新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修教案課程信息課程名稱《新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修》授課專業(yè)新能源汽車技術(shù)課程類型必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（√）；選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）授課方式講授（）；實踐課（）；其它（√）考核方式考試（）；考查（√）課程教學(xué)總學(xué)時數(shù)32學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分學(xué)時分配理論課32時，實踐課教材名稱新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修［M］作者劉祖其王躍進出版社西安電子科技大學(xué)出版社書號978-7-5606-6545-0/U出版時間2022.08班級課程名稱新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修授課教師授課課時2學(xué)習(xí)課題新能源汽車知識教學(xué)基本要求（１）了解新能源汽車的概念和我國新能源汽車的發(fā)展?fàn)顩r；（２）掌握新能源汽車的類型及技術(shù)特點，會利用相關(guān)文獻檢索國內(nèi)外新能源汽車知識；（３）了解國內(nèi)外主要新能源汽車廠商和品牌；（４）了解新能源汽車的發(fā)展趨勢。（5）了解純電動汽車的工作原理和主要特點；（6）掌握純電動汽車的主要部件名稱、功能和安裝位置；（7）掌握純電動汽車的基本操作方法。（8）了解純電動汽車動力電池及其性能指標(biāo)；（9）掌握純電動汽車的動力電池工作要求及結(jié)構(gòu)；（10）掌握純電動汽車蓄電池的種類及特點；（11）了解動力電池管理系統(tǒng)的工作原理。教學(xué)重點、難點了解純電動汽車的工作原理和主要特點；掌握純電動汽車的基本操作方法；掌握純電動汽車蓄電池的種類及特點；了解動力電池管理系統(tǒng)的工作原理。教學(xué)方法、手段案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——歸納總結(jié)參考案例來自教材、相關(guān)參考書教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案授課提綱及重難點分析教學(xué)方法設(shè)計時間分配及旁注第1章新能源汽車知識1.1新能源汽車發(fā)展概述1.1.1新能源汽車的發(fā)展背景2012年7月9日，由國務(wù)院發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》正式明確了我國節(jié)能與新能源汽車發(fā)展的技術(shù)路線和主要目標(biāo)：以純電驅(qū)動為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向重點推進純電動汽車和插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化推廣普及非插電式混合動力汽車、節(jié)能內(nèi)燃機汽車提升我國汽車產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平2020年11月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》，要求深入實施發(fā)展新能源汽車國家戰(zhàn)略，推動中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)汽車強國。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2019年全年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成124.2萬輛和120.6萬輛；2020年全年我國新能源汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量136萬輛。據(jù)2021年12月10日中央電視臺新聞報道：2021年1～11月我國新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到302.3萬輛。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會2022年1月19日統(tǒng)計數(shù)據(jù)：2021年我國新能源汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到354.5萬輛和352.1萬輛，同比增長均為1.6倍。1.1.2新能源汽車的概念新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、技術(shù)原理先進的汽車。２０１７年１月６日工業(yè)和信息化部（簡稱工信部）發(fā)布的第３９號部令《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》第三條對新能源汽車進行了定義：采用新型動力系統(tǒng)，完全或主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等。1.1.3新能源汽車的分類及特點新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車、氫發(fā)動機汽車、超級電容汽車、燃?xì)馄嚒⒋碱惷杨惾剂掀嚒⑻柲芷嚒⑸锊裼推嚨取Ｔ谖覈履茉雌囍饕侵讣冸妱悠嚒⒃龀淌诫妱悠嚒⒉咫娛交旌蟿恿ζ嚭腿剂想姵仉妱悠嚨取Ｐ履茉雌嚥考植紙D如圖１１所示。新能源汽車結(jié)構(gòu)圖如圖１２所示。１混合動力汽車混合動力汽車是指油電混合動力汽車（ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ，ＨＥＶ），即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機（柴油機或汽油機）和電動機作為動力源，也有的發(fā)動機經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長、動力性能好的優(yōu)點，又具備電動機無污染、低噪聲的特性，二者取長補短，可使汽車的熱效率提高１０％以上，廢氣排放改善３０％以上。１）混合動力汽車的分類２）混合動力汽車的特點２純電動汽車純電動汽車是采用電力驅(qū)動的汽車，是用可充電蓄電池或其他能量儲存裝置為動力源，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)和國家標(biāo)準(zhǔn)各項要求的車輛。純電動汽車不需要其他能量，如汽油、柴油等，其電力可以通過多種路徑獲得能源，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，可解除人們對石油資源日見枯竭的擔(dān)心。純電動汽車可以通過家用電源（普通插座）、專用充電樁或者特定的充電場所進行充電，還可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，滿足日常的行駛需求，大大提高其經(jīng)濟效益。純電動汽車的構(gòu)造如圖１６所示。３燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車是一種不燒燃料而直接以電化學(xué)反應(yīng)方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽揽侩姍C驅(qū)動的汽車。燃料電池電動汽車如圖１７所示。４氫發(fā)動機汽車氫發(fā)動機汽車是以氫氣為動力的汽車。與普通汽車相比，氫發(fā)動機汽車具有明顯的優(yōu)７勢。氫氣在燃燒的過程中，只排出水蒸氣而不是二氧化碳等污染性廢氣，既可以無限循環(huán)，又不會污染環(huán)境；它的燃料效率非常高，可以將氫能的６０％～８０％轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動能，而普通汽車的轉(zhuǎn)化率僅為２５％～３０％。氫發(fā)動機如圖１８所示。寶馬７系氫發(fā)動機汽車如圖１９所示。５超級電容汽車超級電容汽車的外觀與普通無軌電車相似，只是車頂部沒有兩根“辮子”。電車底部裝了一種超級電容，車輛進站后的上下客間隙，車頂充電設(shè)備隨即自動升起，搭到充電站的電纜上，通過２００Ａ的電流完成充電。