新能源电动汽车

发生意外时地线电流走向示意图

充电机的电源前级电路

新能源电动汽车结构框图,整车控制器是通过CAN线与各个设备进行通讯。

高压控制盒:完成动力电池高压电源的输出及分配,实现对支路用电器的保护及切断。

高压控制盒电路图,CAN线,快充继电器是否吸盒,压缩机是否工作的继电器是否吸盒都由VCM整车控制器来控制;

安全互锁电路,高压互锁安全插头;

当中间的互锁端子一端接5V或12V或PWM脉冲时,如果互锁端子通路到地说明插头已经插入,VCU就会导通主供电,反之则断开主供电;在拔开时中间互锁端子先断开,内部的控制继电器都会先断开,这样主供电也就都不带电了。

高压互锁设计目的:【1】整车在高压上电前确保整个高压系统的完整性,使高压处于一个封闭环境下,提高安全性;【2】当整车在运转过程中高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,需要启动安全防护;【3】防止带电插拔高压线连接器给高压端子造成拉弧损坏;

一般每个插头都是有互锁线的,这样起到安全断电的目的。还有的盖子上有个小开关也是起到互锁的作用。

所有的互锁线都是串联在一起的,只要有一处是断开的都不会工作,可以在总线上接个12V的电串个电阻限流进行测量如果测得对地值为12V的的说明那个点是好的,只要测得那个点为0V的的说明那个点断开了。就可以这样依次测下去,以此来排除故障。

绝缘故障的维修 :新能源的高压回路与12V的低压回不是共地的,两个回路是相互独立的,如果两个回路存在相互串的情况就说明绝缘有问题了。

电容是将高压电和低压电隔离开了,否则的话高压电就串入低压电侧了。还要保证在测试的时候脉冲还能通过的目的。绝缘电阻应不小于20M欧,如 380V * 500R = 19M欧;正常情况下要大于500欧姆每伏,大于100欧姆每伏小于500欧姆每伏是一般漏电报警,只报故障码不断电;小于100欧姆每伏的严重漏电报警并断电;

漏电就是下图中的黄色线搭铁了,会报绝缘故障,可以依次拔掉各个模块,再短接已拔掉黄色线的接头,如果绝缘故障消失就是已拔掉的模块出问题了。

锂离子电池的结构

锂电池放电和充电工作示意图

放电时电子经过外电路和用电器被输送到正电极,与此同时,锂离子则经过内电路中的电解液穿过隔膜纸,回到正电极的晶体结构。因此,负电极中的锂离子数量逐渐减少,而正电极中的锂离子数量逐渐增多。

磷酸铁锂电池:效率输出高,标准放电为2–5C,持续高电流放电10C,瞬间放电20C,高温性能好,外部温度可以到外部65度,内部95度,放电结束温度160度。安全性好,外部损坏不爆炸,不燃烧。循环寿命好500次循环容量还在95%以上,放电到0也不损坏,可以快速充电。

三元锂,穿刺就会爆炸,同样重量的电池三元锂存储的电能更多,所以续航也就更长。;

不同材料锂电池工作电压表【最高电压减1伏是最低电压,最高电压减0.5V是平台电压】

电压平台是指一直平稳运行的电压。

充放电倍率C :

当电机类需要大电流输出时,就需要高倍率的电池进行放电,下面以2600mAh的电池为例对放电倍率进行示意。以1C可以放电1小时,以10C可以放电6分钟,以20C可以放电3分钟;

动力电池放电倍率

放电的倍率越大,电池的容量就越小;放电的倍率越小,电池的容量就越大;标准放电是额定容量的0.1C,快速放电是额定容量的0.2C;

磷酸铁锂电池特性,在零下20度时放电相当于原来的60%;低温下充电时间应该加长【如前30分钟加热呢而后才开始充电】

电池内阻:电流通过电池内部时受到的阻力,使电池的输出电压降低,此阻力称为电池的内阻。电也的内阻不是常数,在放电过程中随时间不断变化,因为活性特质组成,电解液浓度和温度断的改变,一般为几十毫欧。

电池内阻的计算方法:1、测量电池开路电压;2、加负载,测定电池的负载电压和电池的负载电流;3、内阻=(电池的开路电压 – 电池负载电压)/电池的负载电流;

常用的锂电池充电方式

车上的电量表叫SOC剩余电量标定,一般是充电量与额定容量的比值,用百分比表示。一个电池是有额定容量的,在某一倍率下充电一定时间,可以得到充电容量。这个容量与额定量的比值即为SOC。充满电了电量表显示100%,类似油表;

启动器是双线圈一个用于电机启动的牵引,一个用于保持接通的功能。工作流程:12V经D1二极管后一路经电阻R1、R3分压后给Q1栅极供电,使Q1只是瞬间导通一次;因为栅极的C1 、C2电容瞬间导通一次;而漏极的电感就串联起来了,到Q2的漏极了,这个是一直导通的做为保持线圈的供电。

高压电池组成总成内部电池原理图,48V主线电池都是串联的,每节电池都要进行电压检测的,也就是所谓的均衡;

其实均衡原理比较简单,每节电池都会检测电压的,如果某一节电压高则均衡电路中相应的三极管会导通通,使其通过功率电阻进行放电直到电压达到要求。工作示意如下图所示:

