高压电基础理论课件.ppt

1、 纯电动汽车与混合动力汽车都具有高电压。在制造、维修、维护等领域需要防止高电压对人体的伤害。本项目主要包括以下3个任务： 任务1 高压电基础理论与安全识别； 任务2 新能源汽车高压部件认知； 任务3 新能源汽车安全设计。 通过以上3个任务的学习，你将了解高压电的相关理论，熟悉新能源汽车高电压部件的位置以及防止事故的安全设计。 任务1 高压电基础理论与安全识别提出任务 很多维修技术人员谈到高电压电动汽车时，都会谈“压”色变。你现在被安排到新能源汽车的售后维修车间实习，主管要求你给其他人员培训如何去识别新能源汽车上的高压电，你能做到吗？ 任务1 高压电基础理论与安全识别任务要求知识要求 1能够描述

2、电的基本概念； 2能够描述欧姆定律在高压系统的应用； 3能够描述区分高压与低压的方法； 4能够描述识别高电压车辆警示标识的方法。能力要求 能够正确识别高电压车辆警示标识。 任务1 高压电基础理论与安全识别相关知识 电是一种能量，也是电子流动的表现形式。新能源汽车上的电存在于多个部件中，也存在有多种形式。大多数情况下，我们所讲的高压电只是从电的其中一个特性，即“电压”来阐述的。 1电的基本概念 1）物质、原子和电子 电被定义为“在某个力的作用下，通过某个导体的电子流”。为了更好地理解这个定义，我们需要了解物质的结构。我们周围的任何事物（固体、液体和气体）均被认为是物质。物质是由许多不同的原子和分

3、子组合构成的，如图3-1-1所示。图3-1-1 物质的组成 任务1 高压电基础理论与安全识别 而原子则是由质子携带一个正（）电荷、中子（不携带电荷）和电子携带一个负（）电荷构成的。位于原子中心的原子核由质子和中子构成。由于质子携带正电荷，而中子不带电荷，因此中子本身也被赋予正电荷。携带负电荷的电子沿轨道围绕原子核旋转，就像太阳系中的行星沿轨道围绕太阳旋转一样，如图3-1-2所示。同性电荷相斥，异极电荷相吸。由于受正电荷的吸引，负电荷保持沿其轨道旋转。这种吸引力就如同当两块磁铁的北极（正极）和南极（负极）靠得很近时就会相互吸引一样。图3-1-2 原子内部结构 任务1 高压电基础理论与安全识别 2

4、）电子的运动 一个电子以能够保持其轨道的速度围绕中子作旋转运动。中子吸引力与电子旋转所产生离心力之间的平衡使每个电子保持着各自的运动轨道（壳层）。壳层外部的电子称作价电子。价电子远离中子，且较易脱离运行轨道。如果有一个良好的通路或导体，电子就能够从一个原子流到另一个原子，这样就产生了电流，如图3-1-3所示。图3-1-3 电流的形成形式 任务1 高压电基础理论与安全识别 丢失一个电子的原子被称为一个正离子。携带有一个多余电子的原子称为一个负离子。离子在不断地寻求着平衡正离子试图获得一个电子，而负离子则试图排斥掉一个电子。这些吸引和排斥所产生的力就形成了被称为电动势（E）的电压。E的另一个名称是

5、“伏特”。电子从一个原子流到另一个原子将产生电流。电子流过一个介质的难易程度取决于该介质的类别，即其是一个导体，还是绝缘体。 任务1 高压电基础理论与安全识别 3）导体与绝缘体 原子随物质的不同而有所区别。一种物质的价电子越多，电子越难以通过。相反，价电子的数量越少，该物质越有利于电子的流过。不言而喻，导体与绝缘体之间的区别就在于其价电子的数量。 （1）导体。壳层外拥有少于4个电子的任何物质都是一种良好的导体。铜是应用在汽车导线上的一种常用导体，因为它强度高、成本相对较低而且对电子流的阻力非常小，如图3-1-4所示的汽车上的铜导线。 其他的良好导体还有（按照导电良好性排列）：银、金、铝、钨、铁

6、、钢、汞。 虽然银和金是优良导体，但由于其很昂贵，因此不适于在汽车上普通应用，而只将其应用在关键用途上。因为金具有很强的耐腐蚀性，所以某些汽车插头是用金制成的。图3-1-4 汽车上的铜导线 任务1 高压电基础理论与安全识别 （2）绝缘体。壳层外拥有4个以上电子的任何物质都是绝缘体。绝缘体是可以防止或阻止电流的物质。采用该种材料包裹导线可以起到绝缘、保护导线和防止电击等作用。 具有良好绝缘性的物质：塑料、玻璃、橡胶、陶瓷、蒸馏水，图3-1-5所示的绝缘工具手柄均采用橡胶制成。图3-1-5 绝缘工具橡胶手柄 任务1 高压电基础理论与安全识别 （3）半导体。壳层外恰好拥有4个电子的任何物质都是半导体