國產(chǎn)超級電容客車如圖１-１１所示。6其他新能源汽車１）燃?xì)馄嚕玻┮掖计嚕常┘状计嚕矗┨柲芷?.1.4國內(nèi)外主要新能源汽車簡介１國內(nèi)外新能源汽車部分代表車型國內(nèi)外新能源汽車部分代表車型如表１-１所示。２新能源車型分類新能源車型有純電動車型、油電混合動力車型、插電式油電混合動力車型、增程式電動車型、ＣＮＧ雙料車型。1.1.5我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國對環(huán)境保護政策的加強，我國越來越重視新能源汽車的發(fā)展，由于科技和產(chǎn)業(yè)變革，新能源汽車已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的中堅力量，新能源汽車行業(yè)也迎來了前所未有的發(fā)展機遇，正從萌芽期向成長期邁進，其保有量在５年間增長了９倍多。２０２０年１１月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（２０２１—２０３５年）》，要求深入實施發(fā)展新能源汽車國家戰(zhàn)略，推動中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展，加快建設(shè)汽車強國。目前國內(nèi)新能源汽車行業(yè)的上市企業(yè)有比亞迪股份有限公司、浙江吉利控股集團有限公司、上海汽車集團股份有限公司、廣州汽車集團股份有限公司、北汽藍(lán)谷新能源科技股份有限公司、中國長安汽車集團股份有限公司等。1.新能源汽車行業(yè)的分類新能源汽車采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置）。表1-2中列出了五種新能源汽車的特點、優(yōu)勢、劣勢。2.新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1）續(xù)航里程2012年5月18日上午9時，在四川新紀(jì)元公司廠區(qū)舉行了“四川造”電動汽車試驗運營啟動儀式。在活動起航現(xiàn)場，一臺改裝后的純電動汽車，攜帶重量符合國家工信部標(biāo)準(zhǔn)（電池質(zhì)量占整車比重的25％以下）的新型鋰電池，通過三電動力總成創(chuàng)新集成，一次充電工況可運行1000kｍ以上。該車運行時間從5月18日上午9點31分開始，5月19日凌晨3點17分結(jié)束，歷時17小時46分鐘，合計工況運營1011km，耗電85kＷ·ｈ，挑戰(zhàn)工況運營1000kｍ成功。本次測試完美書寫了“長續(xù)航”“電池壽命長”“安全性能優(yōu)”“系統(tǒng)集成強”“中國芯”的技術(shù)風(fēng)采。純電動汽車?yán)m(xù)航里程提升現(xiàn)場會如圖1-16所示。2）電池在新能源汽車的成本中，電池成本通常要占到40％左右，再加上占10％左右的電機和10％左右的電控成本，“三電”共占電動汽車成本的60％左右，如圖1-17所示。因此，提升電池技術(shù)對新能源汽車來說非常重要。3）電機基本完成國產(chǎn)化目前我國新能源汽車的電機基本完成了國產(chǎn)替代，且集成化程度越來越高。電機驅(qū)動系統(tǒng)是新能源汽車三大核心部件之一，是新能源汽車車輛行駛中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動特性決定了汽車行駛的主要性能指標(biāo)。電動汽車的整個驅(qū)動系統(tǒng)包括電動機驅(qū)動系統(tǒng)與機械傳動機構(gòu)兩個部分。電動機驅(qū)動系統(tǒng)主要由電機、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構(gòu)成。新能源汽車的電機通過從電池中獲取有限的能量產(chǎn)生動作，所以要求其在各種環(huán)境下的效率都要很高，在性能上要比一般工業(yè)用的電機更加嚴(yán)格。電動汽車專用的電機需要滿足高速化、小型輕量化、高效性（一次充電后的續(xù)駛里程長）、低速大轉(zhuǎn)矩情況下大范圍內(nèi)的恒定輸出特性、壽命長以及高可靠性、低噪聲和成本低廉等性能。未來新能源汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)將朝著小型輕量化、高效性、更出色的轉(zhuǎn)矩特性、使用壽命長、可靠性高、電機控制器實現(xiàn)數(shù)字化、控制精度高、噪聲低、價格低廉的方向發(fā)展。4）電控系統(tǒng)核心模塊IGBT電控系統(tǒng)核心模塊采用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）。從功能上來說，IGBT就是一個電路開關(guān)，優(yōu)點就是用電壓控制，飽和壓降小、耐壓高，可在幾十到幾百伏量級電壓、幾十到幾百安量級電流的強電上應(yīng)用。新能源汽車電控系統(tǒng)包括三部分，分別是整車控制器、電機控制器和電池控制器。其中新能源整車控制器和電池控制器相對成熟，電機控制器相對落后，主要是因為核心部件IGBT國內(nèi)能生產(chǎn)的企業(yè)只有中車時代和比亞迪兩家，90%以上依靠進口。IGBT模塊成本占據(jù)電控系統(tǒng)成本的40%以上，如果加上充電系統(tǒng)中的IGBT，則成本占比更高。IGBT模塊主要包括母排電極、鍵合引線、芯片、焊層、襯板和基板幾大部分，各個部分之間采用的連接技術(shù)構(gòu)成了IGBT模塊封裝的關(guān)鍵技術(shù)。5）智能網(wǎng)聯(lián)智能網(wǎng)聯(lián)汽車是車聯(lián)網(wǎng)與智能車的有機結(jié)合，是搭載先進的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享，實現(xiàn)安全、舒適、節(jié)能、高效行駛，并最終替代人來操作的新一代汽車，它將改變駕駛員的主導(dǎo)地位。智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)了車內(nèi)網(wǎng)、車外網(wǎng)、車際網(wǎng)的無縫連接，具備信息共享、復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策等功能，是AI、信息通信、大數(shù)據(jù)、云計算等戰(zhàn)略性高新技術(shù)的支撐點和戰(zhàn)略制高點。2021年7月13日，中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會發(fā)布了《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告（2021）》，在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，2020年智能網(wǎng)聯(lián)汽車的銷量超過了303萬輛，同比增長了107％。車聯(lián)網(wǎng)為汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級提供了驅(qū)動力，已被提到國家戰(zhàn)略的高度，我國車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)已經(jīng)基本完成。現(xiàn)在大部分汽車品牌都在向智能網(wǎng)聯(lián)發(fā)展，如大眾、雪佛蘭、起亞、福特、本田、別克、飛思卡爾等。國家非常重視發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車，2021年7月27日，工信部、公安部、交通運輸部印發(fā)了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試與示范應(yīng)用管理規(guī)范（試行）》的通知。6）充電樁充電樁是新能源汽車行業(yè)發(fā)展的基石，隨著電動車的不斷放量，充電樁作為配套設(shè)施必須跟上。2021年9月10日，中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟發(fā)布8月充電樁運營數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示，2021年8月比2021年7月公共充電樁增加了3.44萬臺，8月同比增長了66.4％。1.1.6新能源汽車的發(fā)展趨勢綜上所述，由于新能源汽車的發(fā)展受到諸多現(xiàn)實因素和技術(shù)要求的限制，以目前的技術(shù)條件來看，想要實現(xiàn)新能源汽車的全方位大發(fā)展，還有待新的突破。