新能源汽车动力电池与驱动电机结构原理与检修配套ppt课件

新能源汽车动力蓄电池与驱动电机系统结构原理与检修新能源汽车学习情境1新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修学习情境1 新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修 学学习单元习单元1.1 1.1 新能源汽车动力蓄电池认知新能源汽车动力蓄电池认知 【情境导入】客户进某纯电动汽车4S店进行维修，经过故障诊断后，师傅让徒工先对动力蓄电池进行 高压断电，你知道应该如何安全规范地进行纯电动汽车高压断电吗?【学习导航】新能源汽车的动力蓄电池相当于传统能源汽车的油箱，是新能源汽车的动力源，是能量的储存装置，同时也是制约新能源汽车尤其是电动汽车发展的关键因素。目前，要使新能源汽车具有竞争力，就要开发出比能量高、比功率高、使用寿命长、成本低的高效节能电池。那么，我们如何掌握动力蓄电池相关的知识，是本课程所要讲述的内容。学习情境1新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修学习情境1 新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修 学学习单元习单元1.1 1.1 新能源汽车动力蓄电池认知新能源汽车动力蓄电池认知1.能够正确理解动力蓄电池各项性能指标。2.应知新能源汽车对动力蓄电池的要求。3.应知镍氢电池的结构、工作原理以及应用。4.应知锂离子电池的类型、结构、工作原理以及应用。5.应知燃料电池的种类、工作原理。6.应知超级电容器、飞轮电池的工作原理。7.能够安全规范地进行纯电动汽车动力蓄电池系统的检查。8.能够按照规范完成新能源汽车高压断电操作。9.养成团队协作、严谨细致、专注负责的工作态度。学习目标学习目标学习情境1新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修学习目标学习情境1 新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修1.1.1电池分类电池分类化学电池物理电池生物电池太阳能电池超级电容器飞轮电池原电池 蓄电池 燃料电池储备电池生物电池酶电池生物太阳能电池化学电池物理电池生物电池1.1.1 电池分类电池分类化学电池物理电池生物电池太阳能电1.1.2电池的性能指标 电池作为新能源汽车的储能装置，在新能源汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要是看电池的性能指标。电池性能指标容量荷电状态记忆效应使用寿命放电赔率自放电放电深度放电效率充电效率功率能量内阻电压1.1.2 电池的性能指标 电池作为新能源汽车的储能装置，在端电压开路电压额定电压放电电压充电终止电压放电终止电压电池正极和负电池正极和负电池正极和负电池正极和负极之间的电位极之间的电位极之间的电位极之间的电位差和负极之间差和负极之间差和负极之间差和负极之间的电位差的电位差的电位差的电位差电池在开路状态电池在开路状态电池在开路状态电池在开路状态下的端电压称为下的端电压称为下的端电压称为下的端电压称为开路电压，即电开路电压，即电开路电压，即电开路电压，即电池在没有负载情池在没有负载情池在没有负载情池在没有负载情况下的端电压况下的端电压况下的端电压况下的端电压电池在标准规定电池在标准规定电池在标准规定电池在标准规定条件下工作时应条件下工作时应条件下工作时应条件下工作时应达到的电压达到的电压达到的电压达到的电压蓄电池接上负载蓄电池接上负载蓄电池接上负载蓄电池接上负载后处于放电状态后处于放电状态后处于放电状态后处于放电状态的端电压的端电压的端电压的端电压蓄电池正常充电蓄电池正常充电蓄电池正常充电蓄电池正常充电时允许达到的最时允许达到的最时允许达到的最时允许达到的最高电压高电压高电压高电压电池在一定标准电池在一定标准电池在一定标准电池在一定标准所规定的放电条所规定的放电条所规定的放电条所规定的放电条件下放电时，允件下放电时，允件下放电时，允件下放电时，允许达到的最低电许达到的最低电许达到的最低电许达到的最低电压压压压电压分类电压分类1.1.2电池的性能指标一、电一、电 压压端电压开路额定放电充电终止电压放电终止电压电池正极和负极之间1.1.2电池的性能指标2、常见的蓄电池充电终止电压和放电终止电压如表1-1-2所示。序号动力蓄电池充电终止电压/V放电终止电压/V1镍镉电池1.751.81.01.12镍氢电池1.51.03锂离子电池4.253.01、常见锂离子蓄电池的开路电压如表1-1-1所示。序号蓄电池开路电压/V1磷酸铁锂电池3.72锰酸锂电池3.83钴酸锂电池3.84钛酸锂电池35三元锂电池4.15二、容二、容 量量理论容量实际容量额定容量假设活性物质完全被利用，假设活性物质完全被利用，蓄电池可释放的容量值。蓄电池可释放的容量值。电池在一定条件下所能输出的电量，它电池在一定条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时间的乘积，单位等于放电电流与放电时间的乘积，单位AhAh，其值小于理论容量，其值小于理论容量。按国家或有关部门颁布的标准，保证按国家或有关部门颁布的标准，保证电流在一定的放电条件下应该放出的电流在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。最低限度的容量。常见锂离子蓄电池的开路电压表1-1-1常见锂离子蓄电池的开路电压表1-1-21.1.2 电池的性能指标2、常见的蓄电池充电终止电压和放电1.1.2电池的性能指标 三、荷电状态三、荷电状态 荷电状态（STATE of charge，简称SOC）是指当前蓄电池中按照规定放电条件可以释放的容量占可用容量的百分比。四、内阻四、内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。五、能量五、能量 电池的能量是指在一定放电标准下，电池所能输出的电能，单位是Wh或kWh。它影响电动汽车的行驶距离。要点提示：比能量有理论比能量和实际比能量之分。电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平。