7、。半导体只有在特定的条件下才导电。安装在电脑、收音机、电视等使用的印制电路板上的元件一般是由半导体制作的。图3-1-6所示是车窗控制器的电路板。图3-1-6 车窗控制器电路板 任务1 高压电基础理论与安全识别 2欧姆定律 1）电压 电压是使电流流过一个导体的压力（电动势）。电压的力是由两个原子间的一个“势差”而引起的，也就是说，正（）电荷与负（）电荷之间的数量差造成了这种不平衡的状态。 如图3-1-7所示，可以将电压与水塔中所形成的水压做一个比较，来说明这个原理。水塔顶部（相当于12V）与低部或地面（相当于0V）之间的势差导致形成水压。图3-1-7 电压与水压的比较 任务1 高压电基础理论与安

8、全识别 以单位伏特来计量电压，通常缩写为V。绝大多数汽车电路均由车辆蓄电池或发电机来提供电源，且通常为12V电气系统。纯电动汽车或混合动力汽车动力蓄电池的电压一般在200V以上。 如果在蓄电池正极接线柱与底盘地线之间，测量蓄电池所产生的电压，你会发现正是由于两个端子之间势差，才使电流流过电路，且此种情况下的势差为12V。 如果没有电压以及一个连同搭铁线的完整回路，电流就不可能流动。电压和电流共同作用产生了电力，进而做功，例如点亮一个灯泡或使一台电动机运转。 任务1 高压电基础理论与安全识别 2）电流 电流是电子从一个原子到下一个原子的流动。以单位安培来计量电流，通常缩写为A。一个安培表示有62

9、80亿个电子在1s内流过一个固定点。电流是一个很大的基本单位，例如，如果低于1/10A的电流流过人体，将会造成严重人体伤害。 如图3-1-8所示，以水塔为例，我们可以将电流与从水塔流到水节门的水进行比较。那么，水从水塔到地面的实际流动就类似于电流的流动。只有在电压（压力）的作用下，电流才会流动。 任务1 高压电基础理论与安全识别图3-1-8 电流与水流的比较 任务1 高压电基础理论与安全识别 电流有两种表现形式，即直流电流与交流电流，如图3-1-9所示。图3-1-9 电流的表现形式 任务1 高压电基础理论与安全识别 （1）直流电流（DC）。例如当蓄电池一个接线柱处的电子过剩时，就会导致其向缺乏

10、电子的另一个接线柱流动，这样就会形成直流电流。直流电流只沿一个方向流动（图3-1-10）。直流电的一个优点是可以将其储存在采用电化学法的蓄电池中。图3-1-10 直流电流的特点 任务1 高压电基础理论与安全识别 （2）交流电流（AC）。当改变极性（正极或负极）电流来回流动时，即产生交流电流（AC）。交流电流总是在不断地改变其流动的方向，先沿正极方向流动，然后由沿相反的负极方向流动，这被称为一个循环，如图3-1-11所示。 由于其符合正弦函数的数学特点，因此通常使用一个正弦波来表示一个循环。一个循环就是形成完整波形的过程。使用赫兹（Hz）来计量每秒的循环次数，也被称为交流电流的频率。图3-1-1

11、1 交流电流的特点 任务1 高压电基础理论与安全识别 3）电阻 电阻阻碍或限制电路中的电流流动。所有电路均存在一定的电阻。所有的导体例如铜、银和金等同样也对电流具有一定的阻力。我们使用单位欧姆来计量电阻。表示电阻的符号是一个希腊字母。 可以将电阻与水塔中所形成的水流阻力做一个比较，来说明这个原理。如图3-1-12所示，水流从水塔向下流动时，会遇到细的阻力，这类似与电路中的电阻阻碍电流的流动。 并非所有的电阻都是一种负面的影响。在普通的照明电路中，灯泡本身就是利用电阻原理来发光的。灯丝的阻力限制电流的流动，进而使发光点升温，发光。图3-1-12 电阻与水流阻力的比较 任务1 高压电基础理论与安全

12、识别 4）欧姆定律 电压、电流和电阻相互间有着某种特定的关系。 使用以下公式，可以描述欧姆定律，以说明电压（U表示电动势），电流（I表示强度）和电阻（R）之间的关系，如图3-1-13所示。 从欧姆定律的表达公式可以得出以下两个基本推论。 （1）如果电压不变，则：电流随电阻的增大而减小；电流随电阻的减小而增大。 （2）如果电阻不变，则：电流随电压的增大而增大；电流随电压的减小而减小。图3-1-13 欧姆定律的表现形式 任务1 高压电基础理论与安全识别 3高压与低压 1）基本概念 依据国家标准电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护（GB/T18384.32015）中人员触电防护要求，根据不同电压等

