电动车基础知识培训课件

电动车基基础知知识培培训注意事项高压危险！注：禁止带电操作高压部件电机控制器电机电池包DCDC充电机转向系统高压电器盒空调压缩机充电口（快慢）高压线束MSD（维修开关）注：禁止带电操作整车结构原理图高压动力电源低压电源CAN总线信号采集电池箱电池箱(含管理系统含管理系统)驱动电机驱动电机发电机发电机电机电机控制器控制器电动水泵空调控制器电动压缩机整车控制器整车控制器仪表高压电气盒DCDC加速踏板原车原车蓄电池蓄电池电暖风点火钥匙制动踏板换档手柄电动助力转向车载充电机充电接口整车控制器介绍整车控制器介绍-整车控制策略框图整车控制器介绍-控制策略 整车控制策略框图如上图所示。控制策略包括司机驾驶意图解析、车辆模式管理及能量管理算法三部分组成。在司机驾驶意图解析模块中,整车控制策略通过钥匙信号、档位位置、油门踏板位置和制动踏板位置传感器能捕获司机的操作过程，从而得到司机的驾驶意图。其中油门踏板传感器决定车辆的驱动力矩请求，而制动踏板传感器位置决定了司机的制动力矩的请求。在车辆模式管理中，控制器通过钥匙信号及档位位置能决定车辆处于那种模式。当钥匙在“ON”档时，控制模式从停车进入系统自检、就绪模式，当检测到钥匙的“Start”信号时，系统进入预驾驶模式，在这个模式下，系统会合上主接触器等附件，处于随时整备行车的状态；经过这个模式后，整车控制器软件检查司机的档位能判断车辆是前进、后退和怠速模式等。能量管理算法中，整车控制器根据车辆当前的状态和司机的驾驶需求来分配电机的功率。8整车控制器-在线监控及标定系统建立标准架构的在线监控标定系统9整车控制器介绍-整车标定试验电机系统介绍电机控制器电机电机系统介绍-永磁同步电机结构气隙三相绕组n=60fp，f为电流频率，P为极对数。气隙：指的是静止的磁极和旋转的电枢之间的间隙。气隙的大小，决定磁通量的大小（气隙磁通密度），如果气隙较大的话，漏磁就多，那么电机的效率就会降低，如果气隙太小，就容易扫膛。正弦波永磁同步电动机的基本组成框图自控式交直交电压型电机控制方式，自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成，其结由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机和位置传感器构成，其结构原理图如图所示。在构原理图如图所示。在图中电流经整流后，由三相逆变器给电机的三相绕组供电，三相对称电流合成的旋图中电流经整流后，由三相逆变器给电机的三相绕组供电，三相对称电流合成的旋转磁场与转子永久磁钢所产生的磁场相互作用产生转矩，拖动转子同步旋转，通过转磁场与转子永久磁钢所产生的磁场相互作用产生转矩，拖动转子同步旋转，通过位置传感器实时读取转子磁钢位置，变换成电信号控制逆变器功率器件开关，调节位置传感器实时读取转子磁钢位置，变换成电信号控制逆变器功率器件开关，调节电流频率和相位，使定子和转子磁势保持稳定的位置关系，才能产生恒定的转矩，电流频率和相位，使定子和转子磁势保持稳定的位置关系，才能产生恒定的转矩，定子绕组中的电流大小是由负载决定的。定子绕组中三相电流的频率和相位随转子定子绕组中的电流大小是由负载决定的。定子绕组中三相电流的频率和相位随转子位置的变化而变化的，使三相电流合成一个与转子同步的旋转磁场，通过电力电子位置的变化而变化的，使三相电流合成一个与转子同步的旋转磁场，通过电力电子器件构成的逆变电路的开关变化实现三相电流的换相，代替了机械换向器。器件构成的逆变电路的开关变化实现三相电流的换相，代替了机械换向器。定子绕组的合成磁势与转子磁势之间的空间相位关系电机转子位置由弦变位置传感器监控（sint，cost），通过弦变反馈电机控制器确定放电角度电机外特性曲线特点：低转速区恒转矩，高转速区恒功率电机控制器保护功能：过温和低温保护，变频器和电机过载保护，相间、对地短路保护，过电流，过电压，欠电压，缺相、失速、温度断线、编码器断线保护主要功能：速度控制、力矩控制、速度/力矩控制切换、速度限制、力矩限制、，参数拷贝、参数备份、两组电机参数自由切换、灵活的功能码显隐性、三组故障记录、过励磁制动功能、过压失速、欠压失速、掉电再起动功能、跳跃频率功能、频率绑定功能、异步机和同步机的参数辨识、弱磁控制功能、高精度的转矩限定、故障复位电池系统介绍电池系统介绍-分类一次电池一次电池，又称“原电池”，即放电后不能用充电的方法使它复原的电池。换言之，这种电池只能使用一次，放电后电池只能被遗弃了。这类电池不能再充电的原因，或是电池反应本身不可逆，或是条件限制使可逆反应很难进行。如：锌锰干电池 ZnNH4ClZnCl2MnO2(C)锌汞电池 ZnKOHHgO银锌电池 ZnKOHAg2O二次电池二次电池，又称“蓄电池”，即放电后又可用充电的方法使活性物质复原而能再次放电，且可反复多次循环使用的一类电池。这类电池实际上是一个化学能量贮存装置，用直流电将电池充足，这时电能以化学能的形式贮存在电池中，放电时，化学能再转换为电能。