《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)十 高壓繼電器故障檢測(cè)

任務(wù)十

高壓繼電器故障檢測(cè)《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪新能源汽車(chē)售后維修車(chē)間小王問(wèn)道：“張師傅，低壓電路中會(huì)使用繼電器來(lái)控制電路的切斷與導(dǎo)通，那么，在高壓電路中是否也有類(lèi)似的元器件來(lái)完成相應(yīng)的功能？”。張師傅回答道：“高壓電路中也是使用繼電器，但與低壓電路中的繼電器不一樣”。本任務(wù)將學(xué)習(xí)高壓電路中使用的高壓繼電器的相關(guān)內(nèi)容。高壓繼電器的工作原理是什么？維修技師張師傅、學(xué)徒小王高壓繼電器的檢測(cè)方法是什么？能根據(jù)高壓繼電器檢測(cè)內(nèi)容及方法，正確使用萬(wàn)用表、檢測(cè)工具，完成高壓繼電器的故障檢測(cè)。能根據(jù)高壓繼電器測(cè)試內(nèi)容及方法，正確使用萬(wàn)用表、檢測(cè)工具，完成高壓繼電器元器件測(cè)試。高壓繼電器的定義高壓繼電器是指過(guò)輔助控制電路，控制流經(jīng)線(xiàn)圈電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使觸頭閉合、分?jǐn)?，具備滅弧能力，可?shí)現(xiàn)帶載通斷，以達(dá)到控制負(fù)載的電器，在電動(dòng)汽車(chē)高壓回路的各個(gè)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)都有應(yīng)用，動(dòng)力電池主回路、快充回路，高壓用電器供電線(xiàn)路如電機(jī)、DCDC、空調(diào)壓縮機(jī)，加熱器等。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)常用高壓繼電器類(lèi)型為電磁繼電器，如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器高壓繼電器的特征高壓繼電器檢測(cè)工作電壓：決定繼電器絕緣耐壓能力，也是繼電器分?jǐn)嗄芰Φ年P(guān)鍵指標(biāo)。12工作電流：對(duì)于工況中的沖擊電流承載能力的評(píng)估。3分?jǐn)嗄芰Γ菏抢^電器的一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注參數(shù)。一定程度上由拉弧距離決定。短路耐受能力：系統(tǒng)出現(xiàn)短路的極大電流時(shí)，繼電器不能出現(xiàn)起火爆炸等風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，主要與觸頭的通流能力以及觸點(diǎn)之間接觸的緊密性有關(guān)。4工作溫度：范圍大于等于系統(tǒng)可能提供的環(huán)境溫度范圍。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，繼電器需要降容使用，以滿(mǎn)足最高承受溫度條件為準(zhǔn)。5壽命：分機(jī)械壽命和電氣壽命。機(jī)械壽命指繼電器不帶載，反復(fù)斷開(kāi)閉合一定次數(shù)，繼電器功能正常；電氣壽命，是繼電器帶載反復(fù)斷開(kāi)閉合一定次數(shù)，繼電器功能正常。6極性：主要與分?jǐn)嗄芰τ嘘P(guān)。對(duì)于有極性的繼電器，分?jǐn)囗槝O性的電流能力較強(qiáng)，而反極性分?jǐn)嗄芰?huì)大大降低。7高壓繼電器的控制原理電動(dòng)汽車(chē)高壓繼電器共有兩組電路，輸入（線(xiàn)圈）電路為低壓電路，輸出（觸點(diǎn)）電路為高壓電路。高壓繼電器實(shí)現(xiàn)了用較小電流來(lái)控制較大電流，如右圖所示。向高壓繼電器線(xiàn)圈兩端施加電壓，低壓輸入電路導(dǎo)通，高壓繼電器閉合，高壓輸出電路導(dǎo)通，高壓用電設(shè)備開(kāi)始工作；線(xiàn)圈斷電后，低壓輸入電路斷路，高壓繼電器斷開(kāi)，高壓輸出電路斷路，高壓用電設(shè)備停止工作。高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器控制原理（此處為動(dòng)畫(huà)）高壓繼電器檢測(cè)內(nèi)容及方法檢測(cè)高壓繼電器的低壓輸入電路電壓（線(xiàn)圈兩端電壓），兩端電壓差應(yīng)為輔助蓄電池實(shí)際電壓的0.85～1.1倍。檢測(cè)高壓繼電器的高壓輸出電路電壓（觸點(diǎn)兩端電壓），兩端應(yīng)無(wú)明顯電壓差。