13、级可能对人体产生的伤害和危险程度不同，在新能源汽车中，将电压按照类型和数值分为两个类型，见表3-1-1。 任务1 高压电基础理论与安全识别 考虑到空气的湿度和人体在不同工作环境下的电阻，基于安全考虑将车辆电压分为以下安全级别，即： （1）A级认为是较为安全的电压等级，在直流中是小于或等于60V的；在规定的150Hz频率下，低于25V，该电压下的维护人员不需要采取特殊的防电保护。 （2）B级对人体会产生伤害，被认为是高压。在该电压下必须采取必要的防护设备对维护人员进行保护。 任务1 高压电基础理论与安全识别 2）特征 在新能源汽车中，低压通常指的就是12V电源系统的电气线路，而高压主要指的是动力

14、蓄电池及相关线路的电压。新能源汽车的高压具有如下特点： （1）高压的电压一般设计都在200V以上。例如大多数的电动汽车或混合动力汽车的动力蓄电池电压都在280V左右，如图3-1-14所示。图3-1-14 特斯拉MODULE S动力蓄电池总电压400V 任务1 高压电基础理论与安全识别 （2）高压存在的形式既有直流，也有交流。这包括在动力蓄电池的直流，也有充电时的220V电网交流电，以及电动机工作时的三相交流电。 （3）高压对绝缘的要求更高，大多数传统汽车上设计的绝缘材料，当电压超过200V时可能就变成了导体，因此在新能源汽车上的绝缘材料需要具有更高的绝缘性能。 （4）高压对正负极距离的要求。1

15、2V电压情况下，对正负之间的距离需要很近时才会有击穿空气的可能，但是当电压高到200V以上时，正负极之间会有一个很大的距离时就会发生击穿空气而导电，也就是我们常说的电弧。如图3-1-15所示，在300V电压下，两根导线距离10cm时就会发生击穿导电。图3-1-15 高压下产生的电弧 任务1 高压电基础理论与安全识别 4认识高压标识 为防止意外触及高压系统，新能源汽车对高压部件均采用特殊的标识或颜色，对维修人员或车主给予警示。新能源汽车通常采用两种形式进行高电压的标识警示，这包括高压警示标识和导线颜色。 1）高压警示标识 每个新能源汽车的高电压组件壳体上都带有一个标记，售后服务人员或每位车主均可

16、通过标记直观看出高电压可能带来的危险，所用警示牌基于国际标准危险电压警告标志。 如图3-1-16所示，高压警示标识采用黄色底色，或红色底色，图形上布置有高压触电国家标准。图3-1-16 高压警示标识 任务1 高压电基础理论与安全识别 2）高压警示颜色 由于高压导线可能有几米长，因此在一处或两处通过警示牌标记意义不大。售后服务人员可能会忽视这些标牌。因此用橙色警示色标记出所有高电压导线，高电压导线的某些插头以及高电压安全插头也采用橙色设计，如图3-1-17所示。图3-1-17 高压橙色导线及连接器 任务1 高压电基础理论与安全识别任务实施 （一）工作准备 （1）防护装备：绝缘防护装备。 （2）车

17、辆、台架、总成：实训中心新能源汽车（在国家车型目录内车辆）。 （3）专用工具、设备：随车充电器，充电桩。 （4）手工工具：万用表。 （5）辅助材料：无。 （二）实施步骤 本任务主要识别新能源汽车上的高压警示标识，并说明其含义。 （1）使用万用表测量电动汽车充电桩输出电压，并记录下电压值。 注意： 测量充电桩电源输入端电压，充电桩输出端电压只有在充电桩内部接触器闭合的情况下才有电压输出。 警示！ 测量的操作仅实训教师执行，防止学生触电！ 任务1 高压电基础理论与安全识别 （2）打开实训中心新能源车辆前机舱盖，识别以下标识的位置并说明其含义，如图3-1-18所示。图3-1-18 安全标示 任务1

18、高压电基础理论与安全识别 （3）识别以下橙色导线的位置，并说明其含义，如图3-1-19所示。图3-1-19 橙色导线 任务1 高压电基础理论与安全识别 在电动汽车中，高压电气系统的工作电压在数百伏，较高的工作电压对电源系统与车辆底盘之间的绝缘性能提出了更高要求。 高压电缆线绝缘介质老化或受潮湿环境影响等因素都会导致绝缘性能下降，电池组自身产生的漏液、受潮等，均会导致绝缘程度下降。电源正负极引线或电池通过受潮绝缘层和底盘构成漏电回路，使底盘电位上升，不仅将影响低压电气和车辆控制器的正常工作，而且会危及乘客的人身安全。当高压电路和底盘发生多点绝缘性能严重下降时，还会导致漏电回路的热积累效应，可能造

19、成车辆的电气火灾。因此，高压电气系统相对车辆底盘的电气绝缘性能的实时检测是电动汽车电气安全技术的核心内容，对乘客安全、电气设备正常工作和车辆的安全运行具有重要意义。 任务1 高压电基础理论与安全识别 高压电的位置如图3-1-20所示。图3-1-20 高压电的位置 任务1 高压电基础理论与安全识别 对于电动汽车的高压电系统和自动断路器的工作状态及功能的监测，需要检测的参数可以分成以下几类： （1）高压电气参数：高压系统电压、电流，高压总线剩余电量。 （2）高压电路参数：动力电池绝缘电阻、高压总线等效电容。 （3）非电测量参数：环境温度、湿度。 （4）数字量测参数：主要是开关量的输入和输出。 任务