预充电阻是个小阻值大功率电阻,一般也就工作几秒一瞬间也就完事了,然后切换到正常充电电路。预充继电器个子小,而正常充电的继电器体积较大【因为继电器的触点是有耐压值的】。

锂电池上电的过程如下图所示:

  1. 通过点电压检测维修开关是否插入
  2. 负极继电器吸合,B点电压用于判断负极继电器是否动作
  3. 预充继电器吸合,通过预充电阻的限流开始给用电器内部电容送电,通过C点电压观察电容电压上升,一定时间内没有达到规定电压,就会报故障预充故障。此时应检查后面的电器是否短路。
  4. 正极继电器动作。
  5. 断开预充继电器。

新能源汽车充电电路框图

电池均衡仪内部结构原理框图,均衡仪调过以后,最好通过放电仪进行放电,再查看每节电池的均衡情况。电池的好坏只有在对其整体快放完电以后才可以测出来,每节电池的内阻最好是一样;一般压差大于0.3V或电池鼓包最好是更换。电池经常过放电很容易出现电压不均衡故障。

如果用12V给单节锂电池充电,可以用一个灯炮【限流】串入12V回路电路中给锂电池充电,注意充电电流就可以了,也是同样可以进行充电的。

如电池充满电为4.2V,让其以10A电流放电到3.0V时用时3小时,则容量为30AH

防雷器的接线简画如下图所示,它是并联在线路之中的,相当于一个用电负载。

慢充充电枪【车端】接口示意图

充电枪的插头内部有热敏电阻,时刻检测线缆温度,当由于接触不良时温度升高就断开。充电连接确认CC与地之间如果接有100R的电阻测是3相电;与地之间如有220R的电阻则是220V 32A;与地之间如有680R电阻则220V,16A;

当充电枪插入到车身后,枪上有5V经电阻分压就能判断出是否连接正常及是220V还是380V的经车搭铁到构成回路。

判断充电枪好坏,在连接上电源的情况下,将插头的CC和CP短接,如果此时主电有输出,测说明充电枪是好的。此时连接/充电指示灯亮起。

充电枪和插座连接以后,S1连接12V的触点,此时R1,R3,R2分压后检测点1的电压会下降,当下降到一定值后在检测1会出现脉冲,说明线路连接正常,可以正常输出供电了。判断方法可以在检测点1和地线间连接一个可调电阻,不断调电阻,当出现脉冲就说明输出供电了。

下面根据充电枪自然状态未插入充电插座图

如下图所示:非车载充电机控制器与R1、R2、及S开关到地有12V分压检测点1得到6V电压,此时如果与汽车相连,则R4并联到R2上,此时检测点1分得电压为4V了,如果检测点电压变少了说明插入汽车并一切正常。【红线】

此时非车载充电机控制器发号施令通过辅助电源控制继电器K3、K4吸合,开始给主供电提供电能。【蓝线】

此时12V经电阻 R5、R3分压在检测点2处得到6v,此时双方检测都已完毕。【品红线】

当双方检测点验证通过以后,两个控制器通过CAN线进行通讯。K1、K2接触器吸合,开始检测是否漏电【绿线】

注意:充电枪插入汽车充电座,无论直流快充还是交流慢充,汽车均无法行驶。

新能源的汽车没有变速箱,因为电机启动的时候扭矩非常大符合汽车启动的特性。电机的中间转子是强磁【钕磁铁】,此种电机最怕高温的,因为长时间使用温度高会使强磁磁性变化,这样就导致了使用一定时间的后就没劲了。

电机的定子是线圈

编码开关是有寿命的,可以使用霍尔非接触式的,这样就不易坏了寿命也长。比如一些防夹的玻璃升降器。霍尔传感器易热失效,易受高压影响。

作为位置传感器,不管是霍尔的还是磁电的线圈,都是铁芯在不同的位置产生的脉冲超前或滞后产生的波形就形成了编码。

3相驱动H桥电路,新能源汽车电样是3相永磁同步,一般是角形接法【大功率】属于六管整流即6个IGBT管。

而角形发电效果不理想,所以就采用8管整流即把中性点也引过来了。能提升15%左右的效率。

新能源电机驱动电路

新能源DC/DC转换器原理

DC/DC转换器工作原理框图

充电机电源板的维修是需要CAN数据的,否则的话充电机即使修好了也不启动。充电机内部有12V开关电源输出,这样就可以不用插钥匙而给BMS电池管理器供电。

慢充充电系统的控制策略

新能源汽车的空调系统,压缩机使用的是变频的电动压缩机。

电动空调压缩机变频器电路

新能源空调控制框图【通过CAN线控制】

新能源空调控制框图【通过PWM控制】,直流高压输入,12V受点火开关控制的常电,受12v控制的AC控制器,控制器发出的PWM控制信号。

PTC加热系统新能源利用的是电炉子进行加热,汽车的加热是利用水箱的加热水来加热。

不同温度放电特性

PTC加热器为正温度系数热敏电阻,因为260度就进入恒温模式了,这样比较安全。

PTC加热器控制方法一是通过继电器来控制

PTC加热器控制方法一是通过无触点控制就是有个PTC控制器。是通过CAN数据来启动PTC

整车控制原理布局框图

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