新能源汽車動力電池與驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)原理與檢修課件22-DCDC變換器結(jié)構(gòu)原理與檢修

新能源汽車動力蓄電池與驅(qū)動電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修新能源汽車學習單元2.2DC/DC變換器結(jié)構(gòu)原理與檢修【情境導(dǎo)入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法啟動、無法進行慢充充電，儀表盤上蓄電池報警燈點亮。經(jīng)過修理工詢問12V蓄電池使用半年，經(jīng)過檢查初步判斷為DC/DC變換器不能給12V蓄電池充電，你能正確進行檢修嗎?【學習導(dǎo)航】傳統(tǒng)發(fā)動機汽車上的電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機組成，發(fā)電機是由發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電。發(fā)電機正常工作是可以給蓄電池進行充電。純電動汽車沒有發(fā)動機，混合動力汽車發(fā)動機不需要一直工作，因此不能用發(fā)電機給低壓蓄電池供電。同時車輛上除高壓系統(tǒng)以外，所有的用電設(shè)備和控制器（包括高壓系統(tǒng)控制器）均由低壓蓄電池供電。因此需要DC/DC變換器對低壓蓄電池充電。本課程主要學習高壓控制盒的結(jié)構(gòu)及檢修方法。學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學習單元2.2DC/DC變換器結(jié)構(gòu)原理與檢修1.能夠正確敘述DC/DC變換器的作用、結(jié)構(gòu)。2.能夠正確檢修D(zhuǎn)C/DC變換器。3.能夠正確更換DC/DC變換器。4.能夠養(yǎng)成嚴謹細致、工作認真的優(yōu)良品質(zhì)。學習目標學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學習目標2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

一、DC/DC變換器的作用作用是將動力蓄電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓14V直流電，給整車低壓用電系統(tǒng)供電及低壓蓄電池充電。DC/DC變換器具有效率高、體積小、耐受惡劣工作環(huán)境等特點。純電動汽車上的控制器如整車控制器VCU、電源管理系統(tǒng)BMS、電機控制器MCU和車身電氣等系統(tǒng)，均采用低壓12V直流電。如果低壓電源過低會導(dǎo)致純電動汽車不工作或不能點亮READY燈，導(dǎo)致無法起動車輛。DC/DC變換器主要安裝在電動汽車前機艙內(nèi)，如圖2-2-1所示。

圖2-2-1北汽新能源老款EV160前機艙內(nèi)DC/DC變換器2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理一、DC/DC2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

二、DC/DC變換器結(jié)構(gòu)1、外部結(jié)構(gòu)DC/DC變換器外部與高壓控制盒通過高壓電纜連接，產(chǎn)生的低壓直流電通過低壓輸出正極端子和低壓輸出負極端子與低壓電路連接，DC/DC變換器工作時通過低壓控制端與整車控制器VCU進行通信，以保證DC/DC變換器與整車協(xié)調(diào)工作。另外DC/DC變換器工作時會產(chǎn)生大量的熱量，因此外殼會裝有散熱片以便通風散熱。如圖2-2-2所示為DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)。低壓輸出負極和低壓輸出正極分別與低壓蓄電池相連接，如圖2-2-3所示為DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極連接間的熔斷絲。

圖2-2-2DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)

圖2-2-3DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極之間的熔斷絲2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理二、DC/DC變換2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

低壓控制端如圖2-2-4所示，其與整車控制器相連，圖中A端子為控制電路電源正極兼使能信號端子，工作時，整車控制器給DC/DC變換器提供12V使能信號，不工作時該端子電壓信號為0~1V；B端子為DC/DC變換器電源狀態(tài)信號輸出端子，該線路為12V高電平時表明有故障，當該線路為低電平時表明線路正常；C端子為接地。高壓輸入端如圖2-2-5所示，其通過高壓控制盒與動力蓄電池相連接。圖中A端子為高壓電源負極；B端子高壓電源正極；1為高壓互鎖信號輸出，其通往加熱器PTC插接件；2為高壓互鎖信號輸入，來自高壓控制盒插件。