20、1 高压电基础理论与安全识别 根据电动汽车和人体安全标准，在最大交流工作电压小于660V，最大直流工作电压小于1000V以及整车质量小于3500kg的条件下，电动汽车的高压安全要求如下： （1）人体的安全电压低于60V，触电电流和持续时间乘积的最大值小于30mAs。 （2）绝缘电阻除以电池的额定电压至少应该大于100/V，最好是能确保大于500/V。 （3）对于各类电池，充电电压不能超过上限电压，一般最高不超过额定电压的30%。 （4）对于高于60V的高压系统的上电过程至少需要100ms，在上电过程中应该采用预充电过程来避免高压冲击。 （5）在任何情况下继电器断开时间应该小于20ms，当高压系

21、统断开后1s，汽车的任何导电的部分和可接触的部分对地电压峰值应当小于42.4V（交流）/60V（直流）。 任务1 高压电基础理论与安全识别学习测试 1填空题 （1）电是一种能量，也是_流动的表现形式。 （2）绝缘体是可以防止或阻止_的物质，采用该种材料包裹导线可以起到防止电击等作用。 （3）描述电压、电流和电阻相互间特定的关系的定律是_ 。 （4）在新能源汽车中，低压通常指的就是_电源系统的电气线路，而高压主要指的是_及相关线路的电压。 （5）新能源汽车采用两种形式进行高电压的标识警示，包括_和_ 。 任务1 高压电基础理论与安全识别 2判断题 （1）电流有两种表现形式，即直流电流与交流电流。

22、（ ） （2）电阻阻碍或限制电路中的电流流动，因此电流能导通的电路没有电阻。（ ） （3）B级的电压等级中，该电压下的维护人员不需要采取特殊的防电保护。（ ） （4）高压警示标识采用黄色底色，或红色底色，图形上布置有高压触电国家标准。（ ） （5）为了醒目，新能源汽车采用红色警示色标记出所有高电压导线。（ ） 任务1 高压电基础理论与安全识别3不定项选择题（1）下列关于电的描述正确的是（ ）。A电子的移动形成电 B电有交流与直流C电是有物质的原子移动产生的 D电的正负极没有区别（2）根据电的特性，物质可以基本分为（ ）两类（不含半导体）。A导体 B绝缘体 C中性体 D正负体（3）下列关于欧姆定

23、律的描述正确的是（ ）。A主要是关于电压、电流、电阻的关系描述B电压一定时，电阻越大，电流越小C电阻一定时，电压越大，电流越小D电压等于电阻除以电流（4）在高压车辆中，高压的安全电压应该不超过（ ）。A直流60V B交流25V C直流36V D交流12V（5）高电压车辆高压导线的颜色是（ ）。A橙色 B灰色 C蓝色 D红色 任务2 新能源汽车高压部件认知提出任务 维修带有高电压的新能源汽车之前，必须正确认识车辆上哪些部件具有高压。你的主管让你去维修一辆纯电动汽车，但是和你一起维修的另一名技师并不了解车辆上哪些部件是危险的，你能在维修前给他正确的引导和说明吗？ 任务2 新能源汽车高压部件认知任务

24、要求知识要求 1能够描述新能源汽车高电压的主要位置； 2能够描述新能源汽车高电压的特征； 3能够描述混合动力汽车高电压的部件及特点； 4能够描述纯电动汽车高电压的部件及特点。能力要求 1能够正确判断混合动力汽车高电压部件位置； 2能够正确判断纯电动汽车高电压部件位置。 任务2 新能源汽车高压部件认知相关知识 1新能源汽车高电压的主要位置 纯电动汽车与混合动力汽车设计有高电压。如图3-2-1所示，高电压车辆的高电压部件主要集中在以下几个位置：图3-2-1 高压部件在车辆上的位置 任务2 新能源汽车高压部件认知 （1）驱动系统，包括动力电池和三相电动机，以及电动机驱动控制器和逆变器。 （2）空调与

25、加热系统，包括高压电驱动的压缩机，高压的PTC加热器。 （3）充电系统，包括为动力电池充电的车载充电器和充电接口。 （4）电源系统，主要是DC/DC转换器。 此外，用于连接高压部件之间的导线也属于高电压部件。 任务2 新能源汽车高压部件认知 高电压车辆的高压部件安装位置具有以下特点： （1）高压部件主要集中在整体式车身的外部。除了少数的混合动力汽车动力电池安装在车辆后部位置外，大多数车辆动力电池、逆变器等都布置在乘客舱外部，而且高压导线也是沿着底盘外布置的。图3-2-2所示是北汽新能源纯电动汽车位于底盘的橙色高压导线位置。图3-2-2 北汽新能源纯电动汽车位于底盘的橙色高压导线 任务2 新能源