當(dāng)前普遍認(rèn)為，汽車工業(yè)的發(fā)展主要集中在純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車三類新能源汽車上，所有新能源汽車都要向輕量化和智能化方向發(fā)展。１三類新能源汽車的發(fā)展趨勢１）純電動汽車由于電池技術(shù)的原因，純電動汽車微型化已成為其發(fā)展的一個趨勢。以高性能的鎳氫、鎳鎘電池和鋰電池為代表的新一代電池為純電動汽車的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。目前，純電動汽車的發(fā)展雖然已經(jīng)取得很好的效果，部分車型充滿一次電能行駛400~500ｋｍ，但是在偏僻地方依然無法保證，因為充電樁很少、甚至沒有。此外仍存在不少問題，諸如電池容量、驅(qū)動電機、快速充電、二次污染等方面。目前世界各國研究機構(gòu)和企業(yè)都在加緊進行電池的研究，努力實現(xiàn)電動汽車充滿一次電可行駛1000ｋｍ的目標(biāo)。2）混合動力汽車目前世界各大汽車公司無不涉足電動汽車領(lǐng)域，但是由于技術(shù)和經(jīng)濟上存在的各種困難，純電動汽車還有相當(dāng)長的路要走才有可能實現(xiàn)商品化；而混合動力汽車技術(shù)相對比較成熟，由于采用了機電耦合技術(shù)和智能化的整車控制策略，因此實現(xiàn)了整車的高性能，解決了低能耗和低排放等問題。3）燃料電池汽車氫燃料電池汽車相比較于其他幾類新能源汽車來說，是技術(shù)難度最大的一種。氫燃料電池汽車雖較早被投入研發(fā)，但目前為止進展不大。氫燃料電池以氫為能量來源，通過電子的得失產(chǎn)生電力來驅(qū)動電機。目前此項技術(shù)仍然處在研發(fā)或者測試階段，無真正意義的產(chǎn)品問世，所以它的未來之路需要繼續(xù)探索。但是，若氫燃料電池汽車在技術(shù)上一旦獲得質(zhì)的突破，它將是未來新能源電動汽車中最為搶手的。2輕量化目前新能源汽車動力電池外殼用材種類眾多，既有鋼、鐵、鋁合金等金屬材料，也有塑料、碳纖維等非金屬材料，其中鋼材在汽車中的應(yīng)用比例仍然達(dá)到50％以上。國內(nèi)外輕量化的研究主要是對新能源汽車進行輕量化方面的研究和設(shè)計，世界的統(tǒng)一觀點為輕量化是解決當(dāng)前汽車節(jié)能減排的最有效措施，也是當(dāng)前汽車工業(yè)追求可持續(xù)發(fā)展的趨勢。汽車的整體質(zhì)量減10％，汽車的油耗也會減少6％～8％，同時也會減少二氧化碳和其他氮化物等有害物質(zhì)的排放。新能源汽車的輕量化可以保證提升自身的動力性，來解決自己的續(xù)航問題，也可以平衡自身的輕量化材料成本。新能源汽車動力電池托盤以前多采用鋼材制造，如今以鋁合金型材為主。鋁合金型材的密度為2.7g／cm3，無論在收縮還是焊接等方面，鋁合金材質(zhì)優(yōu)勢明顯。而鎂合金的密度為1.8g／cm3，碳纖維是1.5g／cm3，用這些材料制造電池托盤可實現(xiàn)大幅減重。非金屬材料在這個領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用優(yōu)勢。非金屬材料在電機上也有廣泛的應(yīng)用，比如聚苯硫醚具有強度高、耐高溫、高阻燃、耐腐蝕的性能，可以代替部分金屬來制造新能源汽車的關(guān)鍵零部件，同時在智能網(wǎng)聯(lián)領(lǐng)域，也可用于傳感器、控制器、執(zhí)行器，以及攝像頭、雷達(dá)等。3智能化新能源汽車智能化包括自動循跡系統(tǒng)、主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和主動防撞系統(tǒng)三部分。1.2新能源汽車的結(jié)構(gòu)、工作原理和基本操作1.2.1純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)及工作原理１基本結(jié)構(gòu)純電動汽車（ElectricVehicle,EV）是完全由車載可充電電池（如鉛酸電池、鎳氫電池或鋰離子電池）為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通安全法規(guī)各項要求的車輛。純電動汽車主要由動力驅(qū)動子系統(tǒng)、能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)等部分組成。純電動汽車基本結(jié)構(gòu)如圖1-18所示。1）動力驅(qū)動子系統(tǒng)動力驅(qū)動子系統(tǒng)包括整車控制器、電機控制器、驅(qū)動電機、機械傳動裝置和車輪等。其作用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池，這稱為再生制動。2）能源子系統(tǒng)能源子系統(tǒng)包括高壓動力電池、低壓蓄電池、電池管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)等。其作用是向電動機提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。3）輔助控制子系統(tǒng)輔助控制子系統(tǒng)包括輔助動力源、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)等部件。其作用是借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性和乘員的舒適性。4）其他部件新能源汽車還包括電動機、發(fā)電機、傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、蓄電池等其他部件。１工作原理純電動汽車以電動機代替燃油機，由電機驅(qū)動，沒有自動變速箱。相對于自動變速箱，電機結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、運行可靠。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機能把高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速限制在一個比較窄的范圍內(nèi)，這是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車需要龐大而復(fù)雜的變速機構(gòu)的原因；而電動機可以在相當(dāng)寬廣的速度范圍內(nèi)高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在純電動汽車行駛過程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪聲低。與混合動力汽車相比，純電動汽車使用單一電能源，電控系統(tǒng)大大減少了汽車內(nèi)部機械傳動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更簡化，也降低了機械部件摩擦導(dǎo)致的能量損耗及噪聲，節(jié)省了汽車內(nèi)部空間、重量。電動汽車和燃油式汽車的主要區(qū)別就在于前者有驅(qū)動電機、調(diào)速控制器、動力電池、車載充電器這四個部件，而且電動汽車的啟動速度取決于驅(qū)動電機的功率和性能。純電動汽車的組成和工作示意圖如圖1-26所示。根據(jù)從制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器的通斷。功率轉(zhuǎn)換器通斷示意圖如圖1-27所示。輔助動力源供給系統(tǒng)為動力轉(zhuǎn)向、溫度控制單元、制動及其他輔助裝置提供動力。除了從制動踏板和加速踏板給電動汽車輸入信號外，方向盤輸入也是一個很重要的輸入信號，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)方向盤的角位置來控制汽車靈活地轉(zhuǎn)向。汽車方向盤如圖1-28所示。1.2.2吉利帝豪EV450純電動汽車的基本操作吉利帝豪EV450純電動汽車使用容量為52kWh的三元鋰電池。該電池具有ITCS2.0智能溫控管理系統(tǒng)，可保證車輛在-30～60℃的環(huán)境下正常工作。在快充模式下，電池電量從30%充到80％只需0.5ｈ；而在慢充（交流）模式下，充滿電則需要9h。吉利帝豪RV450純電動汽車在綜合工況下的續(xù)航里程可達(dá)到400km；在60km/h等速情況下，續(xù)航里程將超過450km，最高可達(dá)480km。吉利帝豪RV450車型如圖1-29所示。1.外觀和銘牌參數(shù)吉利帝豪EV450純電動汽車的外觀和銘牌如圖1-30所示。汽車左前門上有“EV450”標(biāo)志，其中“EV”表示純電動汽車，“450”表示該車一次充滿電可續(xù)航450kｍ，標(biāo)志中的藍(lán)色車牌表示新能源汽車。