《新能源汽車動(dòng)力電池及充電管理》課件-任務(wù)11  低壓充電系統(tǒng)與能量回收系統(tǒng)

任務(wù)11

低壓充電系統(tǒng)與能量回收系統(tǒng)目錄CONTENTS低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障檢修1能量回收系統(tǒng)故障檢修2情景導(dǎo)入小王駕駛電動(dòng)汽車下10多公里長(zhǎng)坡，發(fā)現(xiàn)動(dòng)力電池電量不減反而增加，向你咨詢那是什么功能？教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障診斷方法；掌握能量回收系統(tǒng)故障診斷方法。能力目標(biāo)能正確診斷和檢修低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障；能正確診斷和檢修能量回收系統(tǒng)故障。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和服務(wù)意識(shí)；培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。11.1

低壓充電系統(tǒng)DC/DC故障檢修011.DC/DC轉(zhuǎn)換器的概念及功能DC/DC（DirectCurrent，DC）是直流/直流轉(zhuǎn)換器的縮寫，是將直流電壓變換為直流電壓的電子裝置。DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類012.DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類電動(dòng)汽車中DC/DC功率轉(zhuǎn)換器分為兩類。（1）降壓轉(zhuǎn)換器

降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用是將高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的電壓降壓為12V或24V的電壓等級(jí)，為12V或24V電系負(fù)載供電。例如：直流/直流轉(zhuǎn)換器（DC/DC）保證高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池電壓在280—400V變化區(qū)間內(nèi)輸出穩(wěn)定的14V或28V電壓，分別為12V或24V電系負(fù)載（也包括12V或24V等級(jí)的鉛酸蓄電池）其供電（或充電）。有些電動(dòng)汽車的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器有雙向DC/DC轉(zhuǎn)換功能。雙向功能包括：可將高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的電壓降為車上鉛酸蓄電池的充電電壓；反過(guò)來(lái)，也可將鉛酸蓄電池升為高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池的充電電壓，為高壓鋰離子（或鎳氫電池）電池充電。DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類01DC/DC轉(zhuǎn)換器的功能和分類（2）升壓轉(zhuǎn)換器

對(duì)動(dòng)力電池電壓進(jìn)行升壓：采用DC/DC轉(zhuǎn)換器將蓄電池高壓升為更高的直流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可提高系統(tǒng)的工作效率。021.DC/DC上電過(guò)程：

在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)（或一鍵式供電開(kāi)關(guān)）打到READY時(shí)，系統(tǒng)主繼電器SMRG和SMRP（預(yù)充繼電器）先工作，完成C1電容的預(yù)充過(guò)程。當(dāng)電容C1電壓接近鋰離子電池電壓時(shí)，SMRB繼電器工作，同時(shí)SMRP繼電器退出工作。2.直流交流轉(zhuǎn)換：

DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制電路控制晶體管T1、T3工作，此時(shí)通過(guò)L的電流由上到下。然后再控制T2、T4工作，此時(shí)通過(guò)L的電流由下到上。從而將直流變換成交流。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理023.降壓過(guò)程：

由于通過(guò)電感L為交流，在兩個(gè)次級(jí)電感線圈L1和L2里感就出交流電，由于線圈匝數(shù)較少，所以電壓輸出較低。4.整流過(guò)程：

D1和D2實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線圈的半波整流。5.濾波過(guò)程：

電感L0和電容C2用于濾波，實(shí)現(xiàn)電流平滑給鉛酸蓄電池充電，從GND構(gòu)成回路。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理02

6.控制過(guò)程：

DC/DC轉(zhuǎn)換控制電路根據(jù)輸出的電壓反饋進(jìn)行電壓輸出控制，以滿足晶體管T1、T3和T2、T4的換流控制。7.通訊過(guò)程：

DC/DC轉(zhuǎn)換控制電路通過(guò)CAN與EV-ECU通訊實(shí)現(xiàn)DC/DC自診斷的輸出，同時(shí)針對(duì)用電負(fù)荷增加，可先于電壓反饋進(jìn)行控制。DC/DC轉(zhuǎn)換器的工作原理031.故障現(xiàn)象

全車電壓低，用電器打不開(kāi)，車輛也無(wú)法行駛。經(jīng)檢查鉛酸蓄電池電壓低，換上新蓄電池后，一天不到就故障再次出現(xiàn)，檢查蓄電池電壓只有9伏或10伏，或電壓更低。

出現(xiàn)上部這種情況時(shí)，電動(dòng)汽車有三種可能：一、DC/DC轉(zhuǎn)換器損壞；二、有漏電的用電器；三、蓄電池?fù)p壞存不住電。DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查032.檢查方法（1）更換一塊電壓正常的蓄電池，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，上電READY檔；（2）測(cè)量蓄電池電壓是升高還是降低；（3）若是降低，不是DC/DC轉(zhuǎn)換電壓輸出的電壓14V左右，而是蓄電池電壓，初步可判定DC/DC轉(zhuǎn)換器損壞。DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查03DC/DC轉(zhuǎn)換器的檢查視頻：DC-DC充電電路故障診斷（見(jiàn)mooc任務(wù)4-2）任務(wù)小結(jié)