26、汽车高压部件认知 （2）高压部件都具有明显的橙色标识，或者部件的醒目位置粘贴有高压标识，如图3-2-3所示。图3-2-3 北汽新能源纯电动汽车高压电缆采用橙色绝缘层 任务2 新能源汽车高压部件认知 2高电压车辆高压特征 1）高电压类型 纯电动汽车和混合动力汽车，其高电压系统均同时具有直流高压和交流高压，如图3-2-4所示。图3-2-4 高电压车辆的主要高压类型 任务2 新能源汽车高压部件认知 直流高压主要分布在动力电池到各个驱动部件的位置，如动力电池到驱动逆变器之间连接的是直流高电压；动力电池到高压压缩机之间连接的是直流高电压。 交流高压主要分布在逆变器与驱动电机之间，以及充电接口与车载充电器

27、之间。不同的是逆变器与驱动电机之间的交流高电压电压通常都在300V左右，而充电接口与车载充电器之间的交流高电压即为外部电网的220V 50Hz的电压。 任务2 新能源汽车高压部件认知 2）存在时间 高电压车辆上的高电压并不是持续存在的，除了动力电池会持续存在高电压外，其他的系统或部件只有在运行的时候才具有高电压。 充电系统部件仅在车辆充电期间存在高电压，这包括来自外部电网的220V交流高压，以及车载充电器与动力电池之间的直流高压，如图3-2-5所示。 逆变器、高压压缩机、PTC加热器以及DC/DC转换器部件只有在系统运行时，来自动力电池的高电压才会加载到这些部件上。图3-2-5 充电期间具有高

28、电压的部件 任务2 新能源汽车高压部件认知3主要高电压部件及特点1）混合动力汽车高电压部件图3-2-6所示为典型混合动力汽车驱动系统结构示意图。图3-2-6 混合动力汽车驱动系统 任务2 新能源汽车高压部件认知 驱动车辆时，其主要的高压部件有动力电池、逆变器和电动机。在逆变器内部具有的逆变转换，包括直流变直流、交流变直流及直流变交流。 （1）直流/直流：把动力电池高电压的直流电转换为车辆电气系统所用的直流电，并给车辆12V蓄电池充电。 （2）交流/直流：把三相交流电转换成直流电给动力电池充电。 （3）直流/交流：把动力电池的直流电转换成三相交流电给电动机供电。 图3-2-7所示是现在有些车型组

29、合逆变器的工作原理，该逆变器的特点是具有控制电动机和DC/DC转换器的组合功能，此外在逆变器内部还会并联一条高压线路给空调压缩机供电。 用于控制电动机的逆变器工作时，在U、V和W相位连接点处晶体管的作用下，高压动力电池的直流电通过脉宽调制的方式转换为交变连接的三相。每一相的极性都以频率函数的形式进行翻转。为了使电压具有交流电特性，产生正半波或负半波的脉宽调制的宽度为调制后的窄/宽/窄，并用电容器来滤波。 任务2 新能源汽车高压部件认知图3-2-7 组合逆变器内部结构原理 任务2 新能源汽车高压部件认知 2）纯电动汽车高电压部件 图3-2-8所示为典型纯电动汽车的驱动系统结构示意图。 纯电动汽车

30、驱动系统的驱动结构与混合动力汽车类似，有区别的是在逆变器前方增加了一个充电器。图3-2-8 纯电动汽车驱动系统 任务2 新能源汽车高压部件认知 3）高电压部件的位置及特点 （1）电机。图3-2-9所示为驱动电机内部具有高压的部件位置。当电机运行时，位于电动机的高压电缆、插头，以及电机定子绕组上均会存在交流高电压。图3-2-9 驱动电机高压位置 任务2 新能源汽车高压部件认知 （2）逆变器。图3-2-10所示为逆变器上的主要高压部件位置，逆变器通常模块壳体采用金属全封闭设计，主要的高电压位置集中在模块电缆的接口上。图3-2-10 逆变器高压位置 任务2 新能源汽车高压部件认知 （3）高压压缩机。

31、对于混合动力汽车来说，空调压缩机可以由电机来驱动。由于空调压缩机消耗大量能量，需要对其供电（例如可以由动力电池的直流电压供电）。电机可采用三相异步电动机，这相当于在空调压缩机中集成了直流/交流逆变器。 图3-2-11所示为高压压缩机的高电压主要位置。高压压缩机在运行时，位于压缩机上的高压电缆接口、高压连接电缆以及压缩机本身均具有高电压。图3-2-11 高压压缩机高压位置 任务2 新能源汽车高压部件认知 （4）动力电池。如图3-2-12所示，动力电池上所有的部件，包括维修开关、连接导线均具有高电压。图3-2-12 动力电池高压位置 任务2 新能源汽车高压部件认知 （5）充电。充电的新能源汽车，充