理论能量实际能量能量密度质量能量密度体积能量密度1.1.2 电池的性能指标 三、荷电状态理论能量实际能量1.1.2电池的性能指标 六、功率六、功率 电池的功率是指电池在一定放电标准下，单位时间内所输出能量的大小，单位为W或kW。电池的功率决定了电动汽车的加速性能和爬坡能力。1、比功率 单位质量电池所能输出的功率称为比功率，也称为质量比功率，单位为W/kg或kW/kg。如果一个电池的比功率较大，则表明在单位时间内，单位质量中输出的能量较多，即表示此电池能用较大的电流放电。因此，电池的比功率也是电池性能优劣的重要指标之一。2、功率密度 单位体积电池所能输出的功率称为功率密度，也成体积比功率，单位W/L或kW/L。七、充电效率七、充电效率 充电效率是库伦效率与能量效率的总称。库伦效率是指放电时从蓄电池中释放的容量与同循环过程中充电能量的比值。能量效率是指放电时从蓄电池中释放的能量与同循环过程中充电能量的比值。八、放电深度八、放电深度放电深度（Depth of discharge，简称DOD）表示蓄电池放电状态的参数，等于实际放电容量与可用容量的百分比。九、自放电九、自放电自放电是蓄电池内部自发的或不期望的化学反应造成可用容量自动减少的现象。1.1.2 电池的性能指标 六、功率1.1.2电池的性能指标 十、放电倍率十、放电倍率 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，即放电时间越短，放电倍率越高，则放电电流越大。十一、记忆效应十一、记忆效应 蓄电池经过长时间浅充浅放电循环后，进行深放电时，表现出明显的容量损失和放电电压下降，经数次完全充电/放电循环后，电池特性即可回复的现象，这种现象称为电池记忆效应。十二、使用寿命十二、使用寿命 使用寿命表示为工作循环数和时间。电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限（湿搁置）使用周期（充放电循环）镍镉电池使用寿命23年镍氢电池寿命58年锂离子电池寿命58年镍氢电池寿命5001000次铅酸蓄电池寿命200500次锂离子电池寿命6001000次1.1.2 电池的性能指标 十、放电倍率使用期限使用周期镍1.1.3新能源汽车对动力蓄电池的要求比能量高比功率大循环寿命长均匀一致性好工作温度范围要广安全性好价格低廉绿色环保电池的峰值功率要大SOC应保持在50%85%的范围内SOC低状态保持其良好的加速性能制动能量回馈不受SOC状态影响比能量及能量密度要高纯电动汽车对动力蓄电池的要求混合动力汽车对动力蓄电池要求1.1.3 新能源汽车对动力蓄电池的要求比能量高比功率大循环1.1.4新能源汽车动力蓄电池 一、镍氢电池一、镍氢电池 镍氢电池（Ni-MH）电池属于碱性电池，是20世纪90年代发展起来具有高能量、长寿命、无记忆效应、无污染，因此被称为“绿色电池”。1、镍氢电池单体额定电压为1.2V。2、镍氢电池的结构 镍氢电池主要由正极、负极、隔膜、电解液等组成。如图1-1-1、1-1-2所示。图1-1-1 镍氢电池的结构 图1-1-2 镍氢电池的结构 1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 一、镍氢电池图1-1-1.1.4新能源汽车动力蓄电池 3、镍氢电池的工作原理 镍氢电池正极的活性物质在放电时为NiOOH，充电时为Ni（OH）2。负极的活性物质在放电时为MH（此时产生的氢气是被储氢合金M所吸收），充电时为M（储氢合金）。电解液为KOH。镍氢电池充放电反应机理如图1-1-3所示。4、镍氢电池还具有以下优点：比功率高；循环次数多；无污染；耐过充过放；无记忆效应；使用温度范围宽；安全可靠。图1-1-3 镍氢电池充放电反应机理1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 3、镍氢电池的工作原理1.1.4新能源汽车动力蓄电池 5、镍氢电池的应用 目前，市场上主要使用的镍氢动力蓄电池分为两种：方形电池、圆柱形电池。下表1-1-3为各常见混合动力汽车用镍氢动力蓄电池具体性能。安装位置、结构如图1-1-4、1-1-5图示。车型电池类型单体电池个数/只标称电压/V标称容量/Ah比功率/Wkg-1Prius一代圆柱形镍氢240288.06.01100Prius二代塑料方形镍氢228273.66.51200Prius三代塑料方形镍氢168201.66.51200思域圆柱形镍氢120144.06.51100长安志翔圆柱形镍氢120144.06.0福特圆柱形镍氢250300.06.51100图 1-1-5 丰田凯美瑞镍氢动力蓄电池结构图 1-1-4 丰田混合动力汽车镍氢电池安装位置表1-1-3 各常见混合动力汽车用镍氢动力蓄电池具体性能1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 5、镍氢电池的应用车型1.1.4新能源汽车动力蓄电池 二、锂离子电池二、锂离子电池 1、锂离子电池的类型（1）按照外形，可分为：方形锂离子电池 圆柱形锂离子电池（2）按照锂离子电池正极材料不同要分为：钴酸锂电池 锰酸锂电池 三元锂电池 磷酸铁锂电池 2、锂离子电池的结构及工作原理如图1-1-6、1-1-7所示。1-1-6 圆柱形锂离子电池的结构1-1-7 锂离子电池工作原理图1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 二、锂离子电池1-1-1.1.4新能源汽车动力蓄电池 4、锂离子电池的特点 优点主要表现为：工作电压高；比能量高；循环寿命长；自放电率低；无记忆性；对环境无污染；能够制造成任意形状；可实现快速充电。不足主要表现为：成本高；单体电池需要保护线路控制，成组电池需要配套管理系统。5、锂离子电池的充放电特性 在电压方面锂离子电池对充电终止电压的精度要求很高，一般误差不能超过额定值的1%。6、锂离子电池的充电方法 锂离子电池通常都采用恒流恒压充电方法，其充电过程可分为预充电、恒流充电、恒压充电三个阶段，如图1-1-8所示。图1-1-8 锂离子电池充电特性曲线1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 4、锂离子电池的特点图11.1.4新能源汽车动力蓄电池 7、锂离子电池的应用（1）钴酸锂电池的应用（Tesla Roadster）电池系统如图1-1-9所示。