本節(jié)學(xué)習(xí)新能源汽車DC/DC工作原理，將動(dòng)力電池直流電壓與輔助蓄電池直流電壓相互轉(zhuǎn)換的電子裝置。課后作業(yè)：簡(jiǎn)述新能源汽車DC/DC工作原理。11.2

能量回收系統(tǒng)故障檢修01制動(dòng)能量回收系統(tǒng)功用

制動(dòng)能量回收也叫再生制動(dòng)，是指電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車在減速、下坡過(guò)程中，車輛部分動(dòng)能、勢(shì)能通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成熱能散發(fā)到大氣中，部分能量在制動(dòng)或慣性滑行中被回收并通過(guò)發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電能，再儲(chǔ)存在蓄電池中。制動(dòng)能量回收可以減少制動(dòng)盤的消耗、增加汽車的續(xù)駛里程、增大能量利用率；這對(duì)于環(huán)保、節(jié)能減排、減少能源消耗有重要意義。應(yīng)知制動(dòng)能量回收功能01純電動(dòng)汽車處于緊急制動(dòng)或大強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)，單純靠電機(jī)的再生制動(dòng)很難保證行車安全，因此車輛必須保留機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，所以純電動(dòng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)是傳統(tǒng)機(jī)械式制動(dòng)系統(tǒng)與電機(jī)再生制動(dòng)的復(fù)合系統(tǒng)。關(guān)鍵問(wèn)題是協(xié)調(diào)控制機(jī)、電復(fù)合制動(dòng)力的比例關(guān)系，系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)滿足：應(yīng)知制動(dòng)能量回收功能1）為保證駕駛員能通過(guò)制動(dòng)踏板合理控制車速并有一定的制動(dòng)感受，制動(dòng)模式在發(fā)生改變時(shí)產(chǎn)生的沖擊應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，保證駕駛舒適性。2）為保證車輛行駛安全，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理控制作用在驅(qū)動(dòng)輪上的機(jī)、電復(fù)合制動(dòng)力的比例關(guān)系。此外，為了防止車輪發(fā)生抱死、側(cè)滑等危險(xiǎn)情況，施加在前后軸上的最大制動(dòng)應(yīng)滿足ECE法規(guī)規(guī)定。3）根據(jù)電機(jī)、動(dòng)力電池的規(guī)格限制，為保證動(dòng)力系統(tǒng)安全，提高能量利用率，應(yīng)考慮動(dòng)力電池組最大允許充電功率及電機(jī)的發(fā)電能力。01應(yīng)知制動(dòng)能量回收功能4123電機(jī)性能電機(jī)是影響電制動(dòng)力大小的直接因素。合理選擇電機(jī)運(yùn)行區(qū)域，可以提高電機(jī)發(fā)電功率。儲(chǔ)能裝置充電功率和充電電流；蓄電池SOC值等?？刂撇呗钥刂撇呗砸侠硪?guī)劃再生制動(dòng)力與液壓制動(dòng)力的比例，合理規(guī)劃制動(dòng)力在各個(gè)軸之間的分配，保證車輛穩(wěn)定可靠充分的回收制動(dòng)能量。其他因素汽車驅(qū)動(dòng)形式、行駛工況、能量傳遞效率、駕駛員駕駛習(xí)慣等。02制動(dòng)能量回收的工作原理就是汽車減速制動(dòng)時(shí)將其動(dòng)能經(jīng)過(guò)傳動(dòng)裝置傳遞給電機(jī)，然后電機(jī)在制動(dòng)控制器的作用下以發(fā)電模式工作，將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，給儲(chǔ)能裝置充電。1.電機(jī)再生制動(dòng)的基本原理當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板，電動(dòng)汽車處于制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源被斷開(kāi)了，但是電動(dòng)機(jī)存在慣性作用轉(zhuǎn)速不能馬上為零，所以電機(jī)仍然旋轉(zhuǎn)，這時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。制動(dòng)能量回收工作原理02制動(dòng)能量回收工作原理

當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，電機(jī)的感應(yīng)電流在K-Rb-Ra-K之間形成一個(gè)回路。設(shè)感應(yīng)電流為I1，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與電流I1的關(guān)系為：02制動(dòng)能量回收工作原理

當(dāng)K斷開(kāi)時(shí)，由于電機(jī)是感性元件，電流不會(huì)馬上為零，此時(shí)電機(jī)感應(yīng)電流變化率激增。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增加，當(dāng)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)超過(guò)了電池的端電壓Ub，此時(shí)電機(jī)給電池充電即實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量回饋。設(shè)此時(shí)的回饋電流為I2，則回饋電流

