純電轎車多數也是前輪驅動,車身結構沒有區別。 前面的發動機改成控制器與電動機,電池多數在底盤中後部。
純電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。車載電源一般為二次電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等)。新型純電動轎車的主要技術構成分為:整車部分、電機及其控制系統、動力系統主控制器、電池及其管理系統、車載充電機等。
電動車的基本原理構造較之混合動力車更為簡單
從大的角度講,純電動汽車可以擺脫汽車對石油這單一能源的依賴,降低排放汙染和改善空氣質量。從小的角度講,純電動車較之普通燃油車最大的優勢就是使用成本大幅降低,以現有的車型技術測算,電動車的行駛成本節約率超過 80%。
純電動車與普通燃油車的使用成本比較
型別百公里能耗單價(元)百公里行駛費用(元)電動車節約率燃油車(1.6L)7(L)7.149.7 純電動車15(kwh)0.659.7580.38%
我們舉例一款純電動汽車的特點:
1、220伏電壓充電—3小時畜滿,可行駛300公里左右;
2、最高時速—150公里/小時;
3、光能隨時畜電—汽車頂部配有光線板,將光線能源轉化為電力,進入蓄電池;
4、風能邊跑邊畜電—風力發電機組將風輪轉動產生的能量轉換成電能,進入蓄電池;
5、電池形態—液態矽能動力電池,綠色環保,電池水可以澆花種菜,自放電小,常溫存放兩年仍可正使用;
6、基礎效能可靠—爬高1825C、最小轉彎半徑4.5M、制動距離3.0CM;
7、種類齊全—實用型、辦公用車、敞蓬式跑車、情侶方便車、小型方便車、觀光瀏覽車、無極變速、離合檔位變速;
8、價格兼顧—5至200萬元之間。
純電動汽車是以純電池動力來驅動車輛執行的,其動力電池的輸出電壓大部分都在DC/72 V至DC/600 V之間甚至更高。根據《GB3805安全電壓》的要求,人體的安全電壓一般是指不致使人直接致死或致殘的電壓,一般環境條件下允許持續接觸的“安全特低電壓”是DC/36 V。
電動汽車動力電池輸出的直流電壓區間已遠遠超過了該安全電壓。因此,國家的電動汽車安全要求標準對人員的觸電防護提出了明確的要求,其中包括對絕緣電阻值的最低要求。根據GB/T18384.3-2001第6.2.2條規定,動力系統的測量階段最小瞬間絕緣電阻為0.5 kΩ/V。各整車廠開發的純電動車輛,則根據各自設定的電壓等級來確定動力系統的絕緣電阻報警閥值。
在筆者參與開發的一款東風御風純電動輕型客車上,動力系統的絕緣故障是以儀表及上位機的報警來實現監測的,依據系統電池電壓,該車型最低報警絕緣電阻值定為500 kΩ。
2014年10月起總裝下線的整車在試驗及除錯過程中,在近萬公里的行駛里程中發生了多起絕緣報警故障,筆者也參與排查了多起此類故障,透過對排查過程的總結,積累了一點經驗,下面就排查的具體方法和步驟進行說明。
1 絕緣故障報警的實現
該款純電動輕客上,最低報警絕緣電阻值設定為500 k伲傻緋毓芾硐低矪MS來承擔檢測功能,當檢測到的絕緣電阻值低於該值時,BMS將對應的絕緣故障程式碼上報給上位機,整車上則由組合儀表來進行程式碼顯示和故障燈報警。
當組合儀表上顯示了故障程式碼或報警燈時,表示此時車輛出現了絕緣故障,必須馬上進行故障排查,以免出現人身安全事故。
2 絕緣報警初步排查
根據現場故障表現來看,故障的種類和故障部件表現多樣,可根據以下步驟進行初步排查。
1)如車輛的儀表能正常顯示,並正確反映是否有故障,那麼說明BMS絕緣監測系統本身應該是正常工作的。