32、电桩和充电手柄上具有高电压。需要注意的是，出于对车主的安全考虑，当前的充电桩和充电接口，在车辆未充电时，系统内部都会自动断开电路循环，也就是说未正式充电前，充电桩和接口是安全的，图3-2-13所示是充电桩与充电接口高压位置。图3-2-13 充电桩与充电接口高压位置 任务2 新能源汽车高压部件认知任务实施 （一）工作准备 （1）防护装备：绝缘防护装备。 （2）车辆、台架、总成：北汽新能源纯电动汽车；比亚迪秦混合动力汽车；荣威e50纯电动汽车；或其他同类新能源汽车。 （3）专用工具、设备：充电器。 （4）手工工具：绝缘拆装组合工具。 （5）辅助材料：无。 任务2 新能源汽车高压部件认知 （二）实施

33、步骤 本任务主要识别纯电动汽车与混合动力汽车高压部件的位置，包括以下两个任务： （1）识别纯电动汽车高电压部件位置及高压存在的时间。 （2）识别混合动力汽车高电压部件位置及高电压存在的时间。 实施任务前准备： （1）对高电压车辆周围布置好明显的警示标识。 （2）检查车辆，确保车辆无故障，主要是高压漏电类故障。 （3）制作以下标识，用于在实训过程中标识高压部件，如图3-2-14所示。图3-2-14 高压安全标识 任务2 新能源汽车高压部件认知 警示！ 未经教师允许，不得随意触动车辆！ 举升车辆期间，禁止车辆周围站立人员！ 实施步骤： （1）观察实训车辆，记录车辆的型号。 （2）使用充电器给车辆充

34、电，并将手中的高压标识粘贴到具有高压的部件上面。 （3）打开车辆的前机舱，标识在车辆未运行时的高压部件。 （4）标识车辆在运行时前机舱的高压部件。 （5）打开车辆行李舱，标识车辆行李舱内的高压部件。 （6）举升车辆，拆卸车辆下护板，标识车辆底部的高压部件。 （7）总结纯电动汽车和混合动力汽车高压部件的安装位置特点。 任务2 新能源汽车高压部件认知 1北汽EV200高压部件识别 （1）车辆型号及充电接口位置，新能源汽车高压部件安装位置如图3-2-15所示。图3-2-15 新能源汽车高压部件安装位置 任务2 新能源汽车高压部件认知车辆型号，如图3-2-16所示。充电接口位置，如图3-2-17所示。

35、图3-2-16 车辆型号图3-2-17 充电接口位置 任务2 新能源汽车高压部件认知（2）打开前机舱盖，可以找到以下部件的位置（图3-2-18）：PDU-高压动力分配单元、DC-DC转换器、车载充电器。电动机控制器。高压电缆接口。图3-2-18 前机舱部件 任务2 新能源汽车高压部件认知 （3）举升车辆，拆下前部、底板护板，可以找到以下部件的位置（图3-2-19）： 三相电动机。 动力电池。 高压电缆。图3-2-19 底盘部件 任务2 新能源汽车高压部件认知 （4）降下车辆，在车内可以找到电池维修开关位置，如图3-2-20所示。图3-2-20 车内部件和电池维修开关 任务2 新能源汽车高压部件

36、认知2比亚迪秦混合动力高压部件识别（1）车辆型号及充电接口位置。车辆型号如图3-2-21所示。充电接口如图3-2-22所示。图3-2-21 车辆型号图3-2-22 充电接口位置 任务2 新能源汽车高压部件认知（2）打开行李舱，拆卸车辆内饰，可以找到以下部件位置（图3-2-23）：动力电池。动力分配单元，即BDU。车载充电器。图3-2-23 行李舱内部件 任务2 新能源汽车高压部件认知（3）打开前机舱盖，从机舱盖内可以找到以下部件的位置（图3-2-24）：电动机控制器。DC/DC转换器。图3-2-24 机舱内部件 任务2 新能源汽车高压部件认知 （4）在车内行李舱位置可以找到手动维修开关位置，如

37、图3-2-25所示。图3-2-25 手动维修开关位置 任务2 新能源汽车高压部件认知3荣威e50主要高压部件识别荣威e50主要高压部件介绍如图3-2-26所示。图3-2-26 荣威e50主要高压部件介绍 任务2 新能源汽车高压部件认知 1）驱动电机总成 荣威e50驱动电机为三相交流电动机，接受PEB的控制，是整个车辆的动力源，如图3-2-27所示。图3-2-27 驱动电机总成 任务2 新能源汽车高压部件认知 2）电力电子箱 电力电子箱是控制驱动电机的电器组件，在高速CAN上与整车控制器VCU、仪表、车身等控制器通信。 接收VCU的转矩命令以控制驱动电机，且电力电子箱控制器带有自诊断功能，确保系

38、统安全运行，如图3-2-28、图3-2-29所示。图3-2-28 电力电子箱图3-2-29 电力电子箱内部 任务2 新能源汽车高压部件认知 3）高压配电单元 高压配电单元，位于前机舱中，固定在PEB和PDU托盘上，如图3-2-30、图3-2-31所示。 其主要作用为：将高压动力电池组的高压电分配给各高压用电器；同时，可以对电动空调压缩机和加热器高压回路起过电流保护作用。图3-2-30 高压配电单元图3-2-31 高压配电单元内部 任务2 新能源汽车高压部件认知 4）动力电池 动力电池为整车提供动力能源，它包含5个模块，其中3个27串3并的大模块，2个6串3并的小模块，如图3-2-32所示。图3