（2）锰酸锂电池的应用（日产聆风）电池系统如图1-1-10所示。（3）三元锂电池的应用（北汽EV200）电池系统如图1-1-11所示。（4）磷酸铁锂电池的应用（北汽EV160）电池系统如图1-1-12所示。图1-1-9 Tesla Model S动力蓄电池图1-1-10 日产聆风动力蓄电池 图1-1-11 EV200动力蓄电池 图1-1-12 EV160动力蓄电池1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 7、锂离子电池的应用图11.1.4新能源汽车动力蓄电池三、燃料电池三、燃料电池1、新能源汽车用燃料电池概述（1）新能源汽车用燃料电池的发展动态目前常见的燃料电池的主要特征参数如表1-1-4。质子交换膜燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池直接甲醇燃料电池燃料H2H2H2CO、H2CO、H2CH3OH电解质固态高分子膜碱溶液液态磷酸熔融碳酸盐固体二氧化锆固态高分子膜工作温度/806012017021060650100080氧化剂空气或氧纯氧空气空气空气空气或氧电极材料CCCNi-MNi-YSZC催化剂PtPt、NiPtNiNiPt腐蚀性中中强强无中寿命/h1000001000015000130007000100000特征比功率高，运行灵活，无腐蚀高效率，对CO2敏感，有腐蚀效率较低，有腐蚀效率高，控制复杂，有腐蚀效率高，运行温度高，有腐蚀比功率高，运行灵活，无腐蚀效率/（%）6060704050606060起动时间几分钟几分钟24h10h10h几分钟主要应用领域航天、军事、汽车、固定式用途航天、军事大客车、中小电厂、固定式用途大型电厂大型电厂、热站、固定式用途航天、军事、汽车、固定式用途燃料电池分类运行机理电解质种类 燃料类型质子交换膜燃料电池碱性燃料电池磷酸燃料电池熔融碳酸盐燃料电池固体氧化物燃料电池直接甲醇燃料电池再生型燃料电池锌空燃料电池质子陶瓷燃料电池酸性燃料电池碱性燃料电池燃料种类燃料电池工作温度直接型燃料电池间接型燃料电池再生型燃料电池低温型中温型高温型超高温型液体型燃料电池气体型燃料电池 表1-1-4 常见的燃料电池的主要特征参数1.1.4 新能源汽车动力蓄电池三、燃料电池 质子交换膜燃料1.1.4新能源汽车动力蓄电池2、燃料电池系统的组成用质子交换膜燃料电池举例。项目高压储氢液态储氢储氢材料储氢Ti系储氢合金碳纳米管安全性低低较高能源综合利用率低较低高储氢能力单位质量储氢量/（%）-24单位体积储氢量/（kg/m3）31.57161160能量密度单位质量能量密度/（kWh/kg）-0.795.53单位体积能量密度/（kWh/L）1.242.82.46.32优点简单、方便储运效率高、装置质量轻、体积小、储氢压力低安全性好、运输方便、操作比较容易缺点空间有限，必须使用耐高压容器，储氢压力过大，安全性降低，充氢操作复杂，成本增加氢气液化须耗费大量能源，必须使用耐超低温的特殊容器，使用中存在危险，充氢系统复杂成本相对较高，受制于材料的储氢性能、储氢器的结构以及储氢系统的整体设计应用多少少3、氢的存储与输送（1）储氢：储氢技术有高压储氢、液态储氢和储氢材料储氢。储氢技术的比较如表1-1-5。（2）重整制氢燃料电池使用的燃料-氢气可以由重整器提供。表1-1-5 储氢技术的比较质子交换膜燃料电池燃料供应系统燃料供应系统氧化剂系统氧化剂系统发电系统发电系统水处理系统处理系统热管理系统管理系统电力系统力系统控制系统制系统1.1.4 新能源汽车动力蓄电池2、燃料电池系统的组成项目高1.1.4新能源汽车动力蓄电池 4、质子交换膜燃料电池（1）质子交换膜燃料电池的基本结构 PEMFC由质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板（又称双极板）组成，如图1-1-13所示。（2）质子交换膜燃料电池的工作原理 PEMFC在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜为电解质。其工作原理如图1-1-14所示。（3）质子交换膜燃料电池的特点 PEMFC的缺点：成本高；氢要求高。图1-1-13 质子交换膜燃料电池结构示意图图1-1-14 PEMFC的工作原理1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 4、质子交换膜燃料电池1.1.4新能源汽车动力蓄电池 5、碱性燃料电池 （1）碱性燃料电池的结构 采用对氧电化学还原具有良好催化活性的Pt/C、Ag、Ag-Au、Ni等为电催化剂制备的多孔气体扩散电极为氧化极，以Pt-Pd/C、Pt/C、Ni或硼化镍等具有良好催化氢电化学氧化的电催化剂制备的多孔气体电极为氢电极。（2）碱性燃料电池的工作原理 如图1-1-15为碱性石棉膜型氢氧燃料电池中单电池的工作原理。在阳极，氢气与碱中的OH-在电催化剂的作用下，发生氧化反应生成水和电子，电子通过外电路达到阴极，在阴极电催化剂的作用下，参与氧的还原反应，生成的OH-通过饱浸碱液的多孔石棉迁移到氢电极。图1-1-15 碱性石棉膜型氢氧燃料电池中单电池工作原理 （3）碱性燃料电池的特点 AFC具有较高的效率(50 55%)；工作温度大约80；性能可靠，可用非贵金属作催化剂；AFC是燃料电池中生产成本最低的一种电池；AFC是技术发展最快的一种电池；使用具有腐蚀性的液态电解质。1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 5、碱性燃料电池 （1.1.4新能源汽车动力蓄电池 6、磷酸燃料电池 磷酸燃料电池（Phosphoric Acid Fuel Cell，简称PAFC）是以酸为导电电解质的酸性燃料电池。（1）磷酸燃料电池的结构 PAFC的电池片由基材及肋条板触媒层所组成的燃料极、保持磷酸的电解质层、与燃料极具有相同构造的空气极构成。其结构示意图如图1-1-16所示。（2）磷酸燃料电池的工作原理 PAFC使用液体磷酸为电解质，通常位于碳化硅基质中。当以氢气为燃料，氧气为氧化剂时，在电池内发生电化学反应。PAFC的原理如图1-1-17所示。图1-1-16 电池堆结构示意图图1-1-17 PAFC的工作原理图 （3）磷酸燃料电池的特点PAFC构造简单、稳定、电解质挥发度低；工作温度略高，效率比其他燃料电池低。