新能源汽车动力电池与驱动电机结构原理与检修课件2.1--高压控制盒结构原理与检修

新能源汽车动力蓄电池与驱动电机系统结构原理与检修 学习单元学习单元2.1 2.1 高压控制盒结构原理与检修高压控制盒结构原理与检修 【情境导入】修理工在某新能源汽车4S店工作，一天接了一辆纯电动汽车，经过询问以及客户反映，该车没有暖风。经过修理工检查，初步判断为PTC控制器故障，需要更换PTC控制器，你能正确进行检修吗?【学习导航】新能源汽车的各高压总成部件，需要一个电力分配装置，就像居民家中的配电箱。那么新能源汽车的高压电力分配装置，主要由相关高压系统的高压熔断器、继电器组成，例如像北汽纯电动汽车还将暖风PTC的控制器安装其内。因此，本课程主要学习高压控制盒的结构及检修方法。学习情境2 新能源汽车充电系统结构原理与检修 学习单元学习单元2.1 2.1 高压控制盒结构原理与检修高压控制盒结构原理与检修1.能够正确叙述高压控制盒的作用、结构。2.能够正确检修高压控制盒。3.能够正确拆装高压控制盒。4.能够养成严谨细致，有耐心的优良品种。学习目标学习目标学习情境2 新能源汽车充电系统结构原理与检修 2.1.1 高压控制盒的结构原理 一、高压控制盒的作用 高压控制盒（简称HCU）主要作用是完成动力蓄电池电源的输出及分配，实现对支路用电器的保护及切断。常见的高压控制盒共有5个端口，分别与快充线束、低压控制线束、高压附件线束、动力蓄电池高压电缆、电机控制器电缆连接，如图2-1-1所示。高压控制盒故障会导致整车低压电路电压过低、电动汽车没有暖风、空调压缩机不工作、充电系统故障以及整车READY灯不能点亮等故障。目前大部分纯电动汽车，将高压控制盒（HCU）、车载充电机（OBC）与DC/DC变换器集成在一个控制盒内称为（Power Distribution Unit，简称PDU），如图2-1-2所示。随着新能源汽车技术飞速发展，电动汽车电机驱动系统的集成度也越来越高。目前一部分高压控制盒（HCU）、电机控制器（MCU），DC/DC变换器，车载充电机（OBC），车载加热器（PTC）等高压系统部件集成为一体，该功率集成单元称为（Power Electronic Unit，简称PEU），如图2-1-3所示。图2-1-1 老款EV160前机舱内的高压控制盒 图2-1-2 EV160前机舱内的PDU 图2-1-3 EU260前机舱内的PEU2.1.1 高压控制盒的结构原理 二、高压控制盒的结构二、高压控制盒的结构 1、高压控制盒外部结构 高压控制盒又称为高压配电盒，以北汽新能源高压控制盒为例，高压控制盒外部接口，如图2-1-4所示。高压控制盒与外部连接分低压控制线和高压电缆。低压控制线主要是完成内部电路控制和数据传输。高压电缆主要分为快充线束、动力蓄电池高压电缆、电机控制器（MCU）电缆、高压附件线束。高压附件线束分别连接车载充电机（OBC）、空调加热PTC插件、空调压缩机（EAS）插件、DC/DC变换器插件。高压电缆外表制造成显著的橙色是为了警告人们注意高压电。图2-1-4 高压控制盒的外部接口2.1.1 高压控制盒的结构原理 2、高压控制盒内部结构 高压控制盒内部主要有熔断器、控制电路和快充继电器三大部分。（1）熔断器 高压控制盒内有4个大型熔断器，即空调加热（PTC）熔断器、空调压缩机熔断器、DC/DC变换器熔断器和车载充电机熔断器。（2）控制电路 高压控制盒内部安装有空调加热PTC控制电路板、高压互锁机构（又称盒盖开关）。4个熔断器、空调加热PTC控制电路板以及高压互锁机构共同安装在高压控制盒同一层，如图2-1-5所示。图2-1-5 高压控制盒内熔断器、PTC控制板和高压互锁机构2.1.1 高压控制盒的结构原理 （3）快充继电器在高压控制盒的底部有两只体积较大的继电器，一个是正极继电器，另一个是负极继电器，如图2-1-6所示。这两个继电器是为了满足快充电路控制需要，在接通快充桩后，车辆与快充桩识别认证正确后接通，电动汽车进入充电状态。三、三、PDU结构结构1、外部结构如图2-1-7所示为北汽EV300纯电动汽车PDU，从图中可以看出，其将车载充电机、DC/DC变换器和高压控制盒集成到一个控制装置内，同时也集成了各个接口，如图2-1-8所示。图2-1-6 快充继电器 图2-1-7 PDU2.1.1 高压控制盒的结构原理 （a）（c）图2-1-8 PDU接口位置（b）2、内部结构 PDU内部分为上下两层结构，上层安装有PTC熔断器、车载充电机熔断器、空调压缩机熔断器和DC/DC变换器熔断器；快充正极和负极继电器；DC/DC变换器以及高压互锁机构，如图2-1-9所示。下层主要由PTC控制器和车载充电机控制器组成，如图2-1-10所示。图2-1-9 PDU内部上层结构 图2-1-10 PDU内部下层结构2.1.1 高压控制盒的结构原理 四、高压控制盒工作原理四、高压控制盒工作原理高压控制盒内部电路如图1-2-11所示。高压控制盒是连接动力蓄电池与外部用电设备或充电设备的控制机构，为了保护用电设备和动力蓄电池，通过熔断器、继电器和PTC控制板防止电流过大。