吉利帝豪EV450純電動汽車的銘牌上顯示了車輛的基本信息，包含車輛VIN碼（LB378Y4W9JA170542）、車輛年款（2018年2月）、整車最大總質(zhì)量1970kg、驅(qū)動電機型號TZ220XS503、峰值功率120kW、動力電池額定電壓346V、額定容量150Ah等信息。2.基本操作（１）啟動前先進行安全檢查，注意車輛前后有無障礙物，確定車身沒有連接充電線，前機艙和后備箱蓋關(guān)閉可靠。（２）使用智能鑰匙開鎖后須隨身攜帶鑰匙進入車內(nèi)，并觀察儀表顯示有無異常。（３）啟動操作：踩下制動踏板，按下“ENGINESTART/STOP”啟停開關(guān)（置于方向盤下方的面板上），觀察儀表顯示，若出現(xiàn)“READY”，則表明上電啟動成功，如圖1-31所示。（４）行駛操作：檢查車輛前后無障礙及安全隱患，觀察儀表顯示無異常，然后將換擋手柄置于Ｄ或Ｒ擋，如圖1-32所示，松開電子手剎，輕踩加速踏板，車輛開始向前或后移動。（５）停車熄火：需要停車熄火時，踩下制動踏板，待車輛停穩(wěn)后，換擋桿置于Ｐ擋，按下手剎按鈕，關(guān)閉車窗、車燈及其他電氣設(shè)備，按下“ENGINESTART/STOP”啟停開關(guān)，待儀表上的“READY”消失，車輛即為熄火（下電）狀態(tài)。1.2.3我國新能源汽車國家標(biāo)準(zhǔn)1988年，全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會成立了電動車輛標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，正式開始研究制定我國新能源汽車標(biāo)準(zhǔn)。截至2007年，該委員會已制定并發(fā)布了新能源汽車相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共計42項，形成了整車、動力電池、驅(qū)動電機等相關(guān)檢測評價和產(chǎn)品認(rèn)證能力。這些標(biāo)準(zhǔn)也是新能源汽車修檢的技術(shù)依據(jù)；分別于2011年、2015年、2016年、2017年、2021年又相繼推出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國正在使用的純電動汽車國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如表1-3所示（見本書P26），電動汽車儀表表盤顯示符號標(biāo)志及其含義如表1-4所示（見本書P26-27）。約70min1.3動力電池及電池管理系統(tǒng)1.3.1動力電池主要性能指標(biāo)電動汽車上的動力電池主要是化學(xué)電池，即利用化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的電池，可以分為原電池、蓄電池和燃料電池；物理電池一般作為輔助電源使用，如超級電容器等。動力電池是電動汽車的儲能裝置，要評定動力電池的實際效應(yīng)，主要是看其性能指標(biāo)。動力電池的性能指標(biāo)主要有電壓、容量、內(nèi)阻、能量、功率、輸出效率、自放電率、放電倍率、使用壽命等，根據(jù)動力電池種類不同，其性能指標(biāo)也有差異。電池電壓分為端電壓、額定電壓、開路電壓、工作電壓、充電終止電壓和放電終止電壓等。1.3.2電動汽車對動力電池的工作要求動力電池是電動汽車的主要能量載體和動力來源，也是電動汽車整車成本的主要組成部分。在電動汽車上普遍使用的電池主要有鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池等。1.純電動汽車電池的工作要求純電動汽車行駛完全依賴電池的能量，電池容量越大，可以實現(xiàn)的續(xù)駛里程就越長，但電池的體積、重量也越大。純電動汽車要根據(jù)道路情況和行駛工況的不同來選配電池，具體要求歸納如下：（１）電池組要有足夠的能量和容量，以保證典型的連續(xù)放電不超過1C（C為電池額定容量，單位為A·h），典型峰值放電一般不超過3C。（２）電池的放電要能實現(xiàn)深度放電（如80％）而不影響其壽命，在必要時能實現(xiàn)滿負(fù)荷放電甚至全負(fù)荷放電。（３）需要安裝電池管理系統(tǒng)和熱管理系統(tǒng)，能顯示電池組的剩余電量和實現(xiàn)溫度控制。（４）由于動力電池組體積和質(zhì)量大，電池箱的設(shè)計、電池的空間布置和安裝問題都需要認(rèn)真研究。2.混合動力汽車對電池的工作要求與純電動汽車相比，混合動力汽車對電池的容量要求有所降低，但要求為整車實時提供足夠的瞬時功率，盡可能提供大電流。由于混合動力汽車構(gòu)型的不同，串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力汽車對電池的要求也有差別。（１）串聯(lián)式混合動力汽車完全由電機驅(qū)動，發(fā)動機、發(fā)電機總成與電池組一起為電機提供需要的電能，對電池的要求與純電動汽車相似，容量可以小一些。（２）并聯(lián)式混合動力汽車發(fā)動機和電機都可直接為車輪提供驅(qū)動力，整車的功率需求可以由不同的動力組合來滿足。動力電池的容量可以小，但是電池組瞬時提供的功率要滿足汽車加速或爬坡要求，電池的最大放電電流有時可能高達(dá)20C以上。3.插電式混合動力汽車（PHEV）對電池的工作要求PHEV對動力電池的要求兼顧了純電動和混合動力兩種模式。PHEV在設(shè)計上既要實現(xiàn)在城市里以純電動汽車模式行駛，又能實現(xiàn)在高速公路上以混合動力模式行駛。如本田的ClarityPHEV純電駕駛最高時速達(dá)到160km/h，系統(tǒng)綜合續(xù)航里程超過800km。又如2021年5月25日，賽力斯官方宣布，賽力斯華為智選SF5于5月29正式開啟交付，即賽力斯SF5華為智選高性能電驅(qū)轎跑SUV。該系統(tǒng)綜合續(xù)航里程可達(dá)到1000km。1.3.3動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理１.動力電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新能源汽車的車載電源系統(tǒng)主要由動力電池系統(tǒng)（動力電池模組、電池管理系統(tǒng)、動力電池箱、輔助元器件）和輔助動力源組成。動力電池模組由多個電池模塊或單體電芯串聯(lián)組成；電池管理系統(tǒng)是整個動力電池系統(tǒng)的神經(jīng)中樞；動力電池箱用來放置動力電池模組；輔助元器件主要包括動力電池系統(tǒng)內(nèi)部的電子電器元件，如熔斷器、繼電器、分流器、接插件、緊急開關(guān)、煙霧傳感器、維修開關(guān)以及電子電器元件以外的輔助元器件，如密封條、絕緣材料等。輔助動力源是供給新能源汽車其他各種輔助裝置所需能源的動力電源，一般為12V或24V的直流低壓電源，其作用是給動力轉(zhuǎn)向、制動力調(diào)節(jié)控制、照明、電動窗門等各種輔助裝置提供所需的能源。電池單體是構(gòu)成動力電池模塊的最小單元，一般由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及外殼等構(gòu)成，實現(xiàn)電能與化學(xué)能之間的直接轉(zhuǎn)換。電池模塊是一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合的額定電壓與電池單體的額定電壓相等，是電池單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來的最小分組，可作為一個單元替換。動力電池系統(tǒng)則是由多個電池模塊或單體電芯串聯(lián)組成的一個組合體。2.動力電池系統(tǒng)的工作原理動力電池系統(tǒng)使用可靠的高壓接插件與高壓控制盒相連，輸出的直流電由電動機控制器轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗝}沖高壓電，驅(qū)動電動機工作；系統(tǒng)內(nèi)的BMS實時采集各電芯的電壓、各傳感器的溫度值、電池系統(tǒng)的總電壓值和總電流值等數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控動力電池的工作狀態(tài)，并通過CAN線與ECU或充電機進行通信，對動力電池系統(tǒng)充放電等進行綜合管理。動力電池系統(tǒng)放置在一個密封并且屏蔽的動力電池箱內(nèi)。1.3.4電動汽車蓄電池的種類及特點目前，在電動汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池，如豐田和本田電動汽車使用鎳氫電池，日產(chǎn)電動汽車使用鋰離子電池，克萊斯勒電動汽車使用鉛酸電池。