1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 6、磷酸燃料电池图1.1.4新能源汽车动力蓄电池 7、熔融碳酸盐燃料电池（1）熔融碳酸盐燃料电池的结构 熔融碳酸盐燃料电池（Molten Carbonate Fuel Cell，简称MCFC）是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。单体的MCFC一般是平板型的，由电极-电解质、燃料流通道、氧化剂流通道和上下隔板组成，如图1-1-18所示。（2）熔融碳酸盐燃料电池的工作原理 如图1-1-19所示，燃料电池工作过程实质上是燃料的氧化和氧化剂的还原过程。（3）熔融碳酸盐燃料电池的特点 MCFC是一种高温电池（600700），具有效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点，是新一代的绿色电站。图示1-1-18 单体MCFC概念图 图1-1-19 MCFC的工作原理图1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 7、熔融碳酸盐燃料电池图1.1.4新能源汽车动力蓄电池 8、固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC）属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。（1）固体氧化物燃料电池的结构 SOFC单体主要由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极板组成，如图中1-1-20所示的即为管式结构固体氧化物燃料电池的单体，图1-1-21所示的是单体之间的连接。图1-1-20 固体氧化物燃料电池的单体结构图1-1-21 固体氧化物燃料电池的单体间连接结构 1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 8、固体氧化物燃料电池图1.1.4新能源汽车动力蓄电池 （3）固体氧化物燃料电池的特点 具有以下优点：SOFC是全固态的电池结构，不存在电解质渗漏问题，可实现长寿命运行；对燃料的适应性强，可直接用天然气、煤气和其他碳氢化合物作为燃料；发电效率高，能量密度大，能量转换效率高；工作温度高，电极反应速度快，不需要使用贵金属作电催化剂；可使用高温进行内部燃料重整，使系统优化；低排放、低噪声；废热的再利用价值高；陶瓷电解质要求中、高温运行（6001000）。SOFC存在不足之处：氧化物电解质材料为陶瓷材料，质脆易裂，电堆组装较困难；高温热应力作用会引起电池龟裂，所以主要部件的热膨胀率应严格匹配；存在自由能损失；工作温度高，预热时间较长。（2）固体氧化物燃料电池的工作原理 SOFC工作时，电子由阳极经外电路流向阴极，氧离子经电解质由阴极流向阳极。图示1-1-22为SOFC的工作原理示意图。图1-1-22 SOFC工作原理示意图1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 （3）固体氧化物燃料电池1.1.4新能源汽车动力蓄电池 9、直接甲醇燃料电池 直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC），属于质子交换膜燃料电池中的一类，是直接使用水溶液以及蒸气甲醇为燃料供给来源，而不需通过重整器重整甲醇汽油及天然气等再取出氢以供发电。（1）直接甲醇燃料电池的结构 DMFC主要由阳极、固体电解质膜和阴极构成。阳极和阴极分别由多孔结构的扩散层和催化剂层组成，通常使用不同疏水性、亲水性的炭黑和聚四氟乙烯作为DMFC的阳极和阴极材料，如图所示。图1-1-23 DMFC的结构与原理示意图1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 9、直接甲醇燃料电池1.1.4新能源汽车动力蓄电池 （2）直接甲醇燃料电池的工作原理 以甲醇为燃料，将甲醇和水混合物送至DMFC阳极，在阳极甲醇直接发生电催化氧化反应生成CO2，并释放出电子和质子。阴极氧气发生电催化氧还原反应，与阳极产生的质子反应生成水。电子从阳极经外电路转移至阴极形成直流电，工作温度为25135。（3）直接甲醇燃料电池的特点 优点：甲醇来源丰富，价格低廉，储存携带方便；与PEMFC相比，结构更简单，操作更方便；与PEMFC相比，体积能量密度更高；与重整式甲醇燃料电池相比，它没有甲醇重整装置，质量更轻，体积更小，响应时间更快。缺点：当甲醇低温转换为氢和二氧化碳时要比常规质子交换膜燃料电池需要更多的铂金催化剂。10、微生物燃料电池 利用电池的阳极来代替氧或硝酸盐等天然的电子受体，通过电子的不断转移来产生电能。11、再生型燃料电池 再生型燃料电池有电解池和燃料电池组成。1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 （2）直接甲醇燃料电池1.1.4新能源汽车动力蓄电池 四、其他类型电池四、其他类型电池 1、超级电容器 超级电容器，又叫双电层电容器、电化学电容器（简称EC）。（1）超级电容器的结构 超级电容器单体主要由电极、电解质、集电极、隔离膜、连线极柱、密封材料和排气阀等组成。如图所示1-1-24为车用超级电容器的外观图。图1-1-24 车用超级电容器外观图1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 四、其他类型电池图1.1.4新能源汽车动力蓄电池 （2）超级电容器的分类 超级电容器按照储能原理、结构形式、电极材料、照电解液等不同分类。（3）超级电容器的特点 优点：高功率密度；循环寿命长；充电速度快；工作温度范围宽；简单方便；绿色环保。缺点：线性放电；低能量密度；低电压；高自放电。（4）超级电容器在新能源汽车上的应用 如图1-1-25所示，该车采用上海奥威科技公司开发的具有完全自主知识产权的超级电容器。因此，国产超级电容器受到国内外同行的广泛关注。图1-1-25 超级电容公交电车1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 （2）超级电容器的分类图1.1.4新能源汽车动力蓄电池 2、飞轮电池（1）飞轮电池的结构与原理 飞轮电池系统由飞轮、电动机、发电机和输入/输出电子装置共同组成，如图1-1-26、1-1-27所示。