39、-2-32 动力电池组 任务2 新能源汽车高压部件认知学习测试 1填空题 （1）纯电动汽车和混合动力汽车，其高电压系统均同时具有_高压和_高压。 （2）交流高压主要分布在_与驱动电机之间，以及_与车载充电器之间。 （3）除了_会持续存在高电压外，其他的系统或部件只有在运行的时候才具有高电压。 （4）纯电动汽车驱动系统的结构与混合动力汽车的区别的是在逆变器前方增加了一个_ 。 （5）高压压缩机在运行时，高压电缆接口、高压连接电缆以及压缩机本身均具有_ 。 任务2 新能源汽车高压部件认知 2判断题 （1）用于连接高压部件之间的导线也属于高电压部件。（ ） （2）大多数车辆动力蓄电池、逆变器等都布置

40、在乘客舱内部。（ ） （3）新能源汽车充电系统部件仅在车辆充电期间存在高电压。（ ） （4）当电动机运行时，高压电缆、插头，以及电动机定子绕组上均会存在直流高电压。（ ） （5）充电桩和充电接口，在车辆未充电时，系统内部都会自动断开电路循环。（ ） 任务2 新能源汽车高压部件认知3不定项选择题（1）高压新能源汽车高压部件主要有（ ）。A动力电池 B驱动电机及控制器C高压附属部件 D车窗电动机（2）动力电池的高电压具有的特点是（ ）。A一直持续有高电压 B关闭点火开关后高压消失C高压仅有25V左右 D内部存在直流和交流高压（3）动力电动机或控制器高电压具有的特点是（ ）。A一直持续有高电压 B关

41、闭点火开关后高压消失C高压仅有25V左右 D内部存在直流和交流高压 任务2 新能源汽车高压部件认知（4）高压压缩机和PTC高电压具有的特点是（ ）。A一直持续有高电压 B关闭点火开关后高压消失C高压仅有25V左右 DPTC加热器位于蒸发箱内不易碰到（5）充电器高电压具有的特点是（ ）。A一直持续有高电压 B插入外部充电器期间具有高压C高压仅有25V左右 D内部存在直流和交流高压 任务3 新能源汽车安全设计提出任务 现在有一辆电动汽车发生了事故，你被指派去现场处理事故车辆的清理工作，你能正确区别哪些地方是安全的，哪些车辆部件或系统依然会存在高电压吗？ 任务3 新能源汽车安全设计任务要求知识要求

42、1能够描述新能源汽车的主要安全隐患； 2能够描述新能源汽车的安全设计方案及特点。能力要求 能够正确分析新能源汽车的安全设计特点，并灵活运用。 任务3 新能源汽车安全设计相关知识 新能源汽车相比于传统内燃机汽车，由于驱动系统存在高电压，其安全系统设计更为复杂。如果车辆在充电及行驶过程中出现碰撞、翻车等事故，可能造成电力驱动系统的短路、漏电、燃烧、爆炸等，由此可能对乘员造成电伤害、化学伤害、燃烧伤害等。 任务3 新能源汽车安全设计 1新能源汽车的安全隐患 通常情况下，我们将高电压类型新能源汽车的电气系统分为低压电气系统、CAN网络通信系统和高压电气系统。低压电气系统指的是12V电源及车身电气系统；

43、CAN网络通信系统是包括整车控制器、BMS和电动机控制器之间的通信网络；高压电气系统包括了动力蓄电池、驱动电机及其控制器。以下阐述的新能源汽车安全隐患主要针对的就是高压电气系统。 新能源汽车主要高压电气系统部件如图3-3-1所示。 新能源汽车安全隐患包括有高压触电、动力蓄电池泄漏与燃烧，以及车辆特殊情况下可能存在的其他风险等。 任务3 新能源汽车安全设计图3-3-1 新能源汽车主要高压电气系统部件 任务3 新能源汽车安全设计 1）高压安全 无论是纯电动汽车，还是高电压的混合动力汽车，其电压和电流等级都比较高。动力蓄电池的电压一般在300600V，正常工作时，电流可达几百安培。 人体能承受的安全

44、电压的高低取决于人体允许通过的电流和人体的电阻。人体电阻主要是由体内电阻、体表电阻、体表电容组成。人体电阻随着条件的不同在很大范围内变化。但是人体电阻一般不低于1k。我国民用电网中的安全电压多采用36V，大体相当于人体允许电流30mA（以人体为电阻1200）的情况，这就要求人体可接触的新能源汽车任意两个带电部位的电压要小于36V。 任务3 新能源汽车安全设计 如图3-3-2所示，是在新能源汽车中人体常见的触电形式，以288V电压为例。图3-3-2 人体触电的主要形式 任务3 新能源汽车安全设计 对于系统中的高电压元件，假如由于内部破损或者潮湿，有可能会传递给外壳一个电势。如果形成两个这样外壳具

