每个电池单元在2个位置相连,减少内阻和提高效率。单体电池额定/公称电压 1.2 V,总额定电压244.8V,能量密度约 80 Wh/kg。
备注:普锐斯由28个电池模组组成,总额定电压201.6V
二、动力电池工作原理
动力电池组由BMS管理,BMS负责收集电池电压、电流、温度,与整车进行交互通讯,控制电压的输出和断开,并实时监控电池状态,判断电池故障。
1.1电控系统
1.2温控系统
2.2新能源汽车电机控制系统
一、基本知识
2.1 二极管
二极管具有单向导通特性,常用整流电路中。
2.2 IGBT管
A、名称:绝缘栅双极型晶体管,是MOS管和三极管的结合体,主要作用是逆变和变频,俗称电力电子装置的“CPU”。
B、特点:兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,驱动功率小而饱和压降低。呈7大特性:1、80%IGBT带阻尼二极管,且可以替代不带阻尼管使用;2、可以理解为大功率三极管和场效应管组成,但不能简单代替使用;3、检测方式可以是蜂鸣档,也可以是二极管档位;4、继承了场效应管的高阻抗和三极管的高反压的优点,耐电压、耐电流,低功耗;5、应用范围管:电流10-3300A、电压600-6500V、工作频率10-30Kh;6、可做高速开关使用;7、启动电压低3V左右,饱和导通电压较高为5-15V。
C、应用领域:非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
二、电路识读
2.3新能源汽车电机系统
三相交流电机分同步和异步,永磁同步电机是转子里面加入了永磁体、转子转速与定子磁场转速一致的电机。同步电机无论负载大小,只要不失步,转速就不会变化;异步电动机转子是闭合的线圈,转速随着负载大小变化而变化。两种电机均因三相交流电流流入产生旋转磁场而转动。
3.1电池模组故障检测与排除
蔚来ES8学习工作页
动力电池及管理系统常见故障有:电压故障、温度故障、充电故障、绝缘故障、通讯故障、SOC异常故障、电流故障。请根据图片提示完成作业。
一、写出检查蔚来ES8电池模组电压异常和单体电池电压异常的检测方法,并记录检测结果。
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二、写出检查蔚来ES8电池模组温度过高或过低的检测方法,并记录检测结果。
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三、写出检查蔚来ES8充电故障的检测方法,并记录检测结果。
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四、写出检查蔚来ES8绝缘故障的检测方法,并记录检测结果。
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五、写出检查蔚来ES8通讯故障的检测方法,并记录检测结果。
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六、写出检查蔚来ES8 SOC异常故障的检测方法,并记录检测结果。
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七、写出检查蔚来ES8电流故障的检测方法,并记录检测结果。
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未完待续
标签: #驱动电机控制系统的组成及功能