（2）飞轮电池的优点 优点：能量密度高；能量转换效率高；体积小、重量轻；工作温度范围宽；使用寿命长；低损耗、低维护。（3）飞轮电池在新能源汽车上的应用 在小型场合还无法体现其优势；大型储能装置的场合飞轮电池已得到逐步应用。图1-1-27 飞轮电池组成示意图图1-1-26 飞轮电池结构1.1.4 新能源汽车动力蓄电池 2、飞轮电池图1-1-1.1.5新能源汽车高压安全认知 一、新能源汽车高压系统及高压低压标准 在GB/T18384.3-2015电动汽车安全要求第3部分，即人员触电防护标准中，根据最大工作电压，对电气元件或电路分为以下等级，如表1-1-6所示。A级为低压，不要求提供触电防护；B级为高压，对于任何B级电压电路的带电部件，都应提供危险接触的防护。电压等级最大工作电压/V直流交流A0U600U30B60U150030U1000图1-1-28 北汽EV200纯电动汽车整车高压系统 在车辆系统中，高压系统线束和插头均为橙色，主要起到警示作用。如图1-1-28所示为北汽EV200纯电动汽车的整车高压系统，图示中所有电器部件和线束，工作电压均高于直流60V和交流30V，在带电作业时必须采取防护措施。表1-1-6 电路的电压等级1.1.5 新能源汽车高压安全认知 一、新能源汽车高压1.1.5新能源汽车高压安全认知 二、高压危害二、高压危害 1、触电 所谓触电，是指人体触及带电体时，电流对人体所造成的伤害。2、伤害 根据伤害的性质不同，触电可分为电伤和电击两种。3、电击致死原因：分别为流过心脏的电流过大、持续时间过长引起“心室纤维性颤动”而致死；电流作用使人窒息而死亡；电流作用使心脏停止跳动而死亡。4、流过人体电流种类：感知电流、摆脱电流、致命电流 5、人体电阻 人体电阻的大小是影响触电后人体受到伤害程度的重要物理因素。表1-1-7所示，为各种电压情况下人体电阻的阻值。施加于人体电压/V人体电阻/皮肤干燥皮肤潮湿皮肤湿润皮肤浸入水中107000350012006002550002500100050050400020008754401003000150077037525015001000650325表1-1-7 人体电阻在不同情况、不同电压的阻值1.1.5 新能源汽车高压安全认知 二、高压危害施加于1.1.5新能源汽车高压安全认知 三、个人防护用具三、个人防护用具 新能源汽车常用的个人高压防护用具包括绝缘手套、绝缘鞋、绝缘服、防护眼镜、绝缘帽等，如图1-1-29所示。图1-1-29 高压防护工具 四、车间防护设备四、车间防护设备 新能源汽车常用的车间防护设备主要有防静电工作台、绝缘胶垫、灭火器、隔离带、车间警示标志等。如图1-1-30所示。（a）绝缘手套 （b）绝缘鞋 （c）绝缘服 （d）防护眼镜 （e）绝缘帽 防静电工作台 绝缘胶垫 干粉灭火器 隔离带 警示标志 图1-1-30 车间防护设备 1.1.5 新能源汽车高压安全认知 三、个人防护用具 1.1.5新能源汽车高压安全认知 五、常用仪器、工具和设备五、常用仪器、工具和设备如图如图1-1-31所示。所示。数字绝缘万用表 数字钳形电流表 示波器 红外测温仪 蓄电池内阻测试仪 放电工装 测电笔 绝缘工具 图1-1-31 常用仪器工具设备 1.1.5 新能源汽车高压安全认知 五、常用仪器、工具和1.1.5新能源汽车高压安全认知 六、新能源汽车维修安全作业六、新能源汽车维修安全作业 1、新能源汽车维修操作安全规程 对新能源汽车高压系统进行检修，仅允许具备足够资质（如图1-1-32所示，由国家安监局颁发的特征作业操作证）和知识的人员对车辆高压电气系统进行操作。根据DIN VDE 0105（德国电气工程师协会制定的标准并被德国国家认定为国家标准）制定的高压装置安全操作规程，新能源汽车维修作业安全操作，一般遵循以下三点安全规程：新能源汽车维修作业安全操作，一般遵循以下三点安全规程：（1）断电：断开来自高压系统的电压；（2）严防设备重新合闸：防止再次接通；（3）验电：确保高压系统断电。因此，对新能源汽车进行维修作业前，先对车辆进行下电操作。不同车型下电步骤可能有所不同。图1-1-32 特种作业操作证1.1.5 新能源汽车高压安全认知 六、新能源汽车维修1.1.5新能源汽车高压安全认知 2、纯电动汽车高压断电流程（1）作业前准备，如图1-1-33所示。检查场地，确认举升机能否正常工作，检查举升臂是否水平对齐，符合作业环境；设置警戒线，悬挂警示牌，检查绝缘胶垫绝缘情况是否正常（使用绝缘万用表测量绝缘胶垫五点的绝缘电阻）；检查自身，确认没有佩戴金属饰品、钥匙、硬币等；清点绝缘工具，检查仪表设备功能情况；设置一名监护人。图1-1-33 作业前场地准备工作1.1.5 新能源汽车高压安全认知 2、纯电动汽车高压断1.1.5新能源汽车高压安全认知 （2）切断低压电源 安装三件套；拔下车钥匙、放置安全位置，如图1-1-34所示；打开前机舱，安装翼子板布和前格栅布；断开低压蓄电池负极端子，并对负极桩做绝缘处理，如图1-1-35所示。图1-1-34 拔下车钥匙 图1-1-35 断开低压蓄电池负极1.1.5 新能源汽车高压安全认知 （2）切断低压电源 1.1.5新能源汽车高压安全认知（3）拆除附件拆除后排座椅，如图1-1-36所示；掀起地垫，如图1-1-37所示。（4）穿戴绝缘防护工装检查绝缘鞋，无破损情况后（如图1-1-38所示），穿上绝缘鞋；检查防护眼镜，无破损情况后（如图1-1-39所示），佩戴防护眼镜；检查绝缘帽，无破损情况后（如图1-1-40所示），佩戴绝缘帽；检查绝缘手套，1000V以上，并检查有无漏气破损情况后（如图1-1-41所示），佩戴绝缘手套。图1-1-38 检查绝缘鞋 图1-1-39 检查防护眼镜 图1-1-40 检查绝缘帽 图1-1-36 拆除后排座椅 图1-1-37 掀起地垫图1-1-41 检查绝缘手套1.1.5 新能源汽车高压安全认知（3）拆除附件 图1-1.1.5新能源汽车高压安全认知（5）拆卸维修塞。如图1-1-42、1-1-43所示。（6）拔下动力蓄电池高低压线束插接器如图1-1-44、1-1-45所示。（7）放电及检查剩余电荷如图1-1-46所示。（8）断电后可进行相应的不带电作业。