高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器市場(chǎng)現(xiàn)狀相比普通繼電器，新能源汽車(chē)用高壓繼電器技術(shù)含量高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，從全球市場(chǎng)格局來(lái)看，高壓繼電器品牌集中度高。該領(lǐng)域產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)主要集中于國(guó)外企業(yè)，中國(guó)市場(chǎng)也由跨國(guó)公司占據(jù)主導(dǎo)，只要企業(yè)有泰科、松下、歐姆龍等。近年來(lái)國(guó)內(nèi)品牌也開(kāi)始應(yīng)用于新能源汽車(chē)，宏發(fā)、松川、國(guó)立、三友聯(lián)眾、航天電器等企業(yè)均有產(chǎn)品問(wèn)世，其中宏發(fā)是國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)品牌，位居國(guó)內(nèi)企業(yè)榜首。另外國(guó)內(nèi)如比亞迪等新能源車(chē)企也自己研發(fā)生產(chǎn)繼電器。中國(guó)高壓繼電器市場(chǎng)份額如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器市場(chǎng)份額高壓繼電器安裝位置動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的高壓繼電器安裝在電池包的斷路單元（BatteryDistributionUnit，簡(jiǎn)稱(chēng)“BDU”）內(nèi)，如右圖所示。圖中1號(hào)元件是總負(fù)繼電器、2號(hào)元件是總正繼電器、3號(hào)元件是預(yù)充繼電器。在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，電池包內(nèi)部的斷路單元（BDU）通過(guò)控制總正、總負(fù)以及預(yù)充繼電器的斷開(kāi)與閉合，從而控制電池系統(tǒng)的能量輸入與輸出。高壓繼電器檢測(cè)某純電動(dòng)汽車(chē)BDU實(shí)拍圖123高壓繼電器安裝位置某純電動(dòng)汽車(chē)的繼電器控制電路如右圖所示，目前新能源汽車(chē)上使用的大多是電磁繼電器。其中，預(yù)充回路因有預(yù)充電阻，可以選擇規(guī)格較小的10～20A繼電器，上電時(shí)承受電流脈沖，充放電主回路，因通過(guò)的電流較大，往往需要選擇規(guī)格更大的100～500A繼電器。為了能安全切斷高壓，一般在正極和負(fù)極各布置1個(gè)繼電器。電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程中繼電器閉合的順序，從BMS和充電樁充電信息交互完成后開(kāi)始，BMS首先控制總負(fù)繼電器閉合，其次是預(yù)充繼電器，最后是總正繼電器，當(dāng)總正繼電器閉合之后又?jǐn)嚅_(kāi)預(yù)充繼電器。在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，電池包內(nèi)部的斷路單元（BDU）通過(guò)控制總正、總負(fù)以及預(yù)充繼電器的斷開(kāi)與閉合，從而控制電池系統(tǒng)的能量輸入與輸出。高壓繼電器檢測(cè)某純電動(dòng)汽車(chē)BDU繼電器控制原理圖高壓繼電器安裝位置預(yù)充電路的作用：電池所帶的電機(jī)控制器負(fù)載，前端都有較大的電容C，在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，C上無(wú)電荷或只有很低的殘留電壓，當(dāng)無(wú)預(yù)充電時(shí)，主繼電器K+、K-直接與C接通，此時(shí)電池電壓VB有50V以上的高壓電，而負(fù)載電容C上電壓接近0，相當(dāng)于瞬間短路，負(fù)載電阻僅僅是導(dǎo)線(xiàn)和繼電器觸點(diǎn)的電阻，一般遠(yuǎn)小于20mΩ。按根據(jù)歐姆定律，回路電阻按20mΩ計(jì)算，電池電壓VB和VC壓差按300V計(jì)算，瞬間電流I=300/0.02=15000A。繼電器K+及K-必?fù)p壞無(wú)疑。高壓繼電器檢測(cè)某純電動(dòng)汽車(chē)BDU繼電器控制原理圖高壓繼電器安裝位置加入預(yù)充電過(guò)程，K+先斷開(kāi)，讓阻抗較大的Kp和R構(gòu)成的預(yù)充電回路先接通，我們一般選擇預(yù)充電電阻為50到200歐姆，以60歐姆為例。