2)如車輛的儀表顯示絕緣無連線(也有對應的故障程式碼),此時應該檢查低壓控制線路是否正確或可靠連線。筆者就碰到過低壓線束端插接件插針鬆脫和扭曲導致連線失效的情況。
3)排除了低壓連線線路問題,則需要排除CAN匯流排的通訊故障,檢查終端電阻阻值是否正常,若正常應該是60伲綣獬鍪?40伲蚩贍苄藕瘧幌魅醯岬賈翪AN通訊不正常。
4)當車輛的組合儀表明確顯示有故障,此時表明車輛的絕緣故障發生在高壓回路上,高電壓部件出現了絕緣電阻過低的情況,需要對高電壓部件進行相關檢查。由於該絕緣檢測系統無法對絕緣故障點進行定位,這時需要進行逐步的人工排查。
3 高電壓回路的排查
3.1高電壓回路的構成
高壓電迴路的構成如圖1所示,按安裝位置分成車輛前艙部分和車輛後部兩個部分。前部主要有電機系統、高壓配電箱、充電系統及附件,後部由電源分配盒和電池包組成,安裝於車輛後底部。所有線條連線所至的部件的相應位置均有超過人體安全電壓的高壓電,操作時需要特別關注。
另外,由於東風御風純電動輕客採用電池模組外部並串聯結合方式,考慮線路簡化及成本控制,只在總正和總負迴路上各設定了控制繼電器,沒有再另外增加維修開關。
3.2操作注意事項
在進行高壓回路的排查前,為了確保安全,一定要按照相應的高壓安全操作規程進行作業,操作人員按規定穿戴好防護用品,檢查工具的絕緣性。操作時應戴絕緣手套,穿絕緣靴,站在絕緣檯上。
對於電控部件的殘餘高電壓,我們在設計時也對之作了要求,必須在3 min以內將電壓放至低於36V,考慮到拆裝及維修準備時間,基本能夠將電壓降至人體安全電壓以內,以降低對人體觸電的風險。
3.3故障排查步驟
1)找到相對應的舉升機或地溝,以便於車輛底部的操作。
2)找到車底部的電池電源分配盒,拔掉電源分配盒連線高壓配電箱的高壓線束插接件,高壓回路此時被分成了前部和後部兩個部分,後部為安裝於車輛底部的電池包,前部為安裝於車輛前艙的其他高壓用電部件。
3)開啟電源分配盒盒蓋,用絕緣表測量電池組1、電池組2的正負極分別對車體電底盤的絕緣電阻,稱為絕緣a;用絕緣表測量被拆下的連線高壓配電箱的高壓線束上的正負極分別對電底盤的絕緣電阻,稱為絕緣b。
4)如果絕緣a低於報警電阻閥值,而絕緣b阻值正常,說明絕緣故障在後部的電池箱端,反之則在前部的高壓配電箱端,如果絕緣a、b均過低,則前後部均存在故障。
5)如果絕緣問題在後部的電池箱端,則拔掉所有的電池組的進線,即電池組進入電源分配盒的正負極,此時電源分配盒是孤立的,沒有連線。測量電源分配盒銅排對電底盤的絕緣電阻,如果電阻過低,則電源分配盒有故障,否則沒有問題。
6)依次測量電池組的正負極對電底盤的絕緣電阻,如果過低,說明對應的電池組有絕緣問題,需要進一步開箱查詢電池本身原因。
7)如果絕緣問題在前部的高壓配電箱端,則依次拔掉高壓盒的高壓電器負載接線,如驅動電機、DC/DC、空調、PTC、動轉泵、充電機等,同時測量高壓配電箱內的總正總負對電底盤的絕緣電阻。如上述某個負載接線拔掉後,絕緣正常或者提升了,說明該負載存在絕緣問題,依次拔掉所有負載,即可確認故障點。
4 總結
依據上述排查步驟,基本上能夠確認發生絕緣電阻過低的原因及故障高壓部件,此方法主要是將零散的故障種類和部件進行了分類,先排除系統線路連線的故障,然後將重點集中在高壓部件的絕緣過低上;在檢查高壓回路時,也將該回路分成前後兩個部分進行排查,縮小了排查目標,提高排查效率。
而對於車輛前艙的高壓用電部件排查,也是集中在高壓配電箱上進行,能有效提高排查速度並準確定位故障點。對於純電動汽車的技術人員在車輛除錯及維修中提供了一些方法和經驗。