45、有不同电势的部件，在两个外壳之间会形成具有危险性的电压！此时，如果手触及到这两个部件，会发生触电的危险！ 人体没有任何感觉的阈值是2mA。这就要求如果人或其他物体构成动力蓄电池系统（或“高电压”电路）与地之间的外部电路，最坏的情况下泄漏电流不能超过2mA，即人直接接触电气系统任一点的时候，流过人体的电流应当小于2mA才认为车辆绝缘合格。 任务3 新能源汽车安全设计 2）动力蓄电池安全 新能源汽车的关键部分是动力蓄电池（图3-3-3），对于动力蓄电池安全性的研究是分析高压电类型新能源汽车安全性的前提。近年来，锂离子电池在纯电动汽车和混合动力汽车上得到了广泛的应用。所以以锂离子电池为例，来介绍动力

46、蓄电池的安全性。图3-3-3 新能源汽车动力蓄电池与安装位置 任务3 新能源汽车安全设计 锂离子电池在正常使用过程中不会出现安全问题，但电池的滥用会导致电池的热效应加剧，这是锂离子电池出现安全问题的导火索，最终表现为电池的“热失控”，从而引起安全事故，导致热失控有以下几种情况。 （1）过充电与过放电。在给车辆进行充电时，特别是在电池充电末期，电池内部离子的浓度增加，扩散性能下降，浓差极化增加，电池接受能力下降，电池再充电就会出现过充电。过充电时如果电池的散热较好，或者过充电流很小，此时电池的温度较低，过充电后只发生电解液的分解，电池仍然安全；如果此时电池的散热较差，或者由于高倍率充电导致电池温

47、度很高而引发化学反应，往往导致安全隐患，图3-3-4所示为一辆电动客车电池在过充电时导致着火事故的发生。图3-3-4 过充电导致的温度过高着火 任务3 新能源汽车安全设计 同样，在电池放电末期提供大电流的能力下降，当电池剩余电量不足而又需要大电流放电时，就会使电池过放电。过放电过程如下：当电池负极的锂离子完全脱出以后，为了维持电流，电池负极表面电极电位低的物质继续被氧化，同时正极材料中的锂离子有可能发生还原反应。在发生过放电时，由于电池负极的锂离子减少，脱出能力下降，极化电压增加，此时很容易导致电池负极的活性物质脱落，容易造成电池内部短路。电池内部短路的直接表现就是迅速产生热量引发着火隐患。

48、任务3 新能源汽车安全设计 （2）过电流。锂电池过电流主要有以下几种情况： 低温环境下充放电。在低温环境下，由于电池的导电性和扩散性下降，特别是电池负极的锂离子活动能力下降，电池可接受电流的能力下降，容易导致电池出现过电流。 电池老化、电池的性能下降（包括容量降低、内阻增加、倍率特性下降等）后，仍按照原来电流充电容易导致产生的相对电流过大。 任务3 新能源汽车安全设计 电池并联成组。在充电过程中，由于电池一致性的差异，单体电池的内阻各不相同，分配到各单体电池的充电电流不同，可能会导致分配到某些单体电池电流远大于充电电流，如图3-3-5所示。 电池的内外部短路。电池短路会在瞬间产生很大电流，电池

49、内部温度急剧升高，而使电池发生泄漏、起火等安全事故。图3-3-5 多个电池并联充电电流不一致导致的过热损坏 任务3 新能源汽车安全设计 （3）电池过温。上述提到的过充、过放、过电流会导致电池过温，以下几种情况也会引起电池过温： 电池的热管理系统失效。表现为动力蓄电池组总成内电池温度传感器损坏，或者是检测控制电路失效或散热风扇损坏。 图3-3-6所示为典型动力蓄电池内电池温度检测系统。图3-3-6 系统监测电池温度 任务3 新能源汽车安全设计 电池温度采样点有限。车辆上电池数量众多，很难对每个单体电池都实现温度检测。 温度采样点受限制。由于电池本身结构的原因，新能源汽车的电池管理模块对电池的温度

50、采样点一般都在电池正负极接线柱上，或者通过贴片采集电池外壳的温度，不能反映实际的电池内部温度。 工作环境温度高。如果电池靠近驱动电机或空气压缩机等发热部件，会导致电池过温。 电池温度升高会引发的隐患包括有电池本身性能的逐步下降，进一步加剧了电池内部的短路。此外由于电池本身温度过高，会导致电池产生热温度变形，从而产生泄漏等事故的发生。 任务3 新能源汽车安全设计 3）危险运行工况下的安全 新能源汽车由于存在高电压，因此在行驶中发生事故时，如果没有很好的安全设计，很容易发生安全隐患，这些安全隐患包括： （1）高压系统短路。当动力系统的高压线短路时，将会导致动力蓄电池瞬间大电流放电，此时动力蓄电池和