蓄電池以“電”的漢語餅音“Ｄ”表示，閥控式密封鉛酸蓄電池以“Ｍ”表示，免維護鉛酸蓄電池以“Ｗ”表示。如6DM55，表示單體電池為６只、額定容量為55Ah的電動車輛用閥控式密封鉛酸蓄電池。１鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池是指正極活性物質(zhì)使用二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)使用海綿狀鉛，并以硫酸溶液為電解液的蓄電池。鉛酸蓄電池主要用在低速電動汽車上。2.鋰離子電池鋰離子電池與其他蓄電池比較，具有電壓高、質(zhì)量能量密度高、充放電壽命長、無記憶效應(yīng)、無污染、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬、安全可靠和能夠制造成任意形狀等優(yōu)點。相比于鎳氫電池，新能源汽車采用鋰離子電池，可使電池組的質(zhì)量下降40%~50%，體積減小20%~30%，能源效率也有一定程度的提高。所以鋰離子電池是當(dāng)今各國能量存儲技術(shù)研究的熱點，成為新能源汽車動力電池的首選，其應(yīng)用主要集中在大容量、長壽命和安全性三個方面。3.鎳氫電池鎳氫電池具有高比能量、高功率、適合大電流放電、可循環(huán)充放電、無污染、耐過充過放、無記憶效應(yīng)、使用溫度范圍寬、安全可靠等特點，被譽為“綠色電源”。鎳氫電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型電池。它的正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由貯氫合金制成，是一種堿性蓄電池。目前鎳氫電池主要應(yīng)用于混合電動汽車。大功率的鎳氫電池也使用在純電動汽車中，有的使用了特別的充放電程序，使電池充放電壽命足夠車輛使用十年。4.汽車蓄電池的組成汽車蓄電池主要包含以下幾個基本組成部分：（１）電極（Plate）：它是蓄電池的核心部分，它由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架組成。活性物質(zhì)是指正極（PositivePlate）、負(fù)極（NegativePlate）中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)電源產(chǎn)生電能的源泉，也是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。（２）電解質(zhì)（Electrolyte）：蓄電池的主要組成之一，在電池內(nèi)部擔(dān)負(fù)著傳遞正負(fù)極之間電荷的作用。（３）隔膜（Spacer）：也叫隔離物，位于蓄電池的正負(fù)極之間，作用是防止正負(fù)極活性物質(zhì)直接接觸，造成電池內(nèi)部短路。（４）外殼（Container）：它是電池的容器，對于電池外殼要求有良好的機械強度、耐震動、耐沖擊、耐高低溫的變化及耐電解液的腐蝕。5.汽車蓄電池的充放電過程（1）蓄電池充電過程（2）蓄電池放電過程1.3.5電池管理系統(tǒng)（BMS）1.電池管理系統(tǒng)（BMS）概述汽車蓄電池系統(tǒng)是用來給電動汽車的驅(qū)動提供能量的一種能量儲存裝置，由一個或多個電池包以及電池管理（控制）系統(tǒng)組成。作為電動汽車的動力來源或動力來源之一，動力蓄電池系統(tǒng)通常由電芯（Cell）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、冷卻系統(tǒng)（CoolingSystem）、線束（Harness）、外殼（Housing）、結(jié)構(gòu)件（StructuralParts）等相關(guān)組件構(gòu)成。電池管理系統(tǒng)（BMS）是電池保護和管理的核心部件，在汽車蓄電池系統(tǒng)中，它的作用就相當(dāng)于人的大腦。它不僅要保證電池安全可靠地使用，而且要充分發(fā)揮電池的能力和延長使用壽命，作為電池和整車控制器以及駕駛者溝通的橋梁，通過控制接觸器控制動力電池組的充放電，并通過CAN線與VCU上報動力電池系統(tǒng)的基本參數(shù)及故障信息。電池管理系統(tǒng)（BMS）的主要工作過程可簡單歸納為：數(shù)據(jù)采集電路首先采集電池狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，再由電子控制單元（ECU）進行數(shù)據(jù)處理和分析，然后根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)功能模塊發(fā)出控制指令，并向外界傳遞信息，如圖1-38所示。2.電池管理系統(tǒng)（BMS）的組成電池管理系統(tǒng)（BMS）一般包括電池管理子系統(tǒng)、電壓平衡控制子系統(tǒng)、熱管理子系統(tǒng)和安全防護子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)展開圖如圖1-39所示。3.電池管理系統(tǒng)（BMS）的功能4.電池管理系統(tǒng)的要求QC/T897—2011《電動汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件》中規(guī)定了電池管理系統(tǒng)的一般要求和技術(shù)要求。1.3.6動力電池的故障檢測動力電池高壓母線連接出現(xiàn)故障，此故障的報出系統(tǒng)BMS檢測不到高低壓互鎖信號所致，所以排查步驟如下：（１）用萬用表測量線束端的12V是否導(dǎo)通，若導(dǎo)通則進入下一步；（２）檢查MSD是否松動，重新插拔后若問題依然存在，則進入下一步；（３）插拔高壓線束，看是否存在接觸不良問題，若問題依然存在，則需聯(lián)系電池工程師專業(yè)人員進行檢測維修。根據(jù)統(tǒng)計，此故障除了軟件的誤報之外，MSD沒插到位引起的故障占到70％，高壓線束端問題占到20％，電池內(nèi)部線束連接出現(xiàn)問題的概率很小。故障說明：無論電池自身還是電池外電路的高壓回路上存在絕緣故障，電池都會上報，直接導(dǎo)致高壓斷開，在排查時要先斷開動力電池，然后用搖表依次測量各部件的絕緣值。優(yōu)先排查流程：高壓盒→電機控制器→空調(diào)壓縮機→PTC。約80min教師總結(jié)2．課后練習(xí)題約30鐘新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修教案課程信息課程名稱《新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修》授課專業(yè)新能源汽車技術(shù)課程類型必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（√）；選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）授課方式講授（）；實踐課（）；其它（√）考核方式考試（）；考查（√）課程教學(xué)總學(xué)時數(shù)32學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分學(xué)時分配理論課32時，實踐課教材名稱新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修［M］作者劉祖其王躍進出版社西安電子科技大學(xué)出版社書號出版時間2022.08班級課程名稱新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修授課教師授課課時2學(xué)習(xí)課題新能源汽車檢修的高壓安全防護教學(xué)基本要求（１）熟悉新能源汽車的高壓電特性及其危害性；（２）熟悉電動汽車高壓部件的名稱、車上安裝位置；（３）掌握純電動汽車維護的安裝操作要求。（4）掌握電動汽車維護保養(yǎng)常規(guī)設(shè)備的使用和維護方法；（5）掌握電動汽車維護保養(yǎng)檢測設(shè)備的使用和維護方法。教學(xué)重點、難點掌握純電動汽車維護的安裝操作要求；掌握電動汽車維護保養(yǎng)常規(guī)設(shè)備的使用和維護方法；掌握電動汽車維護保養(yǎng)檢測設(shè)備的使用和維護方法。