純電轎車多數也是前輪驅動,車身結構沒有區別。 前面的發動機改成控制器與電動機,電池多數在底盤中後部。
純電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。車載電源一般為二次電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池等)。新型純電動轎車的主要技術構成分為:整車部分、電機及其控制系統、動力系統主控制器、電池及其管理系統、車載充電機等。
電動車的基本原理構造較之混合動力車更為簡單
從大的角度講,純電動汽車可以擺脫汽車對石油這單一能源的依賴,降低排放汙染和改善空氣質量。從小的角度講,純電動車較之普通燃油車最大的優勢就是使用成本大幅降低,以現有的車型技術測算,電動車的行駛成本節約率超過 80%。
純電動車與普通燃油車的使用成本比較
型別百公里能耗單價(元)百公里行駛費用(元)電動車節約率燃油車(1.6L)7(L)7.149.7 純電動車15(kwh)0.659.7580.38%
我們舉例一款純電動汽車的特點:
1、220伏電壓充電—3小時畜滿,可行駛300公里左右;
2、最高時速—150公里/小時;
3、光能隨時畜電—汽車頂部配有光線板,將光線能源轉化為電力,進入蓄電池;
4、風能邊跑邊畜電—風力發電機組將風輪轉動產生的能量轉換成電能,進入蓄電池;
5、電池形態—液態矽能動力電池,綠色環保,電池水可以澆花種菜,自放電小,常溫存放兩年仍可正使用;
6、基礎效能可靠—爬高1825C、最小轉彎半徑4.5M、制動距離3.0CM;
7、種類齊全—實用型、辦公用車、敞蓬式跑車、情侶方便車、小型方便車、觀光瀏覽車、無極變速、離合檔位變速;
8、價格兼顧—5至200萬元之間。
純電動汽車是以純電池動力來驅動車輛執行的,其動力電池的輸出電壓大部分都在DC/72 V至DC/600 V之間甚至更高。根據《GB3805安全電壓》的要求,人體的安全電壓一般是指不致使人直接致死或致殘的電壓,一般環境條件下允許持續接觸的“安全特低電壓”是DC/36 V。
電動汽車動力電池輸出的直流電壓區間已遠遠超過了該安全電壓。因此,國家的電動汽車安全要求標準對人員的觸電防護提出了明確的要求,其中包括對絕緣電阻值的最低要求。根據GB/T18384.3-2001第6.2.2條規定,動力系統的測量階段最小瞬間絕緣電阻為0.5 kΩ/V。各整車廠開發的純電動車輛,則根據各自設定的電壓等級來確定動力系統的絕緣電阻報警閥值。
在筆者參與開發的一款東風御風純電動輕型客車上,動力系統的絕緣故障是以儀表及上位機的報警來實現監測的,依據系統電池電壓,該車型最低報警絕緣電阻值定為500 kΩ。
2014年10月起總裝下線的整車在試驗及除錯過程中,在近萬公里的行駛里程中發生了多起絕緣報警故障,筆者也參與排查了多起此類故障,透過對排查過程的總結,積累了一點經驗,下面就排查的具體方法和步驟進行說明。
1 絕緣故障報警的實現
該款純電動輕客上,最低報警絕緣電阻值設定為500 k伲傻緋毓芾硐低矪MS來承擔檢測功能,當檢測到的絕緣電阻值低於該值時,BMS將對應的絕緣故障程式碼上報給上位機,整車上則由組合儀表來進行程式碼顯示和故障燈報警。
當組合儀表上顯示了故障程式碼或報警燈時,表示此時車輛出現了絕緣故障,必須馬上進行故障排查,以免出現人身安全事故。
2 絕緣報警初步排查
根據現場故障表現來看,故障的種類和故障部件表現多樣,可根據以下步驟進行初步排查。
1)如車輛的儀表能正常顯示,並正確反映是否有故障,那麼說明BMS絕緣監測系統本身應該是正常工作的。