图1-1-42 拆除维修塞盖板并拔下维修塞 图1-1-43无维修塞车辆需拔下PDU低压控制插件比亚迪E5北汽EV300图1-1-44 拔下低压线束插接器 图1-1-45 高压电缆插接器3道锁止机构图1-1-46 高压电缆验电放电工装放电1.1.5 新能源汽车高压安全认知（5）拆卸维修塞。如图1-1.1.5新能源汽车高压安全认知 3、混合动力汽车高压断电流程 下面以丰田卡罗拉双擎为例，介绍对混合动力汽车进行维修时，规范的断电流程。（1）关掉车钥匙，将钥匙防止安全处。如图1-1-47所示，关闭车钥匙，将智能钥匙放入口袋或所在储物箱内。（2）打开后备箱，拆下电源系统的外罩，如图1-1-48所示，检查安全工装后，穿戴整齐。（3）断开辅助蓄电池负极端子如图1-1-49所示，用胶带缠上负极电缆并远离负极接线柱；（4）拆下维修塞外盖，取下维修塞并放入安全位置，如图1-1-50所示。图1-1-47 关闭车钥匙，将钥匙放入安全位置 图1-1-48 拆卸电源系统外罩图1-1-49 断开辅助蓄电池负极端子图1-1-50 拆卸维修塞1.1.5 新能源汽车高压安全认知 3、混合动力汽车高压1.1.5新能源汽车高压安全认知 （5）验电等待5min以上，断开逆变器总成低压线束，如图1-1-51所示；拆下测量端子的外盖，如图1-1-52所示；用万用表测量端子，电压应为0V，如图1-1-53所示。（6）断电后可进行相应的不带电作业。图1-1-51 断开逆变器总成低压线束图1-1-52 拆卸测量端子外盖图1-1-53 万用表验电1.1.5 新能源汽车高压安全认知 （5）验电图1-情景小结 1.电池分类及性能指标。2.镍氢电池、锂离子电池、锂离子电池、燃料电池等结构特点及原理分析。3.新能源汽车常用个人高压防护用具。4.新能源汽车常用检测仪器设备。5.新能源汽车高压断电操作及安全注意事项。情景小结 1.电池分类及性能指标。维修工单维修工单1.1 任务名称任务名称1.1 高压断电流程时间时间 班级班级 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 成绩成绩 实训设备实训设备 纯电动汽车2两台、高压零部件2套、举升机2台、绝缘工具2套、防护用具2套、车间安全防护用具2套、工具车和绝缘工具2套、检测仪器（绝缘万用表、放电工装等）2套。实训场地实训场地 日期日期 任务描述任务描述 客户进某纯电动汽车4S店进行维修，经过故障诊断后，师傅让徒工先对动力蓄电池进行高压断电，你知道应该如何安全规范地进行纯电动汽车高压断电?任务目的任务目的 按照纯电动汽车维修作业安全规定及车辆维修手册要求，制订出电动汽车高压断电工作计划，按照正确规范的要求完成高压断电操作。一、作业前现场环境检查1、检查绝缘胶垫绝缘胶垫外观检查：无破损 轻微破损 严重破损 无脏污 轻微脏污 严重脏污左上角绝缘电阻 、左下角绝缘电阻 、右上角绝缘电阻 、右下角绝缘电阻 、中间位置绝缘电阻 。2、设置隔离带距离车辆前方 米；后方 米；距离车辆左侧 米；右侧 米。3、悬挂警示牌警示牌名称：二、个人防护用具检查1、绝缘手套外观检查：良好 破裂 绝缘级别：级气密性检查：良好 漏气 最高使用电压：V DC V AC 2、绝缘鞋外观检查：良好 破裂 验证电压：KV 3、绝缘帽外观检查：良好 破裂4、护目镜外观检查：良好 破裂三、工具检查与准备准备工具名称：、。四、高压断电流程1、车钥匙位置：Start On Acc Lock2、车钥匙存放位置：维修柜 实操人员保管 3、。4、，维修塞存放位置：维修柜 实操人员保管5、检查龙门式举升机，确认举升装置无误后平稳举升车辆。6、先断开 ，后断开 。7、验电第一次电压值测量：第一次电压值测量：负载侧：V 电源侧：V 若有电：第二次电压值测量：第二次电压值测量：负载侧：V 自我评价自我评价组长评价组长评价教师评价教师评价总分总分 维修工单1.1 任务名称1.1 高压断电流程时间 班级 学习单元学习单元1.1.2 2 纯电动汽车动力蓄电池及管理系统结构原理与检修纯电动汽车动力蓄电池及管理系统结构原理与检修 【情境导入】客户进某纯电动汽车4S店，反映该车停车时显示续航里程150km，不开空调，正常行驶43km后，提示续驶里程仅有19km。经检查，动力蓄电池有一组电池老化，出现不均衡现象，4S店需要更换动力蓄电池，然后动力蓄电池返厂，该故障你能正确进行检修吗?【学习导航】动力蓄电池和管理系统共同组成纯电动汽车的动力蓄电池系统，动力蓄电池管理系统通过检测动力蓄电池中各单体电芯的状态来确定整个电池系统的状态，并根据动力蓄电池的状态对动力蓄电池系统进行相应的控制、调整，实现对动力蓄电池系统及各单体电芯的充放电管理，以确保动力蓄电池系统安全稳定的运行。那么，我们如何掌握动力蓄电池系统的相关知识，是本课程所要讲述的内容。学习情境1新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修学习情境1 新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修 学习单元学习单元1.1.2 2 纯电动汽车动力蓄电池及管理系统结构原理与检修纯电动汽车动力蓄电池及管理系统结构原理与检修1.应知动力蓄电池的组成。2.应知动力蓄电池管理及控制策略。3.应知动力蓄电池互锁原理。4.应知动力蓄电池整车上下电机制以及控制原理。5.能够正确的进行动力蓄电池检查。6.能够正确使用解码器进行动力蓄电池参数读取。7.能够安全规范地更换动力蓄电池。8.能够养成团队协作、吃苦耐劳、严谨细致的工作态度。学习目标学习目标学习情境1新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修学习目标学习情境1 新能源汽车动力蓄电池结构原理与检修1.2.1纯电动汽车动力蓄电池系统 一、纯电动汽车动力蓄电池概述一、纯电动汽车动力蓄电池概述 动力蓄电池是纯电动汽车的能量储存装置、是电动汽车的能量源，也是一直制约纯电动汽车发展的关键因素，关系到纯电动汽车的动力性能、续驶里程、制造成本。纯电动汽车对动力蓄电池要求比能量高、比功率大、循环寿命长、充放电效率高、安全性能好等。常见的纯电动汽车动力蓄电池材料主要应用磷酸铁锂电池、三元锂电池等。二、动力蓄电池系统组成二、动力蓄电池系统组成 动力蓄电池系统主要由动力蓄电池箱、动力蓄电池模组、电源管理系统BMS、电池控制器PRA、维修开关（检修开关）及其他辅助装置等组成，如图1-2-1所示。