教學(xué)方法、手段案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——歸納總結(jié)參考案例來自教材、相關(guān)參考書教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案授課提綱及重難點分析教學(xué)方法設(shè)計時間分配及旁注2.1新能源汽車高壓電的危害與防護2.1.1高壓電對檢修人員的危害1、電壓等級劃分電壓等級一般劃分為以下五類：（１）安全電壓（通常36V以下）：我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定常用安全電壓為42V、36V、24V、12V、6V五種。（２）低壓（又分220V和380V）：對地電壓在1000V以下。（３）高壓（10~220kV）：1000V以上的電力輸變電電壓。（４）超高壓：300~750kV。（５）特高壓：交流1000kV以上，直流800kV以上。2、新能源汽車的安全電壓安全電壓是指不會使人直接致死或致殘的電壓。國家市場監(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2020年5月12日發(fā)布了《電動汽車安全要求GB18384-2020》，自2021年1月1日起施行。根據(jù)最大工作電壓，將電氣元件或電路分為A級和B級，A級為安全電壓等級，B級對人體會產(chǎn)生傷害，如表2-1所示。對于相互傳導(dǎo)連接的Ａ級電壓電路和Ｂ級電壓電路，若電路中直流帶電部件的一極與電平臺相連，且其他任一帶電部分與這一極的最大電壓值不大于30V（交流電有效值）且不大于60V（直流電），則該傳導(dǎo)連接電路不完全屬于Ｂ級電壓電路，只有以Ｂ級電壓運行的部分才被認(rèn)定為Ｂ級電壓電路。3、新能源汽車電壓類型純電動汽車和混動汽車的高壓系統(tǒng)均同時具有直流高壓和交流高壓兩種電壓類型。大多數(shù)電動汽車為便于與市電電壓相接，逆變器與驅(qū)動電動機之間的電壓多為300~350V，比亞迪新能源汽車為600V。電動汽車有高壓電，這是相對安全電壓來說的。新能源汽車的充電電壓為220V交流電，因此，電動汽車在維修前要切斷高壓電源。4、高壓電的危害在電網(wǎng)中，一直認(rèn)為36V是一個人體安全電壓。實際上在高電壓的新能源汽車中，這個電壓值并不是科學(xué)的。因人體的電阻值存在個體的差異性，人所處的工作環(huán)境也會導(dǎo)致人體的電阻值發(fā)生變化，在潮濕的夏天和干燥的冬天，人體表現(xiàn)的電阻值就不一樣，環(huán)境越潮濕，人體的電阻值就會越小。需要注意的是每個人對電流流過身體的反應(yīng)也不一樣，有一部分人可能能夠承受較大的電流。１）電擊傷２）電燒傷３）電化學(xué)傷害４）人體安全電壓2.1.2新能源汽車高壓電標(biāo)識及高壓部件識別1、新能源汽車高壓電標(biāo)識新能源汽車的電壓從200V到600V不等，甚至高達(dá)800V。新能源汽車上與橙色線束連接的部件就是高壓部件，主要有動力電池組、驅(qū)動電機、電機控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、高壓配電箱、電動空調(diào)、PTC加熱器、車載充電系統(tǒng)、非車載充電系統(tǒng)等。從直流高壓輸出、變頻器連接到電機的線路，都采用高壓導(dǎo)線，絕緣性很高，均以橙色表示，在養(yǎng)護、維修時有風(fēng)險，應(yīng)注意安全防護，斷電10min后才能進行操作。高壓警示標(biāo)識如圖２２（ａ）所示，以黃色及標(biāo)志符號提示和警示維修人員；圖２２（ｂ）所示為橙色高壓線束，橙色波紋管用于隔離防護高壓電，提示和警示維修人員；圖２２（ｃ）所示為橙色高壓連接器，以橙色提示和警示維修人員，同時所選的連接器應(yīng)達(dá)到ＩＰ６７的防護等級。新能源汽車高壓部件包括高壓配電盒、DC/DC變換器、車載充電器、電動空調(diào)、電動剎車、電動轉(zhuǎn)換器等；電池、驅(qū)動電機、高壓控制系統(tǒng)為三大核心部件。2.1.3電動汽車維修時的安全防護1.新能源汽車維修規(guī)范（１）車輛維修期間，必須同時有兩名持有上崗證的維護人員進行工作，其中一人工作職責(zé)為監(jiān)督維修全過程。（２）在涉及高壓電維修與維護的過程中，維護人員禁止佩戴手表、金屬筆、項鏈、手鏈等金屬物品，避免意外觸電。（３）未經(jīng)過高壓安全培訓(xùn)的維修人員，不允許對高壓部件進行維修操作，嚴(yán)禁非專業(yè)人員對高壓部件進行移除及安裝。（４）對于車輛維修過程中的高壓配件必須標(biāo)識明顯的高壓勿動警示。（５）車輛在充電過程中不允許對高壓部件進行拆裝維修等工作。（６）維修前必須進行高壓電禁用操作。（７）維修完畢后進行上電操作前確認(rèn)車輛無維修人員操作。（８）更換高壓部件后測量搭鐵是否良好。（９）電纜接口必須按照規(guī)定力矩擰緊。2.高壓禁用操作程序拆解維修高電壓系統(tǒng)前，必須首先執(zhí)行高壓禁用流程。高壓禁用操作程序如下：（１）移：移除車輛上所有外部電源，包括12V蓄電池充電器。（２）拔：拔出充電槍（僅針對插電式混合動力或電動車）。（３）關(guān)：關(guān)閉點火開關(guān)，把鑰匙放到安全區(qū)域。（４）斷：斷開12V蓄電池負(fù)極，并遠(yuǎn)離負(fù)極區(qū)域。（５）取：取下MSD（手動分離開關(guān)），放到安全區(qū)域。（６）等：等待5min，以保證高壓能量全部釋放。（７）查：佩戴個人安全防護設(shè)備，拆卸高壓連接器，開始下一步的電壓驗證。3.維修人員的安全防護在維護新能源汽車高電壓系統(tǒng)時需要采取的安全防護措施包括：電磁輻射防護、高壓觸電防護、眼部安全防護、頭部安全防護、足部安全防護、維修工具的使用，以及對工作環(huán)境的選擇和正確的操作流程與注意事項。１）做好個人安全防護2）使用絕緣的維修工具2.1.4電動汽車設(shè)計時的高壓安全防護措施電動汽車一般配備有300V以上和電流可達(dá)200A以上的電源系統(tǒng)。這與傳統(tǒng)汽車只配有12/24V的電源系統(tǒng)，其安全等級是完全不一樣的。電動汽車的這種高電壓和大電流的特點，可能危及高壓零部件的使用安全性和人身安全。因此，對電動汽車采取一定的安全措施顯得特別重要，具體措施如下。1.漏電保護器漏電保護器主要用于設(shè)備發(fā)生漏電故障和有致命危險的人身觸電保護，具有過載和短路保護功能。當(dāng)出現(xiàn)漏電時，相關(guān)傳感器會發(fā)出信號，而電池管理系統(tǒng)接收到信號后迅速發(fā)出指令，使動力電池組母線自動斷電、高壓釋放，從而保護人員安全。對于新能源汽車所使用的外部充電設(shè)備，為了防止其出現(xiàn)漏電情況，通常都配備有漏電保護器。漏電保護器在反應(yīng)觸電和漏電保護方面具有高靈敏性和動作快速性，這是其他保護電器（如熔斷器、自動開關(guān)等）無法比擬的。電動汽車上采用了漏電保護器，一旦有正母線或負(fù)母線與車身相連，保護器就報警，這就避免了電動機殼體漏電成為高壓正極，以保護車上的人不會因觸摸負(fù)極而造成電擊傷。這樣也可避免空調(diào)系統(tǒng)高壓、DC/DC系統(tǒng)高壓的泄漏。2.高壓互鎖高壓互鎖的主要目的是保證系統(tǒng)的安全性，包括結(jié)構(gòu)互鎖和功能互鎖。其中，結(jié)構(gòu)互鎖主要是指當(dāng)BMS檢測到系統(tǒng)中出現(xiàn)斷路問題時，啟動安全防護，立即斷開高壓電氣回路并報警，逆變器密封在高壓盒中，為防止電擊傷，在逆變器盒蓋上設(shè)計有高壓互鎖開關(guān)。只要逆變器盒體打開，開關(guān)動作，控制器收到信號斷開系統(tǒng)的主繼電器，從而確保人身安全。功能互鎖則主要為了避免充電過程中發(fā)生意外啟動或線束拖拽等安全事故。高壓互鎖的粗實線表示12V鉛酸電池的動力線，細(xì)虛線表示高壓互鎖回路監(jiān)控回路線。3.絕緣電阻測量電動汽車電池、變頻器、電動機、車載充電機、直流／直流轉(zhuǎn)換器、電動空調(diào)壓縮機和暖風(fēng)PTC加熱器等都會涉及高壓電器絕緣問題。若絕緣材料迅速老化甚至絕緣破損，將危及人身安全，所以有必要在出現(xiàn)絕緣頭問題時及時對高壓電網(wǎng)進行下電操作，保護人員安全。較高的供電電壓對整車的電氣安全提出了更高的要求，尤其是對高壓系統(tǒng)的絕緣性能提出了更為嚴(yán)格的要求。絕緣電阻是表征電動汽車電氣安全好壞的重要參數(shù)，相關(guān)電動汽車安全標(biāo)準(zhǔn)均作了明確規(guī)定，目的是消除高壓電對車輛和駕乘人員人身的潛在威脅，保證電動汽車電氣系統(tǒng)的安全。絕緣電阻是電氣設(shè)備和電氣線路最基本的絕緣指標(biāo)。對于低壓電氣裝置的交接試驗，常溫下電動機、配電設(shè)備和配電線路的絕緣電阻，不應(yīng)低于0.5ＭΩ（對于運行中的設(shè)備和線路，絕緣電阻不應(yīng)低于1ＭΩ/kV）。絕緣材料應(yīng)當(dāng)滿足電動汽車及其系統(tǒng)的溫度等級和最大工作電壓，絕緣體應(yīng)有足夠的耐電壓能力，不應(yīng)發(fā)生絕緣擊穿或電弧現(xiàn)象。