如：铅酸电池 PbH2SO4PbO2镍镉电池 CdKOHNiOOH镍氢电池 H2KOHNiOOH锂离子电池 LiCoO2有机溶剂6C 锌空气电池 ZnKOHO2(空气)电池系统介绍-性能参数电动势电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。额定电压额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。开路电压电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势。必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。工作电压系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。终止电压系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。充电电压系指外电路直流电压对电池充电的电压。一般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内内阻蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等电池系统介绍-性能参数容量电池的容量单位为库仑(C)或安时(Ah)。表征电池容量特性的专用术语有三个：a.理论容量。系指根据参加电化学反应的活性物质电化学当量数计算得到的电量。通常，理论上1电化当量物质将放出1法拉第电量，即96500C或26.8Ah(1电化当量物质的量，等于活性物质的原子量或分子量除以反应的电子数)。b.额定容量。系指在设计和生产电池时，规定或保证在指定放电条件下电池应该放出的最低限度的电量。c.实际容量。系指在一定的放电条件下，即在一定的放电电流和温度下，电池在终止电压前所能放出的电量。电池的实际容量通常比额定容量大10%20%。电池容量的大小，与正、负极上活性物质的数量和活性有关，也与电池的结构和制造工艺与电池的放电条件(电流、温度)有关。影响电池容量因素的综合指标是活性物质的利用率。换言之，活性物质利用得越充分，电池给出的容量也就越高。活性物质的利用率可以定义为：利用率=(电池实际容量/电池理论容量)100%或，利用率=(活性物质理论用量/活性物质实际用量)100%电池系统介绍-性能参数比能量和比功率电池的输出能量是指在一定的放电条件下，电池所能作出的电功，它等于电池的放电容量和电池平均工作电压的乘积，其单位常用瓦时(Wh)表示。电池的比能量有两种。一种叫重量比能量，用瓦时/千克(Wh/kg)表示；另一种叫体积比能量，用瓦时/升(Wh/L)表示。比能量的物理意义是电池为单位重量或单位体积时所具有的有效电能量。它的比较电池性能优劣的重要指标。必须指出，单体电池和电池组的比能量是不一样的。由于电池组合时总要有连接条、外部容器和内包装层等，故电池组的比能量总是小于单体电池的比能量。电池的功率是指在一定的放电条件下，电池在单位时间内所能输出的能量。单位是瓦(W)，或千瓦(kW)。电池的单位重量或单位体积的功率称为电池的比功率，它的单位是瓦/千克(W/kg)或瓦/升(W/L)。如果一个电池的比功率较大，则表明在单位时间内，单位重量或单位体积中给出的能量较多，即表示此电池能用较大的电流放电。因此，电池的比功率也是评价电池性能优劣的重要指标之一。电池系统介绍-性能参数贮存性能和自放电电池经过干贮存(不带电解液)或湿贮存(带电解液)一定时间后，其容量会自行降低，这个现象称自放电。所谓“贮存性能”是指电池开路时，在一定的条件下(如温度、湿度)贮存一定时间后自放电的大小。电池在贮存期间，虽然没有放出电能量，但是在电池内部总是存在着自放电现象。即使是干贮存，也会由于密封不严，进入水份、空气及二氧化碳等物质，使处于热力学不稳定状态的部分正极和负极活性物质构成微电池腐蚀机理，自行发生氧化还原反应而白白消耗掉。如果是湿贮存，更是如此。长期处在电解液中的活性物质也是不稳定的。负极活性物质大多是活泼金属，都会发生阳极自溶。酸性溶液中，负极金属是不稳定的，在碱性溶液及中性溶液中也非十分稳定。电池自放电的大小，一般用单位时间内容量减少的百分比表示，即：自放电=(Co-Ct/Cot)100%式中：Co贮存前电池容量，Ah；Ct贮存后电池容量，Ah；t贮存时间，用天、周、月或年表示。电池系统介绍-性能参数寿命电池的寿命有“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”两个概念。必须指出，这两个概念仅是针对电池自放电大小而言的，并非电池的实际使用期限。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。对一次电池而言，电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间(与放电倍率大小有关)。