圖2-2-4DC/DC變換器低壓控制端

圖2-2-5DC/DC變換器高壓輸入端2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理低壓控制端如圖2-2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中主要分為高壓輸入部分、電路板和整流輸出部分，如圖2-2-6和2-2-7所示。高壓輸入部分主要是將從高壓控制盒供過來的高壓直流電輸入到DC/DC變換器內(nèi)部。電路板主要是把高壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電，再把高壓交流電通過變壓器降壓至低壓交流電。整流部分是將低壓交流電整流成低壓直流電。

圖2-2-6DC/DC變換器正面結(jié)構(gòu)

圖2-2-7DC/DC變換器內(nèi)部背面2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

三、DC/DC變換器電路工作原理DC/DC變換器是將一種直流電變換為另一種直流電的技術(shù)，主要對電壓、電流實現(xiàn)變換，它在新能源汽車中起著能量轉(zhuǎn)換和傳遞的作用。DC/DC變換器分為單向DC/DC和雙向DC/DC。單向DC/DC的能量只能單向流動，而雙向DC/DC指保持轉(zhuǎn)換器兩端的直流電壓極性不變的前提下，根據(jù)需要改變電流的方向，從而實現(xiàn)能量的雙向流動的直流直流轉(zhuǎn)換。目前，新能源汽車主要使用單向DC/DC變換器將動力蓄電池中幾百伏的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒铍姵氐?4V直流電。雙向DC/DC變換器在豐田混合動力汽車中增壓轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用較多。例如第三代Prius中的增壓轉(zhuǎn)換器中主要是利用降壓（Buck）斬波電路、升壓（Boost）斬波電路等原理將201.6V高壓電與650V高壓電之間進行轉(zhuǎn)換。下面我們以純電動汽車中應(yīng)用的單向DC/DC變換器為例，分析其工作原理。如圖2-2-8所示，為DC/DC變換器電路原理圖。

圖2-2-8DC/DC變換器電路原理圖2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理三、DC/DC2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

該電路分為DC/AC逆變電路、變壓器、整流電路、濾波電路四部分。四、典型純電動汽車DC/DC變換器以2016款北汽新能源EV200純電動汽車的DC/DC變換器為例。1、主要性能參數(shù)EV200純電動汽車的DC/DC變換器正常工作狀態(tài)下，輸入直流電壓為240~410V，輸出直流電壓為13.8~14V，最大輸出功率為800W，采用風冷方式冷卻，電源轉(zhuǎn)換效率大于88%，防水、防塵的防護等級為IP67。2、保護功能（1）輸入欠壓保護，保護點為DC190V±10V，恢復(fù)點為DC210V±10V。（2）輸入過壓保護，保護點為DC430V±10V，恢復(fù)點為DC410V±10V。（3）輸出欠壓保護，電壓低于DC6~7V時，啟動關(guān)機保護，電壓正常后可自動恢復(fù)。（4）輸出過壓保護，電壓高于DC17.5~18.5V時，啟動關(guān)機保護，電壓正常后可自動恢復(fù)。（5）過溫保護，DC/DC變換器內(nèi)部溫度達到85℃±2℃開始降低額定功率輸入，溫度超過100℃±5℃時關(guān)機，溫度低于85℃±2℃時可自動恢復(fù)。（6）過流保護，保護點為110A±10A。（7）輸出短路保護，DC/DC變換器出現(xiàn)短路，啟動關(guān)機保護，故障解除，可自動恢復(fù)。（8）DC/DC變換器內(nèi)部有故障時，立即關(guān)機鎖死。2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理該電路分為DC/A2.2.2DC/DC變換器的檢修

