1新能源汽車(chē)基礎(chǔ)技術(shù)（北汽E160純電動(dòng)汽車(chē)）呂堅(jiān)2

先說(shuō)幾句各位老師都關(guān)心和思考的問(wèn)題：新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工作崗位在哪？

——“就在現(xiàn)在的汽車(chē)前后市場(chǎng)中”。如同90年代初汽車(chē)電控技術(shù)的崗位在哪里？

新能源汽車(chē)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容是什么？

——“

傳統(tǒng)汽車(chē)技術(shù)+新能源汽車(chē)技術(shù)”如同90年代初學(xué)習(xí)汽車(chē)電控技術(shù)。3

新能源汽車(chē)的核心是“三電”技術(shù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)油箱電池

VCM

ECM4

新能源汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)的主要區(qū)別在哪里？傳統(tǒng)能源汽車(chē)以機(jī)械系統(tǒng)為基礎(chǔ)，例如；發(fā)動(dòng)機(jī)——?jiǎng)恿C(jī)械。

傳統(tǒng)能源汽車(chē)機(jī)械維修以形象思維為基礎(chǔ)。新能源汽車(chē)以電氣系統(tǒng)為基礎(chǔ)，例如；電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池——電器總成。

新能源汽車(chē)電氣維修以邏輯思維為基礎(chǔ)。5

純電動(dòng)汽車(chē)基礎(chǔ)技術(shù)（以北汽E160為例）6北汽E160純電動(dòng)汽車(chē)基本組成7一、充電系統(tǒng)（動(dòng)力電池系統(tǒng)）

由動(dòng)力電池組件、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車(chē)載充電器、高壓控制盒、快充口（直流）、慢充口（交流）、等組成。81、充電系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)充電系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)架構(gòu)92、車(chē)載充電器車(chē)載充電機(jī)主要功能是將220Vac轉(zhuǎn)換為高壓直流電320Vdc給動(dòng)力電池進(jìn)行充電。同時(shí)提供過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、欠流等多種保護(hù)措施，當(dāng)充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常會(huì)及時(shí)切斷供電。102、高壓控制盒

高壓控制盒主要用于對(duì)動(dòng)力電池中儲(chǔ)存的電能進(jìn)行輸出及分配，實(shí)現(xiàn)對(duì)支路用電器件的切斷和保護(hù)。高壓控制盒共有5出接線(xiàn)口，分別連接快充、動(dòng)力電池、電機(jī)控制器和其它高壓接插件。11高壓控制盒—高壓附件插件

A：DC/DC電源正極

B：PTC電源正極

C：壓縮機(jī)電源正極

D：PTC-A組負(fù)極E：充電機(jī)電源正極

F：充電機(jī)電源負(fù)極

G：DC/DC電源負(fù)極

H：壓縮機(jī)電源負(fù)極

J：PTC-B組負(fù)極

L：互鎖信號(hào)線(xiàn)

K：空腳123、DC/DCDC/DC變換器主要作用是完成320Vdc轉(zhuǎn)換成14Vdc,向低壓蓄電池及全車(chē)低壓用電設(shè)備供電；共有4處接線(xiàn)口，分別為低壓輸出負(fù)極、低壓輸出正極、低壓控制端、高壓輸入端。134、動(dòng)力電池

動(dòng)力電池系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池模組、電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池箱及輔助元器件等四部分組成。14動(dòng)力電池模組電池單體：構(gòu)成動(dòng)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(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能之間直接轉(zhuǎn)換。電池模塊：一組并聯(lián)的電池單體的組合，該組合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(lái)的最小分組，可作為一個(gè)單元替換。模組：由多個(gè)電池模塊或單體電芯串聯(lián)組成的一個(gè)組合體。

15E160動(dòng)力電池系統(tǒng)的單體電芯電壓范圍為2.5V—3.7V，動(dòng)力電池系統(tǒng)的總電壓工作范圍為：255V---372V。

項(xiàng)目參數(shù)零部件號(hào)E00008217額定電壓320V電芯容量66Ah額定能量25.6kWh總質(zhì)量278kg工作電壓范圍220～400V能量密度76Wh/kg動(dòng)力電池系統(tǒng)的額定電壓=單體電芯額定電壓×單體電芯串聯(lián)數(shù)；動(dòng)力電池系統(tǒng)的容量=單體電芯容量×單體電芯并聯(lián)數(shù)量；動(dòng)力電池系統(tǒng)總能量=動(dòng)力電池系統(tǒng)的額定電壓×動(dòng)力電池系統(tǒng)容量。16