1、动力蓄电池箱 动力蓄电池箱用于承装电池模组、电源管理系统BMS、电池控制器PRA、维修开关及相应的辅助装置，并包含机械连接、防护等功能的总成，简称电池箱。图1-2-1 动力蓄电池的组成1.2.1 纯电动汽车动力蓄电池系统 一、纯电动汽车动1.2.1纯电动汽车动力蓄电池系统 动力蓄电池箱体外形目前广泛使用一体式，其外形如图1-2-2所示。受限于传统汽车结构局限，客户对续航里程需求的逐渐提高，动力蓄电池和底盘一体化设计已经成为趋势。因此动力蓄电池安装在车辆的底部，如图1-2-3所示。图1-2-2 动力蓄电池箱体 图1-2-3 动力蓄电池位置 2、动力蓄电池模组 动力蓄电池模组是由若干个电芯（又称单体电池）通过并联、串联后形成。为达到动力蓄电池电压要求，需要将多个电池模块进行串联提升电压，形成电池模组。多个电池模组在串联成电池包，电池包最终组成动力蓄电池，如图1-2-4所示。图1-2-4 动力蓄电池模组组成示意图1.2.1 纯电动汽车动力蓄电池系统 动力蓄电池箱体外形目1.2.1、纯电动汽车动力蓄电池系统 北汽新能源EV200采用的是SK动力蓄电池，其型号为C33DB，电池容量为30.4kWh，质量为291kg，总体积240L。电芯采用的是镍钴锰酸锂电池，电芯容量为30.5Ah，电芯宽210mm，高195mm，厚7.6mm，体积非常小，单体电芯能量密度可达184Wh/kg，电芯电压范围3.04.15V，额定电压为3.65V。该动力蓄电池放置在一个密封并且屏蔽的动力蓄电池箱里，采用3P91S的方式组合，即为3片电芯并联成电池电芯组。如图1-2-5、1-2-6所示。图1-2-5 动力蓄电池模块 图1-2-6 动力蓄电池模组布置1.2.1、纯电动汽车动力蓄电池系统 北汽新能源EV201.2.1纯电动汽车动力蓄电池系统 3、电源管理系统BMS电源管理系统BMS是动力蓄电池保护和管理的核心部件。外形如图1-2-7所示。图1-2-7 BMS电源管理器BMS检测电压绝缘电阻高圧回路绝缘检测判断是否发生故障充放电综合管理温度值动力蓄电池工作状态SOC值电流BMS的功能概括：（1）估算动力蓄电池SOC值（2）估算动力蓄电池SOH值（3）实时采集电池系统运行状态参数（4）动力蓄电池均衡性补偿（5）动力蓄电池的热平衡管理（6）动力蓄电池管理系统通过CAN数据总线实现与其他控制器之间的数据通信。1.2.1 纯电动汽车动力蓄电池系统 3、电源管理系统BMS1.2.1纯电动汽车动力蓄电池系统 4、电池控制器 电池控制器简称PRA，又称动力蓄电池继电器盒，如图1-2-8所示。总正接触器和预充接触器的开闭由BMS控制，总负接触器的开闭由VCU控制，预充电阻用来缓和瞬时高压、减少电流对电路的冲击，达到保护动力蓄电池的目的。5、维修开关 在纯电动汽车维修作业时，将动力蓄电池内部电路断开。北汽新能源EV200维修开关安装在后排座椅地垫下面中间位置。维修开关顶部标注“小心触电”“有电危险”“请根据使用说明书操作”标识。维修开关设置二级锁止机构，需依次解除锁扣拔下维修开关，禁止越级徒手或强行蛮力拆卸，如图1-2-9所示。图1-2-8 动力蓄电池控制器结构图图1-2-9 维修开关1.2.1 纯电动汽车动力蓄电池系统 4、电池控制器1.2.1纯电动汽车动力蓄电池系统 6、辅助装置（1）电流传感器 定 义：电流传感器用来检测直流母线充、放电的电流值。有无感分流器、霍尔式电流传感器两种。无感分流器如图1-2-10所示，其型号为300A75mV。霍尔式电流传感器如图1-2-11所示。（2）熔断器 熔断器防止能量回收过电压、过电流或放电过电流，如图1-2-12所示。图中熔断器最大电流为250A，电压为500V。（3）加热接触器 充电时，当电芯温度低于设定值，BMS控制加热接触器闭合通过加热熔丝给加热膜电路供电。如图1-2-13所示为加热接触器和加热熔丝。（4）电压、温度采集板电压、温度采集板均压装在模组上，用于采集电芯电压和电芯温度，如图1-2-14、1-2-15所示，然后把采集的数据传输给BMS。图1-2-10 无感分流式电流传感器图1-2-11 霍尔式电流传感器 图1-2-12 熔断器如图1-2-13 加热接触器和加热熔丝 图1-2-14 电压采集板 图1-2-15 温度传感器1.2.1 纯电动汽车动力蓄电池系统 6、辅助装置 1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 动力蓄电池管理主要有以下功能：动力蓄电池状态管理、电池安全保护、能量控制管理和电池信息管理。动力蓄电池管理是通过BMS控制来实现的，BMS通过CAN总线与VCU通信实现与整车的匹配。一、动力蓄电池状态管理一、动力蓄电池状态管理 1、动力蓄电池状态管理概述 动力蓄电池状态管理主要包括动力蓄电池状态检测和动力蓄电池状态评估。动力蓄电池状态检测包括电压检测、电流检测、温度检测等；动力蓄电池状态评估包括剩余电量评估和电池健康状态评估等。分布式信分布式信息采集系息采集系统统主多从控主多从控制式信息制式信息采集采集集集中控制中控制式信息采式信息采集系统集系统动力蓄电池信动力蓄电池信息的采集息的采集 图1-2-16 分布式信息采集系统 图1-2-17 主多从控制式信息采集系统 分布式信息采集系统、主多从控制式信息采集系统、集中控制式信息采集系统分别如图1-2-16、1-2-17、前图1-2-1所示。前图1-2-1 集中控制式信息采集系统1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 动力蓄电池管理主要1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 2、动力蓄电池电压检测 电池模块电压检测 防止过充电和过放电 动力蓄电池的电压检测 动力蓄电池总电压检测 确定动力蓄电池充放电状态 （1）电池模块电压检测 如图1-2-18所示，为长安逸动EV动力蓄电池对每个电池模块进行电压采集。（2）动力蓄电池总电压检测 动力蓄电池总电压检测是通过电压测量模块进行测量，一般在动力蓄电池输出母线等位置设置。主要是通过3个电压测量模块共同测量，来确定动力蓄电池充放电状态，并能正确测量动力蓄电池电压和外部充电线路电压。图1-2-18 长安逸动EV电池模块电压检测1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 2、动力蓄电池电压检测1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 4、动力蓄电池温度检测 目前，常见的温度采集方式有热敏电阻方式、数字温度传感器方式等。