常用的絕緣電阻測量儀表有萬用表和兆歐表，如圖2-7所示，兆歐表檢測示意圖如圖2-8所示。１）測試準(zhǔn)備電壓檢測工具的內(nèi)阻不小于10ＭΩ，在測量時若絕緣監(jiān)測功能對整車絕緣電阻的測試產(chǎn)生影響，則應(yīng)將車輛的絕緣監(jiān)測功能關(guān)閉或者將絕緣電阻監(jiān)測單元從B級電壓電路中斷開，以免影響測量值。２）絕緣電阻大小確定在電動汽車和混合動力車的維修中，可測量電力絕緣狀況，防止觸電發(fā)生。電動汽車的絕緣狀況以直流正負(fù)母線對地的絕緣電阻來衡量。電動汽車的國家標(biāo)準(zhǔn)GB18384-2020中規(guī)定：在最大工作電壓下，直流電路絕緣電阻應(yīng)不小于100Ω/V，交流電路應(yīng)不小于500Ω/V，如果直流和交流的B級電壓電路可連接在一起，則應(yīng)滿足絕緣電阻不小于500Ω/V的要求。對于燃料電池電動汽車，若交流電路增加有附加防護，則組合電路至少滿足100Ω/V的要求。為滿足以上要求，依據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和組件的數(shù)量，每個組件應(yīng)有更高的絕緣電阻。標(biāo)準(zhǔn)中推薦的牽引蓄電池絕緣電阻測量方法適用于靜態(tài)測試，而不滿足實時監(jiān)測的要求。絕緣電阻的檢測方法如下：（１）斷開電池和變頻器的連接。（２）絕緣電阻表的“－”端連接汽車的搭鐵點，“＋”端連接電動機各相的端口。（３）測試電壓500V（根據(jù)電池電壓不同而不同）下測量絕緣電阻。３）絕緣電阻動態(tài)監(jiān)測一般電動汽車的標(biāo)稱電壓為90~750V，實際偏置電阻因電壓不同而不同，運行過程中電池電壓存在一定的波動范圍，并且待測絕緣電阻也有一定的變化范圍，因此，監(jiān)測系統(tǒng)的電壓測量電路必須保證在全范圍內(nèi)實現(xiàn)等精度的測量，而且正、負(fù)母線對地電壓的測量必須同時完成。通過測量電動汽車直流母線與電動汽車底盤之間的電壓，計算得到系統(tǒng)的絕緣電阻值。４）充電插座絕緣電阻測試（１）使車輛斷電，保證車輛上所有電力、電子開關(guān)處于非激活狀態(tài)；（２）將充電插座高壓端子，即直流充電插座的正、負(fù)極端子或者交流充電插座相線端子，用電導(dǎo)線進行短接；（３）將絕緣電阻測試設(shè)備的兩個探針分別連接充電插座高壓端子及電平臺；（４）測試設(shè)備的檢測電壓應(yīng)設(shè)置為大于最高充電電壓；（５）讀出充電口絕緣電阻值Rｉ。4.其他防護1）電氣隔離電氣隔離主要是指使兩個電路相互絕緣，不存在電器的直接聯(lián)系，但同時還需要使兩個電路保持能量傳輸。２）自動斷路保護自動斷路保護是指當(dāng)遇到碰撞、過電流、絕緣不良、短路及高壓電氣回路不連續(xù)等特殊事件時，在無外界干預(yù)的情況下，自動切斷高壓電氣回路，以保護電氣系統(tǒng)及人員安全。通常，高壓電氣回路的切斷是通過斷路器等裝置來實現(xiàn)的。有些車輛設(shè)置有碰撞監(jiān)測及保護功能。碰撞監(jiān)測及保護功能通常有兩種方法，一是將信號發(fā)送到主控控制裝置，二是直接觸發(fā)高壓電氣系統(tǒng)斷路器，均是在車輛發(fā)生碰撞時，碰撞傳感器發(fā)出信號，最終均達(dá)到切斷高壓電源的目的，以保護人員及電氣系統(tǒng)安全。３）預(yù)充電保護在新能源汽車高壓系統(tǒng)電路中，設(shè)有預(yù)充電電阻及充電接觸器等元器件。當(dāng)充電開始時，為了避免過電流的沖擊，首先對預(yù)充電模塊相關(guān)元器件進行充電，而后再進入正常充電環(huán)節(jié)。約70min2.2電動汽車高壓操作設(shè)備的使用2.2.1電動汽車高壓操作常規(guī)設(shè)備1、舉升機１）舉升機的使用操作步驟（１）使用前應(yīng)清除舉升機附近妨礙作業(yè)的器具及雜物，并檢查操作手柄是否正常。（２）接通舉升機電源旋鈕后，控制面板上的電源指示燈亮。檢查操作機構(gòu)是否靈敏有效，液壓系統(tǒng)不允許有爬行現(xiàn)象。（３）將舉升機降到最低位置，推動擺動臂向兩邊伸展成一直線，為車輛入位做準(zhǔn)備。（４）將車輛行駛至合適位置，四個支角應(yīng)在同一平面上，調(diào)整車輛以使得車輛重心盡可能靠近舉升機的中心位置，然后停好車輛。（５）慢慢轉(zhuǎn)動擺動臂和托盤至車輛的合適位置，調(diào)節(jié)擺動臂長度，伸長到合適位置。車輛不可支得過高，支起后四個托架要鎖緊。（６）通過旋轉(zhuǎn)托盤將其調(diào)到合適高度，使車輛保持水平，并準(zhǔn)確對齊托盤凹槽與車身支撐點位置。對好四個支撐點，將舉升機支撐塊調(diào)整移動對正該車型規(guī)定的舉升點，做好底盤定位。（７）按下上升按鈕，舉升車輛直至輪胎離開地面，晃動車輛以確保車輛平穩(wěn)。然后開動舉升機，待支點與車輛接觸后重新檢查支點位置，確定無誤后再將車輛舉升離地300mm高。（８）舉升車輛時，工作人員應(yīng)離開車輛，舉升到需要高度時，必須插入保險鎖銷，舉升機下禁止站人。確保安全可靠才可開始車底作業(yè)。（９）放下車輛前應(yīng)先舉升車輛，將安全保險鎖銷打開，再按下降按鈕使車輛緩慢下降至舉升臂放至最低為止，移開舉升臂，駛出車輛。２）注意事項（１）發(fā)現(xiàn)操作機構(gòu)不靈敏、電機不同步、托架不平或液壓部分漏油，應(yīng)及時報修，不得帶病操作。（２）舉升器不得頻繁起落。支車時舉升要穩(wěn)，降落要慢。有人作業(yè)時嚴(yán)禁升降舉升機。（３）作業(yè)完畢應(yīng)清除雜物，打掃舉升機周圍以保持場地整潔。高壓防護工具如表2-2所示（見本書P53）。高壓防護用具檢查方法及周期如表2-3所示。2.2.2電動汽車高壓操作檢測設(shè)備1、鉗形電流表及其使用鉗形電流表簡稱鉗形表，是電機運行和維修工作中最常用的測量儀表之一。其工作部分主要由一只電磁式電流表和穿心式電流互感器組成。穿心式電流互感器的鐵芯制成活動開口，且成鉗形，故名鉗形電流表。它是一種不需斷開電路就可直接測電路交流電流的攜帶式儀表，特別是有的鉗形表可以測量交直流電壓、電流、電容容量、二極管、三極管、電阻、溫度、頻率等，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如圖2-10和圖2-11所示。1）結(jié)構(gòu)鉗形表的結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。它實質(zhì)上是由電流互感器、扳手和整流磁電式電流表所組成的。鉗形表可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)的撥擋，改換不同的量程，但撥擋時不允許帶電進行操作。鉗形表一般準(zhǔn)確度不高，通常為2.5~5級。為了使用方便，表內(nèi)還有不同量程的轉(zhuǎn)換開關(guān)供測量不同等級電流及電壓使用。2）工作原理鉗型表的工作原理是根據(jù)電流互感器的原理制成的，專門用于測量交流電流。和變壓器一樣，初級線圈就是穿過鉗型鐵芯的導(dǎo)線，相當(dāng)于1匝的變壓器的一次線圈，這是一個升壓變壓器。二次線圈和測量用的電流表構(gòu)成二次回路。當(dāng)導(dǎo)線有交流電流通過時，就是這一匝線圈產(chǎn)生了交變磁場，在二次回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的大小和一次電流的比例，相當(dāng)于一次和二次線圈的匝數(shù)的反比。鉗型表用于測量大電流，如果電流不夠大，可以將一次導(dǎo)線在通過鉗型表時增加圈數(shù)，同時將測得的電流數(shù)除以圈數(shù)。鉗形表的穿心式電流互感器的副邊繞組纏繞在鐵芯上且與交流電流表相連，它的原邊繞組即為穿過互感器中心的被測導(dǎo)線。3）實用方法測量電流時，按動扳手，打開鉗口，將被測載流導(dǎo)線置于穿心式電流互感器的中間，當(dāng)被測導(dǎo)線中有交變電流通過時，交流電流的磁通在互感器副邊繞組中感應(yīng)出電流，該電流通過磁電式電流表的線圈，使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在表盤標(biāo)度尺上指出被測電流值。4）鉗形電流表的規(guī)格鉗形表有模擬指針式和數(shù)字式兩種。檢測范圍：交流、直流均在20~200A（或400A）左右，也可以檢測到2000A大電流；另外可檢測數(shù)mA的微小電流，以及變壓器電源、開關(guān)轉(zhuǎn)換電源等正弦波以外的真有效值（TrueRMS）。5）使用方法（１）測量前要機械調(diào)零。（２）選擇合適的量程，先選大、后選小，或以銘牌值進行估算。