如果分给电机控制器、DC/DC变换器、空调压缩机和PTC加热器等用电设备的电流超过额定值，相应的熔断器熔断，保护用电设备不损坏。图1-2-11 高压控制盒电路2.1.1 高压控制盒的结构原理 高压控制盒工作过程示意图如图高压控制盒工作过程示意图如图1-2-12所示。所示。图1-2-12 高压控制盒工作示意图2.1.2 高压控制盒的检修 一、高压控制盒典型故障一、高压控制盒典型故障 1、纯电动汽车没有暖风（1）故障现象 将车钥匙置于ON挡并打开暖风后，有风量但没有暖风送出；车辆挂入D挡，车辆能够正常起步。（2）故障原因 车辆能够正常起步，说明高压供电正常；但有风不热，说明PTC电路或PTC加热器有故障。（3）故障排除 PTC暖风是通过高压控制盒进行控制，在车钥匙置于ON挡打开暖风后，首先检测低压控制电路是否有故障，在车钥匙置于ON挡打开暖风后，用万用表电压挡测量PTC控制板低压电源（即高压控制盒低压控制插件的4脚）是否有12V电压，若电压为0V检查供电电路；若电压为12V说明供电正常。关闭暖风，车钥匙置于LOCK挡位，用万用表电阻挡测量PTC控制板搭铁（即测量高压控制盒低压控制插件6脚与车身搭铁之间）是否良好，若电阻小于0.5，则搭铁正常；若电阻为大于0.5，则检查搭铁点或更换搭铁线。2.1.2 高压控制盒的检修 若低压控制供电、搭铁正常，则需要检查高压电路是否有故障。在检查高压电路时要注意高压安全防护。整车高压下电后，断开PTC加热器高压线束。车钥匙置于ON挡，打开暖风，测量PTC连接高压导线上是否有高压电，若有电，更换PTC加热器；若没有电，则检查高压控制盒。打开高压控制盒上盖，检查PTC熔断器是否烧断以及相关PTC高压线是否连接正常，若烧断更换熔断器，并要检查是何种原因造成熔断器烧断；若熔断器正常以及相关高压线连接牢固；更换PTC控制板。然后检查空调暖风是否恢复正常。2、READY灯不能电亮，高压断开警告灯点亮（1）故障现象 将车钥匙置于ON挡，READY灯不能点亮，高压断开警告灯点亮。（2）故障原因 只有高压断开警告灯点亮，READY灯不能点亮，说明高压互锁电路有断开故障。（3）排除故障 依据高压系统连接顺序逐一检查各高压部件连接是否安装到位，并检查各高低压拆件内互锁端子是否有倒针、退针等现象，如果有需要更换插件。如果没有问题，依次打开高压控制盒上盖、电机控制器上盖等，检查高压互锁机构，判断盒盖开关是否能正常闭合；如果不能正常闭合或损坏，需要维修或更换。然后重新将车钥匙置于ON挡，检查故障是否消失。2.1.2 高压控制盒的检修 二、高压控制盒更换二、高压控制盒更换 1、准备工作给车辆安装三件套；打开前机舱盖，安装翼子板布、前格栅布，如图1-2-11所示。2、按照规范流程进行下电操作 3、高压控制盒的拆卸 （1）拔下高压控制盒前部的快充线束、低压线束和后部的3个高压线束，如图1-2-12所示。（2）拆卸固定螺栓，如图1-2-13所示。（3）取下高压控制盒，如图1-2-14所示。4、更换新的高压控制盒（1）将高压控制盒安装到位后，安装固定螺栓。（2）依次安装前后高低压线束。（3）取下前格栅布、翼子板布以及三件套。图1-2-11 准备工作 图1-2-12 拔下线束 图1-2-13 拆卸固定螺栓 图1-2-14 取下高压控制盒情景小结 1.新能源汽车高压控制盒的结构及原理。2.新能源汽车高压控制盒的检修及安全注意事项。维修工单维修工单2.1 任务名称任务名称2.1 高压控制盒的检修时间时间 班级班级 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 成绩成绩 实训设备实训设备 纯电动汽车2两台、绝缘工具2套、防护用具2套、车间安全防护用具2套、工具车和绝缘工具2套、检测仪器（绝缘万用表、放电工装、电流钳等）2套。实训场地实训场地 日期日期 任务描述任务描述 修理工在某新能源汽车4S店工作，一天接了一辆纯电动汽车，经过询问以及客户反映，该车没有暖风。你能正确进行检修吗?任务目的任务目的 能够准确识别高压控制盒结构，能够正确检修高压控制盒和拆装高压控制盒。一、高压控制盒外部结构 二、高压控制盒内部结构 快充继电器个数：个三、检修步骤1、验证故障现象：车钥匙位置：Start On Acc Lock暖风开关位置：暖风功能：有暖风 无暖风2、故障检测：（1）检测低压控制电路PTC控制板电源电压 V，正常 不正常，故障位置：PTC控制板搭铁电路 ，正常 不正常，故障位置：（2）高压电路检测作业前安全检查：安全工装检查、着装：正常 车辆安全准备：正常高压断电后，断开PTC端高压线束，测量PTC高压线束电压：V，正常 不正常，故障位置：拆卸高压控制盒，检查PTC熔断器：正常 熔断，故障位置：检查高压控制盒内高压线束连接情况：正常 异常，故障位置：更换PTC控制板步骤：3、恢复车辆，检查故障是否消失：自我评价自我评价组长评价组长评价教师评价教师评价总分总分