VB與VC壓差按300V計(jì)算，在接通一瞬間，流過(guò)預(yù)充電回路進(jìn)入電容C的最大電流Ip=300/60=5A。而預(yù)充繼電器容量是10A，所以預(yù)充回路安全。當(dāng)預(yù)充電電路工作時(shí)，負(fù)載電容C上的電壓VC越來(lái)越高(預(yù)充電電流Ip越來(lái)越小)，如右圖所示。當(dāng)接近電池電壓VB時(shí)(圖中的△V足夠小)，這時(shí)，切斷預(yù)充電，接通主繼電器K+，不再有大電流沖擊。因?yàn)镮=(VB-VC)/R，此時(shí)VB-VC很小，所以電流小。高壓繼電器檢測(cè)預(yù)充電簡(jiǎn)化示意圖高壓繼電器故障經(jīng)典案例某電動(dòng)汽車(chē)按下點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，儀表盤(pán)ready燈未點(diǎn)亮，動(dòng)力電池連接斷開(kāi)。儀表顯示如右圖所示。對(duì)于這類(lèi)故障現(xiàn)象，從儀表盤(pán)上無(wú)法直接確認(rèn)故障點(diǎn)，但是有顯示當(dāng)前故障代碼，可通過(guò)查詢(xún)維修手冊(cè)確定其故障范圍，如果沒(méi)有故障碼就使用故障診斷儀讀取當(dāng)前故障。本案例中需要連接故障診斷儀讀取相關(guān)參數(shù)。高壓繼電器檢測(cè)儀表顯示高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟一：連接OBD口，將汽車(chē)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)操作至ON檔，打開(kāi)診斷儀中的上位機(jī)軟件，診斷儀界面如右圖所示；高壓繼電器檢測(cè)上位機(jī)軟件界面高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：故障診斷儀提示“預(yù)充超時(shí)故障”，下一步將開(kāi)電池包，對(duì)電池系統(tǒng)內(nèi)的預(yù)充繼電器進(jìn)行故障排查。如圖所示右，紅色框線(xiàn)內(nèi)是BDU斷路單元。高壓繼電器檢測(cè)電池包高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟二：拆卸BDU外殼，如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)BDU實(shí)物圖高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟三：通過(guò)電池包低壓控制線(xiàn)束插頭引出CAN線(xiàn)將其接到CAN卡上，如右圖所示，紅色框線(xiàn)中分別是低壓線(xiàn)束插頭和CAN卡。高壓繼電器檢測(cè)BDU實(shí)物圖高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟四：再將CAN卡和電腦相連，即可使用電池系統(tǒng)上位機(jī)對(duì)電池包高壓繼電器進(jìn)行控制。如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)CAN卡連接電腦高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：連接完畢后打開(kāi)上位機(jī)軟件，通過(guò)觀(guān)察上位機(jī)軟件界面是否有顯示電池包的電壓或溫度等信息，來(lái)判斷連接是否成功，如果連接成功即可通過(guò)上位機(jī)控制電池包高壓繼電器的通斷，正常連接上位機(jī)顯示如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)上位機(jī)界面顯示高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟五：通過(guò)上位機(jī)軟件控制預(yù)充繼電器和總負(fù)繼電器閉合，閉合之后測(cè)量電池包高壓輸出接口電壓為0V，如右圖（a）所示；步驟六：關(guān)閉預(yù)充繼電器開(kāi)關(guān)，打開(kāi)主正繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為330V。如右圖（b）所示。高壓繼電器檢測(cè)電池包高壓輸出接口電壓值（a）（b）高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟五：通過(guò)上位機(jī)軟件控制預(yù)充繼電器和總負(fù)繼電器閉合，閉合之后測(cè)量電池包高壓輸出接口電壓為0V，如右圖（a）所示；步驟六：關(guān)閉預(yù)充繼電器開(kāi)關(guān)，打開(kāi)主正繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為330V。