对二次电池而言，电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。充放电循环寿命，是衡量二次电池性能的一个重要参数。经受一次充电和放电，称为一次循环(或一个周期)。在一定的充放电制度下，电池容量降至某一规定值之前，电池能耐受的充放电次数，称为二次电池的充放电循环寿命。充放电循环寿命越长，电池的性能越好。在目前常用的二次电池中，镉镍电池的充放电循环寿命500800次，铅酸电池200500次，锂离子电池6001000次，锌银电池很短，约100次左右。二次电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电制式等条件有关。所谓“放电深度”是指电池放出的容量占额定容量的百分数。减少放电深度(即“浅放电”)，二次电池的充放电循环寿命可以大大延长。湿搁置使用寿命，也是衡量二次电池性能的重要参数之一。它是指电池加入了电解液后开始进行充放电循环直至充放电循环寿命终止的时间(包括充放电循环过程中电池处于放电态湿搁置的时间)。湿搁置使用寿命越长，电池性能越好。在目前常用的电池中，镉镍电池湿搁置使用寿命23年，铅酸电池35年，锂离子电池58年，锌银电池最短，只有1年左右。电池系统介绍-性能比较电池系统介绍-结构及工作原理上式中M表示Co、Ni、Mn等金属，负极C表示石墨等碳材料。充电时Li+从正极脱嵌下来，经过电解液嵌入负极石墨等材料中；放电时则相反，Li+从负极再嵌入到正极中。在充放电过程中，Li+就像“摇椅”一样在正、负两极之间往返运动，因此锂离子电池也被人们称为“摇椅电池”或“羽毛球电池”，其实质是一个锂离子的浓差电池。其电池充放电原理如下图所示。电池系统介绍-强检要求电池系统介绍-电动汽车术语电池系统介绍-电池管理系统（BMS）电池系统介绍-电池管理系统（BMS）车辆每个电池箱均配有一个电池管理系统模块，用于检测该箱电池的电压，温度等在电池状态信息。电池管理系统分为主机和从机，每辆车只有一个主机，主机负责与整车控制器进行CAN通讯。主机和从机之间通过内部CAN总线进行通讯。电池系统介绍-电池管理系统（BMS）传感器温度检测：一般一个电池包设置多个温度检测点；根据系统需要可以增加或减少测温点个数。电流检测：电池管理系统主机连接有电流传感器，用于检测直流母线的充放电电流。电压检测：每个电池管理系统负责采集其所在电池包所有 单体电池的电压。电池系统介绍-电池管理系统（BMS）执行器成组接触器 成组接触器串联在动力电池主回路上，由电池管理系统（主机）控制。当故障到达保护级别时，电池管理系统会切断成组接触器以保证电池的安全。电池加热系统接触器 当电池温度低于0时，电池管理系统会控制该接触器闭合以开启电池加热系统。当电池温度达到10 时，电池管理系统断开该接触器，停止加热系统。电池管理系统故障及保护31充电电流大放电电流大电池温度高单体电池电压低单体电池电压高故障类别电池管理系统故障分为预警和保护两级：故障达到预警级时，主控制器将采取一系列的保护措施，如降低整车输出功率等故障达到保护级时，电池管理系统将切断成组接触器，断开整车的动力回路电池管理系统可靠性测试参考标准QC/T 413-2002 汽车电气设备基本技术条件GB/T 2423.1 电工电子产品基本环境试验规程 试验A：低温试验方法GB/T 2423.2 电工电子产品基本环境试验规程 试验B：高温试验方法GB/T2423.10 电工电子产品环境试验 第二部分试验FC和导则：振动（正弦）GB/T 2423.17 电工电子产品基本环境试验规程 试验KA：盐雾试验方法GB/T 2423.22 电工电子产品基本环境试验规程 试验N：温度变化试验方法 GB/T 4942.2 低压电器外壳防护等级 GB/T 17619 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法 GB 18655 用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法电池管理系统可靠性测试振动试验耐压试验高低温试验电池管理系统在线监控及标定电动车仪表-指示灯电源系统-DCDC电源系统-DCDC功能：将动力电池高压电转换成12V/24V低压电源，为整车低压低压系统供电，功能同汽油车发电机电源系统-DCDC功能：将动力电池高压电转换成12V/24V低压电源，为整车低压低压系统供电，功能同汽油车发电机电源系统-充电机功能：将220V/380V交流电转换成高压直流电，为动力电池包补充能量电源系统-充电机电源系统-充电机（状态显示）空调系统-控制原理制动辅助系统助力转向高压电器盒高压连接器与维修开关（泰科、安费诺、中航光电）RT系列HV系列注：插接时切勿左右掰动，以免影响高压接触高压连接器与维修开关（高压连接器与维修开关（泰科、安费诺泰科、安费诺、巴斯巴）、巴斯巴）谢谢！