2)如車輛的儀表顯示絕緣無連線(也有對應的故障程式碼),此時應該檢查低壓控制線路是否正確或可靠連線。筆者就碰到過低壓線束端插接件插針鬆脫和扭曲導致連線失效的情況。
3)排除了低壓連線線路問題,則需要排除CAN匯流排的通訊故障,檢查終端電阻阻值是否正常,若正常應該是60伲綣獬鍪?40伲蚩贍苄藕瘧幌魅醯岬賈翪AN通訊不正常。
4)當車輛的組合儀表明確顯示有故障,此時表明車輛的絕緣故障發生在高壓回路上,高電壓部件出現了絕緣電阻過低的情況,需要對高電壓部件進行相關檢查。由於該絕緣檢測系統無法對絕緣故障點進行定位,這時需要進行逐步的人工排查。
3 高電壓回路的排查
3.1高電壓回路的構成
高壓電迴路的構成如圖1所示,按安裝位置分成車輛前艙部分和車輛後部兩個部分。前部主要有電機系統、高壓配電箱、充電系統及附件,後部由電源分配盒和電池包組成,安裝於車輛後底部。所有線條連線所至的部件的相應位置均有超過人體安全電壓的高壓電,操作時需要特別關注。
另外,由於東風御風純電動輕客採用電池模組外部並串聯結合方式,考慮線路簡化及成本控制,只在總正和總負迴路上各設定了控制繼電器,沒有再另外增加維修開關。
3.2操作注意事項
在進行高壓回路的排查前,為了確保安全,一定要按照相應的高壓安全操作規程進行作業,操作人員按規定穿戴好防護用品,檢查工具的絕緣性。操作時應戴絕緣手套,穿絕緣靴,站在絕緣檯上。
對於電控部件的殘餘高電壓,我們在設計時也對之作了要求,必須在3 min以內將電壓放至低於36V,考慮到拆裝及維修準備時間,基本能夠將電壓降至人體安全電壓以內,以降低對人體觸電的風險。
3.3故障排查步驟
1)找到相對應的舉升機或地溝,以便於車輛底部的操作。
2)找到車底部的電池電源分配盒,拔掉電源分配盒連線高壓配電箱的高壓線束插接件,高壓回路此時被分成了前部和後部兩個部分,後部為安裝於車輛底部的電池包,前部為安裝於車輛前艙的其他高壓用電部件。
3)開啟電源分配盒盒蓋,用絕緣表測量電池組1、電池組2的正負極分別對車體電底盤的絕緣電阻,稱為絕緣a;用絕緣表測量被拆下的連線高壓配電箱的高壓線束上的正負極分別對電底盤的絕緣電阻,稱為絕緣b。
4)如果絕緣a低於報警電阻閥值,而絕緣b阻值正常,說明絕緣故障在後部的電池箱端,反之則在前部的高壓配電箱端,如果絕緣a、b均過低,則前後部均存在故障。
5)如果絕緣問題在後部的電池箱端,則拔掉所有的電池組的進線,即電池組進入電源分配盒的正負極,此時電源分配盒是孤立的,沒有連線。測量電源分配盒銅排對電底盤的絕緣電阻,如果電阻過低,則電源分配盒有故障,否則沒有問題。
6)依次測量電池組的正負極對電底盤的絕緣電阻,如果過低,說明對應的電池組有絕緣問題,需要進一步開箱查詢電池本身原因。
7)如果絕緣問題在前部的高壓配電箱端,則依次拔掉高壓盒的高壓電器負載接線,如驅動電機、DC/DC、空調、PTC、動轉泵、充電機等,同時測量高壓配電箱內的總正總負對電底盤的絕緣電阻。如上述某個負載接線拔掉後,絕緣正常或者提升了,說明該負載存在絕緣問題,依次拔掉所有負載,即可確認故障點。
4 總結
依據上述排查步驟,基本上能夠確認發生絕緣電阻過低的原因及故障高壓部件,此方法主要是將零散的故障種類和部件進行了分類,先排除系統線路連線的故障,然後將重點集中在高壓部件的絕緣過低上;在檢查高壓回路時,也將該回路分成前後兩個部分進行排查,縮小了排查目標,提高排查效率。
而對於車輛前艙的高壓用電部件排查,也是集中在高壓配電箱上進行,能有效提高排查速度並準確定位故障點。對於純電動汽車的技術人員在車輛除錯及維修中提供了一些方法和經驗。