如右圖（b）所示。高壓繼電器檢測(cè)電池包高壓輸出接口電壓值（a）（b）根據(jù)步驟五和步驟六可以確定是預(yù)充電路未正常工作，下一步檢查BDU預(yù)充電路。預(yù)充電路上一共有兩個(gè)電器元件分別是預(yù)充電阻和預(yù)充繼電器。預(yù)充電阻可以通過(guò)測(cè)量其阻值大小以及連接的穩(wěn)定性判斷其是否正常工作。預(yù)充繼電器可通過(guò)上位機(jī)控制，使繼電器閉合再用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)蓚€(gè)觸頭是否導(dǎo)通。高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟七：檢查預(yù)充電阻連接是否正常，并用萬(wàn)用表測(cè)量預(yù)充電阻的電阻值，如右圖所示。

在歐姆檔測(cè)量電阻結(jié)果顯示“0L.”，表示電阻無(wú)窮大，即被測(cè)元件處于斷路狀態(tài)，由此可判定預(yù)充電阻出現(xiàn)故障。高壓繼電器檢測(cè)預(yù)充電阻阻值高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟八：更換預(yù)充電阻，首先拔出BDU低壓線(xiàn)束接插件并移除BDU上殼體，拆卸BDU前端高壓連接固定螺母，斷開(kāi)高壓輸出軟連接，如右圖所示紅色框線(xiàn)分別是低壓線(xiàn)束插件和高壓連接固定螺母。高壓繼電器檢測(cè)拆解BDU低壓插件及殼體高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：拆卸BDU后端高壓連接固定螺栓，斷開(kāi)高壓輸入軟連接，如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)拆解BDU高壓輸入軟連接高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：拆卸BDU內(nèi)的四顆固定螺栓，拆下BDU基座。拔除BDU內(nèi)部預(yù)充電阻接插件，并拆除預(yù)充電阻固定件，即可將預(yù)充電阻拆下。如右圖所示。高壓繼電器檢測(cè)預(yù)充電阻連接件和固定件高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟九：更換預(yù)充電阻后重新測(cè)量；使用線(xiàn)束工裝打開(kāi)預(yù)充繼電器和主負(fù)繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為0V，關(guān)閉預(yù)充繼電器開(kāi)關(guān)，打開(kāi)主正繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為330V。如右圖所示。根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析，預(yù)充電路故障并未解除。下一步需要檢測(cè)預(yù)充繼電器是否正常。高壓繼電器檢測(cè)兩種條件下的電池包高壓輸出接口電壓值高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：使用上位機(jī)控制繼電器使其閉合，可以明顯聽(tīng)到主正主負(fù)繼電器吸合的震動(dòng)聲，但預(yù)充繼電器在通電時(shí)并沒(méi)有相應(yīng)的動(dòng)作；使用萬(wàn)用表測(cè)量預(yù)充繼電器低壓控制線(xiàn)路的電壓，打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)為12.2V，關(guān)閉后為0V，如右圖所示，說(shuō)明預(yù)充繼電器低壓控制線(xiàn)路正常。但是繼電器主觸點(diǎn)無(wú)動(dòng)作，說(shuō)明預(yù)充繼電器高壓觸點(diǎn)損壞。高壓繼電器檢測(cè)測(cè)量預(yù)充繼電器控制線(xiàn)圈電壓高壓繼電器故障經(jīng)典案例操作步驟：步驟十：更換新的預(yù)充繼電器，完成后使用線(xiàn)束工裝打開(kāi)預(yù)充繼電器和主負(fù)繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為325.6V，關(guān)閉預(yù)充繼電器開(kāi)關(guān)，打開(kāi)主正繼電器開(kāi)關(guān)，測(cè)量高壓接口電壓為325.6V。電池包內(nèi)故障排除。裝包后監(jiān)控正常，車(chē)輛正常啟動(dòng)，故障排除。