的大小為：022.電動(dòng)汽車能量回饋原理制動(dòng)能量回收工作原理03

能量回收功能一般在車輛減速/制動(dòng)時(shí)起作用，能量回收情況無(wú)法直接進(jìn)行觀察，但可以通過(guò)車輛其他部件狀態(tài)進(jìn)行間接觀察。

在進(jìn)行能量回收時(shí)，車輛行駛慣性反拖驅(qū)動(dòng)電機(jī)，此時(shí)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作于發(fā)電狀態(tài)，并將產(chǎn)生的電能輸送至儲(chǔ)能裝置，此時(shí)通過(guò)觀察得到的儲(chǔ)能裝置的輸出電流應(yīng)為負(fù)值，數(shù)值大小表示制動(dòng)能量的回收強(qiáng)度。

在純電動(dòng)汽車上，可以通過(guò)方向盤上的選擇按鍵選擇能量流觀察界面。能量回收功能測(cè)試03

當(dāng)車輛處于減速/制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能為動(dòng)力電池充電，此時(shí)儀表盤的指示情況為：功率表變?yōu)樨?fù)值，指示在綠色區(qū)域；能量流的方向是從車輪、電機(jī)到動(dòng)力電池。能量回收功能測(cè)試03（1）制動(dòng)時(shí)的能量回收測(cè)試

制動(dòng)時(shí)的能量回收是回收汽車的動(dòng)能，能量回收系統(tǒng)將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能給動(dòng)力電池充電。

能量回收功能測(cè)試需要經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員在實(shí)車上進(jìn)行操作，場(chǎng)地要求為空曠行人少的路段。測(cè)試的具體步驟如下：1）打開(kāi)車門，駕駛員上車；2）關(guān)閉車門，系好安全帶；3）駕駛員踩下制動(dòng)踏板，并松開(kāi)手剎；4）將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON檔位；5）將電子換擋旋鈕由N檔位旋至D檔位；6）逐漸松開(kāi)制動(dòng)踏板，車輛開(kāi)始行駛；能量回收功能測(cè)試037）踩下加速踏板，加速至較高車速；8）松開(kāi)加速踏板、踩下制動(dòng)踏板；9）進(jìn)行觀察：儀表盤功率表顯示為負(fù)；信息顯示屏能量流觀察界面下，能量流方向由車輪回流至動(dòng)力電池。

在此過(guò)程中可以通過(guò)解碼儀進(jìn)入BMS模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時(shí)的充電電流；也可以進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時(shí)電機(jī)的制動(dòng)功率及制動(dòng)扭矩。能量回收功能測(cè)試03能量回收功能測(cè)試

可以通過(guò)方向盤上的“選擇”按鍵、“確定”按鍵進(jìn)入菜單欄，選擇能量回饋強(qiáng)度設(shè)置，設(shè)置能量回饋強(qiáng)度為“標(biāo)準(zhǔn)”或“較大”；再進(jìn)行能量回收功能測(cè)試，體驗(yàn)兩種模式之間的不同，并通過(guò)讀取的數(shù)據(jù)流進(jìn)行對(duì)比。03能量回收功能測(cè)試（2）下長(zhǎng)坡時(shí)的能量回收測(cè)試

下長(zhǎng)坡時(shí)的能量回收是回收汽車的重力勢(shì)能，能量回收系統(tǒng)將汽車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能給動(dòng)力電池充電。

下長(zhǎng)坡時(shí)的能量回收測(cè)試需要經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員在實(shí)車上進(jìn)行操作，場(chǎng)地要求為空曠行人少的下長(zhǎng)坡路段。測(cè)試的具體步驟如下：1）將車輛開(kāi)到下長(zhǎng)坡路段；2）逐漸松開(kāi)制動(dòng)踏板，車輛在重力的作用下緩慢加速；03能量回收功能測(cè)試3）進(jìn)行觀察：儀表盤功率表顯示為負(fù)；信息顯示屏能量流觀察界面下，能量流方向由車輪回流至動(dòng)力電池。在此過(guò)程中可以通過(guò)解碼儀進(jìn)入BMS模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時(shí)的充電電流；也可以進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊，讀取數(shù)據(jù)流，查看能量回收時(shí)電機(jī)的制動(dòng)功率及制動(dòng)扭矩?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置能量回饋強(qiáng)度為“標(biāo)準(zhǔn)”或“較大”；再進(jìn)行下長(zhǎng)坡時(shí)的能量回收測(cè)試，體驗(yàn)兩種模式之間的不同，并通過(guò)讀取的數(shù)據(jù)流進(jìn)行對(duì)比。需要注意的是：在此過(guò)程中駕駛員要防止車輛速度過(guò)快而出現(xiàn)危險(xiǎn)。037）踩下加速踏板，加速至較高車速；8）松開(kāi)加