動(dòng)力電池充電分為快充、慢充和制動(dòng)能量回收三種方式。

采用車(chē)載充電機(jī)充電，充電溫度與充電電流要求見(jiàn)下表：溫度小于0℃0℃～55℃大于55℃可充電電流0A10A0A備注當(dāng)電芯最高電壓高于3.6V時(shí)，降低充電電流到5A，當(dāng)電芯電壓達(dá)到3.70V時(shí)，充電電流為0A，請(qǐng)求停止充電。加熱過(guò)程中，充電樁電流顯示為4A—6A。充電過(guò)程中充電樁電流顯示為12A—13A。17

快充采用地面充電機(jī)充電，充電溫度與充電電流要求見(jiàn)下表：快充中，電流顯示值為：13.2A---46.2A之間，快充充電的電流，受動(dòng)力電池內(nèi)部溫度影響而變化。

快充和慢充的流程均為：采用恒流-恒壓充電方法，以恒定電流充電至動(dòng)力電池組總電壓達(dá)到或最高單體電壓達(dá)到此溫度條件下的規(guī)定電壓值，以恒定電壓充電至電流小于0.8A后停止充電。在充電過(guò)程中，如果單體壓差大于300mV,則停止充電，報(bào)充電故障。

18

可接受最大回饋電壓要求：動(dòng)力電池可以承受由電機(jī)產(chǎn)生的最大365V的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

制動(dòng)能量回收的要求

動(dòng)力電池可以接受表中的脈沖回饋電流和持續(xù)時(shí)間。

動(dòng)力電池可以接受下表中的最大持續(xù)回饋電流。

19動(dòng)力電池高壓系統(tǒng)工作原理205、快充口（直流）、慢充口（交流）快充（直流）充電接口參數(shù)值：額定電壓750V，

額定電流125A、250A。214、快充口（直流）、慢充口（交流）慢充（交流）充電接口參數(shù)值：額定電壓250V，

額定電流16A、32A。22二、電驅(qū)系統(tǒng)

由驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件、電機(jī)控制器、電驅(qū)冷卻系統(tǒng)和減速器總成等構(gòu)成，通過(guò)高低壓線(xiàn)束，冷卻管路與整車(chē)系統(tǒng)連接。23電驅(qū)系統(tǒng)的連接示意圖24

北汽EV160電驅(qū)系統(tǒng)的主要功能是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，或者將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。251、永磁同步電機(jī)（PMSM）效率高、體積小、重量輕及可靠性高。電機(jī)使用了一些傳感器來(lái)提供電機(jī)的工作信息：旋轉(zhuǎn)變壓器：用以檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置；溫度傳感器：用以檢測(cè)電機(jī)的繞組溫度。262、旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱(chēng)旋變是一種輸出電壓隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角變化的信號(hào)元件。當(dāng)勵(lì)磁繞組以一定頻率的交流電壓勵(lì)磁時(shí)，輸出繞組的電壓幅值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正弦、余弦函數(shù)關(guān)系，或保持某一比例關(guān)系，或在一定轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)與轉(zhuǎn)角成線(xiàn)性關(guān)系。273、電機(jī)控制器電機(jī)控制器是電驅(qū)系統(tǒng)的控制中心，主要由DC-AC逆變模塊、AC-DC整流模塊、溫度保護(hù)模塊以及電子控制器組成。電機(jī)控制系統(tǒng)使用的傳感器有電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器等。28電驅(qū)系統(tǒng)溫度保護(hù)功能

電機(jī)溫度保護(hù)

當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器顯示：120℃≤溫度＜140℃時(shí)，降功率運(yùn)行；溫度≥140℃時(shí)，降功率至0，即停機(jī)。

電機(jī)控制器溫度保護(hù)

當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到散熱基板板溫度為：溫度≥85℃時(shí)，超溫保護(hù)，即停機(jī)。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到散熱基板板溫度為：85℃≥溫度≥75℃時(shí)，降功運(yùn)行。29電驅(qū)冷卻系統(tǒng)的控制策略當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器顯示：45℃≤溫度＜50℃時(shí)冷卻風(fēng)扇低速啟動(dòng)；溫度≥50℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇高速啟動(dòng)；溫度降至40℃時(shí)冷卻風(fēng)扇停止工作。