高壓繼電器檢測(cè)測(cè)量預(yù)充繼電器控制線(xiàn)圈電壓報(bào)數(shù)法任意指派一名學(xué)生開(kāi)始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)相同數(shù)目的同學(xué)為一組高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器檢測(cè)資料員負(fù)責(zé)查閱動(dòng)力電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)使用說(shuō)明書(shū)。小組討論高壓繼電器檢測(cè)方法。記錄員正確記錄檢測(cè)步驟和結(jié)果。完成高壓繼電器檢測(cè)任務(wù)高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器檢測(cè)匯報(bào)時(shí)闡述檢測(cè)方案報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套萬(wàn)用表、帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)高壓繼電器檢測(cè)小心高壓觸電。小心重物砸腳。小心頭部磕碰。正確設(shè)置檢測(cè)條件。合理制定檢測(cè)方案。準(zhǔn)確記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器檢測(cè)高壓繼電器檢測(cè)記錄（1）據(jù)上述檢測(cè)內(nèi)容及方法，分別對(duì)總正繼電器、總負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器進(jìn)行檢測(cè)，，并完成表的填寫(xiě)。序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)條件檢測(cè)類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)值檢測(cè)值處理方式1總正繼電器

2總負(fù)繼電器

3預(yù)充繼電器

高壓繼電器測(cè)試內(nèi)容（1）檢測(cè)高壓繼電器線(xiàn)圈電阻（線(xiàn)圈等效電阻的標(biāo)準(zhǔn)值參考維修手冊(cè)）。（2）檢測(cè)高壓繼電器觸點(diǎn)是否粘連。斷開(kāi)高壓繼電器的輸入電路，檢測(cè)高壓繼電器兩個(gè)輸出端子之間的電阻值，若阻值為無(wú)窮大則表示正常，若是存在阻值則表示高壓繼電器觸點(diǎn)存在粘連。高壓繼電器測(cè)試高壓繼電器測(cè)試方法如右圖所示，向高壓繼電器線(xiàn)圈兩端施加電壓（電壓值為高壓繼電器的標(biāo)稱(chēng)電壓），檢測(cè)高壓繼電器是否閉合。若高壓繼電器兩個(gè)輸出端子之間的電阻值小于1Ω（或維修手冊(cè)規(guī)定）表示高壓繼電器正常，若是大于1Ω則表示高壓繼電器輸出電路存在虛接或斷路，高壓繼電器工作異常。高壓繼電器測(cè)試檢測(cè)高壓繼電器工作狀態(tài)高壓繼電器測(cè)試資料員查閱教學(xué)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)，讀取動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的基本信息，并告知組員。記錄員要正確記錄測(cè)量值。操作員要注意測(cè)試方法的爭(zhēng)取。完成高壓繼電器測(cè)試高壓繼電器測(cè)試高壓繼電器測(cè)試報(bào)告測(cè)試步驟。報(bào)告小組分工情況。報(bào)告任務(wù)目標(biāo)動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套萬(wàn)用表、輔助蓄電池、帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)、高壓繼電器教學(xué)平臺(tái)說(shuō)明書(shū)高壓繼電器檢測(cè)注意安全防護(hù)。小心工具落地。注意作業(yè)時(shí)拉隔離欄。注意仔細(xì)查閱維修手冊(cè)。正確連接線(xiàn)路。注意蓄電池的正負(fù)極接通順序。高壓繼電器測(cè)試高壓繼電器測(cè)試BMS主板供電、搭鐵、喚醒線(xiàn)檢測(cè)記錄（1）根據(jù)上述測(cè)試內(nèi)容及方法，分別對(duì)總正繼電器、總負(fù)繼電器、預(yù)充繼電器進(jìn)行測(cè)試，并完成表的填寫(xiě)。序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)