（３）當(dāng)使用最小量程測量，其讀數(shù)不明顯時，可將被測導(dǎo)線繞幾匝，匝數(shù)要以鉗口中央的匝數(shù)為準(zhǔn)，則讀數(shù)＝指示值×量程／滿偏×匝數(shù)。（４）測量完畢，要將轉(zhuǎn)換開關(guān)放在最大量程處。（５）測量時，應(yīng)使被測導(dǎo)線處在鉗口的中央，并使鉗口閉合緊密，以減少誤差。2、萬用表及其使用常用的萬用表主要有數(shù)字萬用表和機械萬用表，下面介紹數(shù)字萬用表。數(shù)字萬用表是一種多用途電子測量儀器，一般包含電流表、電壓表、歐姆表等功能，有時也稱為多用表或三用表。數(shù)字萬用表是在電氣測量中要用到的電子儀器，它有很多特殊功能，但主要功能就是對電壓、電阻和電流進行測量，如圖2-15所示。數(shù)字萬用表作為現(xiàn)代化的多用途電子測量儀器，主要用于物理、電氣、電子等測量領(lǐng)域。數(shù)字萬用表是一種適用于基本故障診斷的便攜式裝置，也可以放置在工作臺上，有的萬用表分辨率可以達(dá)到七、八位。在汽車維修中除了使用普通萬用表外，還經(jīng)常使用汽車專用萬用表，汽車專用萬用表的功能更強大。1）數(shù)字萬用表介紹（１）分辨率。分辨率用于判斷一塊儀表測量結(jié)果的好壞。了解一塊儀表的分辨率，就可以知道是否可以看到被測量信號的微小變化。例如，如果數(shù)字萬用表在4V范圍內(nèi)的分辨率是1mV，那么在測量1V的信號時，就可以看到1mV（1/100V）的微小變化。用字來描述數(shù)字萬用表的分辨率比用位描述好，3位半數(shù)字萬用表的分辨率已經(jīng)提高到3200或4000字。如3200字的數(shù)字萬用表為某些測量提供了更好的分辨率。例如，一個1999字的數(shù)字萬用表，在測量大于200V的電壓時，不可能顯示到0.1V；而3200字的數(shù)字萬用表在測320V的電壓時，仍可顯示到0.1V。當(dāng)被測電壓高于320V，而又要達(dá)到0.1V的分辨率時，就要用20000字的數(shù)字萬用表。數(shù)字萬用表的功能如圖2-15所示（見本書P56）。（２）測量精度。精度是指在特定的使用環(huán)境下出現(xiàn)的最大允許誤差。對于數(shù)字萬用表來說，精度通常使用讀數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示。例如，1%的讀數(shù)精度的含義是：數(shù)字萬用表顯示100.0V時，實際的電壓可能在99.0～101.0V之間。精度可能會標(biāo)為±（1％+2個字）。如果COM的讀數(shù)是100.0V，實際的電壓則在98.8~101.2V之間。模擬表的精度是按全量程的誤差來計算的，而不是按顯示的讀數(shù)來計算。模擬表的典型精度是全量程的±2％或±3％。數(shù)字萬用表的典型基本精度在讀數(shù)的±（0.7％＋1個字）和±（0.1％＋1個字）之間，甚至更高。（３）測量電阻。在電阻擋測量電阻。關(guān)掉電路電源，選擇電阻擋，將黑表筆插入COM插孔，紅表筆插入電阻測試插孔，將表筆探頭跨接到被測元件或電路的兩端。電阻值變化很大，從幾毫歐（mΩ）的接觸電阻到幾十億歐姆的絕緣電阻。許多數(shù)字萬用表測量電阻小至0.1Ω，某些測量值可高至300ＭΩ。對于極大的電阻，若萬用表顯示“OL”，則表示被測電阻阻值過大，已超過了量程。測量開路時，也會顯示“OL”。必須在切斷電源的情況下測量電路電阻，否則對表或電路板會有損壞。某些數(shù)字萬用表提供了在電阻方式下誤接入電壓信號時進行保護的功能。不同型號的數(shù)字萬用表具有不同的保護能力。在進行低電阻的精確測量時，必須從測量值中減去測量導(dǎo)線的電阻值。典型的測試導(dǎo)線的阻值在0.2~0.5Ω之間。如果測試導(dǎo)線的阻值大于1Ω，測試導(dǎo)線就應(yīng)更換了。（４）測量通斷。測量通斷就是通過快速電阻測量來區(qū)分開路或短路。帶有通斷蜂鳴的數(shù)字萬用表，其通斷測量更加簡單、快捷。當(dāng)測量一個短路電路時，表發(fā)出蜂鳴，所以在測試時無須看表。不同型號的數(shù)字萬用表有不同的觸發(fā)電阻值。（５）二極管或晶結(jié)測試。二極管就像一個電子開關(guān)，如果電壓高于一個特定的值時，二極管就會導(dǎo)通。通常硅二極管導(dǎo)通電壓為0.6V，并且二極管只允許電流單向流動。數(shù)字萬用表有二極管測試功能，用于測量并顯示二極管兩端的實際壓降。硅結(jié)點在正向測試時的壓降應(yīng)該是低于0.7V，在反向測試時電路開路。在測量晶體管電子電路時，以直流擋選20kΩ/V的內(nèi)阻比較合適。（６）測量電流。電流測量是將表串入電路，選擇相應(yīng)的交流（Ａ～）、直流（Ａ—）擋位，將黑表筆插入ＣＯＭ插口，將紅表筆插入１０安培（１０Ａ）插孔或３００毫安（３００ｍＡ）插孔。選擇哪個插孔，主要是依據(jù)可能的測量值。直接電流測量法就是將數(shù)字多用表直接串連到被測電路上，使被測電路電流直接流過多用表內(nèi)部電路。間接測量法不需要將電路打開并將萬用表串連到被測電路上，需采用電流鉗。注：測量直流時，如果測試探頭接反，會有“—”出現(xiàn)。數(shù)字萬用表可測試項目包括：耐電壓測試、絕緣電阻測試、接地電阻測試、泄漏電流測試、低壓啟動測試、功率測試。2）數(shù)字萬用表的規(guī)格（１）耐電壓測試。輸出電壓：０～５ｋＶＡＣ，精度為±３％。電流測量范圍：０～４０ｍＡＡＣ，精度為±３％。電流報警范圍：０～４０ｍＡ內(nèi)任意值，精度為±３％。電弧偵測范圍：１～１０級。電壓緩升時間：１～９９ｓ連續(xù)可調(diào)。測試時間：１～９９ｓ連續(xù)可調(diào)。輸出頻率：５０Ｈｚ／６０Ｈｚ二擋。驅(qū)動方式：程控線性功放。（２）絕緣電阻測試。測試電壓：500VDC和1000VDC二擋，精度為±5％。測量范圍：0~200mΩ自動量程轉(zhuǎn)擋，精度為±3％。報警范圍：0~200mΩ內(nèi)任意值。測試時間：1～99s連續(xù)可調(diào)。（３）接地電阻測試。測量電流：10～25AAC恒流，精度為±3％。測量范圍：0~200mΩ（＞10A），精度為±3％。0~500mΩ（≤10A），精度為±3％。報警范圍：0~500mΩ內(nèi)任意值。輸出電壓：≤6Ｖ。測試時間：1～99s連續(xù)可調(diào)。輸出頻率：50Hz/60Hz二擋。驅(qū)動方式：程控線性功放。（４）泄漏電流測試。電流測量范圍：０～２０ｍＡ自動量程轉(zhuǎn)換，精度為±３％。電流報警范圍：０～２０ｍＡ內(nèi)任意值。電壓測量范圍：０～３００Ｖ，精度為±３％。輸出電壓：０～２５０Ｖ連續(xù)可調(diào)。測試時間：１～９９ｓ連續(xù)可調(diào)。輸出容量：１／２／３／５ｋＶ·Ａ多種規(guī)格。（５）低壓啟動測試。測量電流范圍：0~20A，精度為±1％。電流報警上下限：0~20A內(nèi)任意值。測量電壓范圍：0~300V，精度為±1％。輸出電壓：0~250V。連續(xù)可調(diào)測試時間：1～99s連續(xù)可調(diào)。（６）功率測試。功率測量范圍：0~6000W精度為±1％。功率報警上下限：：0~6000W內(nèi)任意值。電壓測量范圍：0~300V，精度為±１％。輸出電壓：0~250V。連續(xù)可調(diào)測試時間：1～99s。連續(xù)可調(diào)輸出容量：1/2/3/5kV·A多種規(guī)格。3）數(shù)字萬用表的功能測試數(shù)字萬用表的部分功能測試如圖2-16所示。3、汽車專用萬用表在汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)故障的檢測與診斷中，除經(jīng)常需要檢測電壓、電阻和電流等參數(shù)外，還需要檢測轉(zhuǎn)速、閉合角、占空比（頻寬比）、頻率、壓力、時間、電容、電感、溫度、半導(dǎo)體元件等。這些參數(shù)對于發(fā)動機電控系統(tǒng)的故障檢測與診斷具有重要意義。但是這些參數(shù)用普通數(shù)字萬用表是無法檢測的，需使用汽車專用萬用表。１）汽車專用萬用表介紹（１）測量交、直流電壓。考慮到電壓的允許變動范圍及可能產(chǎn)生的過載，汽車專用萬用表應(yīng)能測量大于40V的電壓值，但測量范圍也不能過大，否則讀數(shù)的精度會下降。（２）測量電阻。汽車專用萬用表應(yīng)能測量1mΩ的電阻，測量范圍大一些使用起來較方便。（３）測量電流。汽車專用萬用表應(yīng)能測量大于10A的電流，測量范圍若小于10A則使用不方便。（４）記憶最大值和最小值。該功能用于檢查某電路的瞬間故障。（５）模擬條顯示。該功能用于觀測連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。（６）測量脈沖波形的頻寬比和點火線圈一次側(cè)電流的閉合角。該功能用于檢測噴油器、怠速穩(wěn)定控制閥、EGR電磁閥及點火系統(tǒng)等的工作狀