一、DC/DC變換器輸出電壓檢測進行DC/DC變換器是否正常工作檢查時，一般采用測量輸出電壓的方式就可以判斷。1、檢測步驟（1）保證整車線束正常連接的情況下，車鑰匙置于LOCK擋位，使用萬用表測量低壓蓄電池端電壓，此時測量電壓應(yīng)為低壓蓄電池電壓12V左右。（2）車鑰匙置于ON擋整車上電后，繼續(xù)用萬用表測量低壓蓄電池端電壓，查看變化情況，如果數(shù)值在13.8~14V，判斷為DC/DC變換器工作正常。（3）如果整車上電后，低壓蓄電池電壓為12V左右，則說明DC/DC變換器工作不正常。2、故障原因（1）DC/DC變換器低壓電路故障。例如熔斷絲、使能信號、搭鐵等部位。（2）DC/DC變換器自身故障。（3）DC/DC變換器高壓供電故障。例如高壓線束、高壓熔斷器等部位。3、故障檢測步驟（1）車鑰匙置于LOCK擋位，檢查DC/DC變換器與低壓蓄電池之間的熔斷絲是否熔斷，如果熔斷，更換熔斷絲并要檢查熔斷原因；如果正常，檢查DC/DC變換器輸出負極連接是否松動、連接不良，若連接不良，緊固或更換螺栓。同時用萬用表歐姆擋，檢查DC/DC變換器低壓輸出正極和低壓輸出負極線路是否斷路，如果斷路更換線束。2.2.2DC/DC變換器的檢修一、DC/DC變2.2.2DC/DC變換器的檢修

（2）車鑰匙置于LOCK擋位，斷開DC/DC變換器低壓控制插頭。將車鑰匙置于ON擋，用萬用表電壓擋測量DC/DC變換器使能信號即供電信號，若為12V，說明供電正常；若電壓為0V，則檢查DC/DC變換器至VCU之間使能信號線是否有斷路或短路故障，若有更換線束，若正常；檢查VCU是否正常，不正常更換VCU。（3）如果DC/DC變換器使能信號正常，檢查DC/DC故障信號，用萬用表電壓擋測量故障信號電壓，若為12V高電平，則有故障更換DC/DC變換器；若為低電平，說明DC/DC變換器正常。（4）如果DC/DC變換器使能信號、故障信號均正常，將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表歐姆擋測量DC/DC變換器搭鐵是否正常。（5）若DC/DC變換器低壓控制電路均正常，檢查DC/DC變換器高壓電路。在檢查高壓電路時要注意高壓安全防護。按照標準進行高壓斷電后，斷開DC/DC變換器輸入高壓電纜，用專用工具或跨接線短接互鎖信號后，高壓上電，測量DC/DC變換器高壓輸入端是否有240~410V高壓電；若沒有高壓電，高壓斷電后，用萬用表歐姆擋測量DC/DC變換器高壓輸入線束電阻；若阻值過高，更換高壓線束；若阻值正常，拆卸高壓控制盒上蓋，檢查高壓控制盒內(nèi)DC/DC熔斷器是否熔斷以及內(nèi)部連接線束是否正常，如熔斷更換熔斷器。。2.2.2DC/DC變換器的檢修（2）車鑰匙置于L2.2.2DC/DC變換器的檢修

二、DC/DC變換器的更換當DC/DC變換器發(fā)生故障時，需要進行更換，具體更換步驟如下：1、準備工作給車輛安裝三件套；打開前機艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布。2、按照規(guī)范流程進行下電操作。3、DC/DC變換器拆卸流程（1）依次斷開低壓和高壓線束，如圖2-2-9所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖2-2-10所示。

圖2-2-9斷開低壓、高壓線束圖2-2-10拆卸固定螺栓

2.2.2DC/DC變換器的檢修二、DC/DC變2.2.2DC/DC變換器的檢修

（3）取下DC/DC變換器，如圖2-2-11所示。4、更換新的DC/DC變換器將DC/DC變換器安裝到位后，安裝固定螺栓；安裝高壓線束和低壓線束；如圖2-2-12所示。5、安裝后檢查（1）將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表測量低壓蓄電池電壓，電壓應(yīng)為12V左右。（2）將車鑰匙置于ON擋位，用萬用表測量低壓蓄電池電壓，電壓應(yīng)為14V左右。（3）取