（1）热敏电阻方式 热敏电阻是最常用的采集温度的方式，其电阻值随着温度几乎是线性变化，通过阻值的变化即可判断温度的变化。如图1-2-19所示。（2）数字温度传感器方式 使用数字温度传感器接线方便，封装后耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于动力蓄电池内部的狭小空间。如图1-2-20，为采用DS18B20芯片作为温度传感器。图1-2-19 热敏电阻式测量电池温度 图1-2-20 数字温度传感器测量电池温度1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 4、动力蓄电池温度1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 二、电池安全保护二、电池安全保护 1、动力蓄电池高压绝缘保护 （1）高压漏电检测 高压漏电检测是通过检测到高压绝缘电阻低于安全值，BMS会通过降低动力蓄电池输出功率、切断高压电路等措施避免漏电引起的触电事故，并通过VCU使仪表点亮警告灯或文字提示。北汽新能源EV200所使用的SK动力蓄电池BMS内部集成绝缘检测电路。为检测动力蓄电池内部总正、总负与底盘的绝缘电阻，直接将车载高压电源作为检测电源，在电源正极、负极和车辆底盘之间建立桥式阻抗网络，如图1-2-21为动力蓄电池绝缘检测回路原理图。图1-2-21 北汽新能源EV200动力蓄电池绝缘检测回路原理图 （2）高压互锁电路 高压互锁电路的作用是检测高压线束的连接情况，当某个高压插件未插到位时，BMS检测到高压互锁电路断路或某个高压部件被打开，存在人员触电风险，BMS切断高压电源并通过VCU使仪表点亮警告灯。1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 二、电池安全保1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 高压互锁工作原理如图1-2-22所示，接线端子连接时，高压的正负端子连接完成后，互锁端子才接通，保证高压上电时，高压端子已经完全连接。高压插头断开时，互锁端子首先断开，此时切断高压互锁电路，BMS切断高压电后，高压的正负端子再断开。这样可以保证不会出现带电插拔高压端子，造成高压端子损坏。北汽新能源EV200在整车高压部件处均设有高压互锁，如图1-2-23所示。3、过电流保护4、过充电、过放电保护 图1-2-22 高压互锁结构及工作原理 图1-2-23 北汽新能源EV200高压互锁图1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 高压互锁工作原理1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 三、能量控制管理三、能量控制管理 1、动力蓄电池能量管理的作用 电池能量管理的作用是利用从纯电动汽车各个子系统采集的运行数据，控制完成电池的充放电、显示动力蓄电池剩余荷电状态（SOC）、预测剩余续航力里程、监控动力蓄电池状态、控制能量回收等。图1-2-24 整车主要控制器拓扑图 VCU-VCU-整车控制器整车控制器整车控制器整车控制器 MCU-MCU-电机控制器电机控制器电机控制器电机控制器 BMS-BMS-电源管理系统电源管理系统电源管理系统电源管理系统 CHG-CHG-车载充电机车载充电机车载充电机车载充电机 EAS-EAS-空调压缩机控制器空调压缩机控制器空调压缩机控制器空调压缩机控制器 ICM-ICM-仪表电脑仪表电脑仪表电脑仪表电脑 Motor-Motor-电机电机电机电机 Battery Pack-Battery Pack-动力蓄电池动力蓄电池动力蓄电池动力蓄电池 Charger-Charger-充电机充电机充电机充电机 A/C-A/C-空调电动压缩机空调电动压缩机空调电动压缩机空调电动压缩机 Instrument-Instrument-仪表仪表仪表仪表 2、动力蓄电池整车上下电控制 整车上下电控制包括整车低压供电与断电、唤醒与取消唤醒、高压上电和下电。整车上下电控制由VCU协调各个控制器顺序合理的接通或断开低压控制电和高压动力电，保证车辆能够正确完成“起动”和“关闭”动作，并进行信息交互和故障诊断。整车主要控制器拓扑图如图1-2-24所示。1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 三、能量控制管理 1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 （1）整车低压供电唤醒 整车主要控制器低压系统电路图如图1-2-25所示。图1-2-25 整车主要控制器低压系统电路图 从图中可知，整车控制器VCU、仪表系统ICM、数据采集终端RMS、DC/DC变换器、电源管理系统BMS通过辅助蓄电池常火供电。当车钥匙置于“ON”挡时，整车控制器VCU、仪表系统ICM、数据采集终端RMS通过继电器唤醒工作，而电源管理系统BMS、DC/DC变换器则由整车控制器VCU进行唤醒工作。（2）整车高压上下电控制 动力蓄电池高压电路上下电控制的关键在于接通或切断高压电路的输出，即对总正、总负接触器的控制。绝缘检测电路通过绝缘检测电阻组成的电桥通过BMS时刻检测绝缘情况，如果绝缘值下降，BMS和VCU切断总正接触器和总负接触器，防止产生漏电，并通过仪表报警。1.2.2 动力蓄电池管理及控制策略 （1）整车1.2.2动力蓄电池管理及控制策略 动力蓄电池在进行高压上电和充电初期，需要进行高压预充电。高压预充电原理如图1-2-26所示。在冷态起动时，电容上无电荷或只有很低的残留电压，如果无提前预充电，整车高压上电的瞬间，总正、总负接触器P、N直接与电容接通，此时动力蓄电池电压有300V以上，而负载电容上电压接近0V，相当于瞬间短路，负载电阻仅仅是导线和接触器触点的电阻。这将造成动力蓄电池和负载侧电容之间的瞬间电流在几千安培甚至上万安培电流值，这将导致总正接触器P和总负接触器N损坏。图1-2-26 高压预充电原理图A-MCU电容 B-车载充电机电容 C-空调压缩机电容 D-DC/DC变换器电容 P-总正接触器