當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到散熱基板板溫度為：溫度≥75℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇低速啟動(dòng)。溫度≥80℃時(shí)，冷卻風(fēng)扇高速啟動(dòng)；溫度降至75℃時(shí)冷卻風(fēng)扇停止工作。30三、電控系統(tǒng)由加速踏板位置傳感器、制動(dòng)踏板位置傳感器、電子換檔器等輸入信號(hào)傳感器，整車(chē)控制器（VCU）、電機(jī)控制器（MCU）、電池管理系統(tǒng)（BMS）等控制模塊和驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等執(zhí)行元件組成。311、電控系統(tǒng)的上電控制上電注意事項(xiàng)：點(diǎn)火鑰匙旋轉(zhuǎn)至Start檔，松開(kāi)后回到ON擋；檔位處于N檔上電，踩下制動(dòng)踏板。

點(diǎn)火鑰匙只采用OFF、ACC、ON、---三個(gè)狀態(tài)；上電順序：1)低壓上電當(dāng)點(diǎn)火鑰匙由OFF-ACC時(shí)，VCU低壓上電；當(dāng)點(diǎn)火鑰匙由ACC-ON時(shí)，BMS、MCU低壓上電。321、電控系統(tǒng)的上電控制2)高壓上電點(diǎn)火鑰匙ON檔，BMS、MCU當(dāng)前狀態(tài)正常、且在之前一次上下電過(guò)程中整車(chē)無(wú)嚴(yán)重故障。a）BMS、MCU初始化完成，VCU確認(rèn)狀態(tài)；b）閉合電池繼電器；c）閉合主繼電器；d）MCU高壓上電；e）如檔位在N檔，儀表顯示Ready燈點(diǎn)亮。331、電控系統(tǒng)的上電控制上電異常情況：點(diǎn)火鑰匙ON檔時(shí)，高壓不能正常上電需注意觀(guān)察儀表信息：1）充電指示燈亮——關(guān)好充電門(mén)板，重新ON上電；2）動(dòng)力電池故障燈亮——重新ON上電后，如仍亮，表明電池有故障；3）動(dòng)力電池絕緣電阻低——檢查動(dòng)力電池高壓線(xiàn)連接情況；4）檔位顯示狀態(tài)閃爍——檔位換到N檔；5）系統(tǒng)故障燈亮、且無(wú)以上情況——檢查蓄電池電量，VCU、MCU、BMS低壓供電情況，用診斷儀讀取當(dāng)前故障碼。342、電控系統(tǒng)的下電控制下電順序：純電動(dòng)車(chē)下電只需點(diǎn)火鑰匙打到OFF檔，即可實(shí)現(xiàn)高壓、低壓電的正常下電；1）點(diǎn)火鑰匙到OFF檔，主繼電器斷開(kāi)、MCU低壓下電；2）輔助系統(tǒng)停止工作，包括DC/DC、水泵、空調(diào)、暖風(fēng)；3）BMS斷開(kāi)電池繼電器；4）整車(chē)控制器下電；整車(chē)控制器在下電前會(huì)存儲(chǔ)行車(chē)過(guò)程中發(fā)生的故障信息。353、電控系統(tǒng)的故障診斷及處理

電控系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)、電池、EPS、DC/DC等零部件故障、整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)故障及VCU硬件故障進(jìn)行綜合判斷，確定整車(chē)的故障等級(jí)，并進(jìn)行相應(yīng)的控制處理。等級(jí)名稱(chēng)故障后處理一級(jí)致命故障緊急斷開(kāi)高壓二級(jí)嚴(yán)重故障二級(jí)電機(jī)故障零扭矩，二級(jí)電池故障20A放電電流限功率三級(jí)一般故障進(jìn)入跛行工況/降功率四級(jí)輕微故障只儀表顯示，四級(jí)故障屬于維修提示，但是VCU不對(duì)整車(chē)進(jìn)行限制。四級(jí)能量回收故障，僅停止能量回收，行駛不受影響。36四、高壓安全保護(hù)高壓安全保護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面：

1、通過(guò)BMS和漏電傳感器（絕緣電阻20MΩ）對(duì)整車(chē)進(jìn)行持續(xù)的漏電檢測(cè)；

2、維修人員在帶電時(shí)拔開(kāi)插件或打開(kāi)高壓器件蓋子時(shí)，高壓互鎖可使整車(chē)高壓系統(tǒng)立即斷電，并快速釋放電機(jī)控制器等里的大電容。