新能源汽车动力电池与驱动电机结构原理与检修课件22-DCDC变换器结构原理与检修.ppt

1、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2.2 2.2 DC/DCDC/DC变换器结构原理与检修变换器结构原理与检修 【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，该车无法启动、无法进行慢充充电，仪表盘上蓄电池报警灯点亮。经过修理工询问12V蓄电池使用半年，经过检查初步判断为DC/DC变换器不能给12V蓄电池充电，你能正确进行检修吗?【学习导航】传统发动机汽车上的电源系统由蓄电池和发电机组成，发电机是由发动机驱动发电。发电机正常工作是可以给蓄电池进行充电。纯电动汽车没有发动机，混合动力汽车发动机不需要一直工作，因此不能用发电机

2、给低压蓄电池供电。同时车辆上除高压系统以外，所有的用电设备和控制器（包括高压系统控制器）均由低压蓄电池供电。因此需要DC/DC变换器对低压蓄电池充电。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2.2 2.2 DC/DCDC/DC变换器结构原理与检修变换器结构原理与检修1.能够正确叙述DC/DC变换器的作用、结构。2.能够正确检修DC/DC变换器。3.能够正确更换DC/DC变换器。4.能够养成严谨细致、工作认真的优良品质。学习目标学习目标2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 一、一、DC

3、/DCDC/DC变换器的作用变换器的作用 作用是将动力蓄电池的高压直流电转换为低压14V直流电，给整车低压用电系统供电及低压蓄电池充电。DC/DC变换器具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。纯电动汽车上的控制器如整车控制器VCU、电源管理系统BMS、电机控制器MCU和车身电气等系统，均采用低压12V直流电。如果低压电源过低会导致纯电动汽车不工作或不能点亮READY灯，导致无法起动车辆。DC/DC变换器主要安装在电动汽车前机舱内，如图2-2-1所示。图2-2-1 北汽新能源老款EV160前机舱内DC/DC变换器2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 二、二、DC/DCDC/DC变换器结构变

4、换器结构 1、外部结构 DC/DC变换器外部与高压控制盒通过高压电缆连接，产生的低压直流电通过低压输出正极端子和低压输出负极端子与低压电路连接，DC/DC变换器工作时通过低压控制端与整车控制器VCU进行通信，以保证DC/DC变换器与整车协调工作。另外DC/DC变换器工作时会产生大量的热量，因此外壳会装有散热片以便通风散热。如图2-2-2所示为DC/DC变换器外部结构。低压输出负极和低压输出正极分别与低压蓄电池相连接，如图2-2-3所示为DC/DC变换器正极输出与低压蓄电池正极连接间的熔断丝。图2-2-2 DC/DC变换器外部结构 图2-2-3 DC/DC变换器正极输出与低压蓄电池正极之间的熔断

5、丝2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 低压控制端如图2-2-4所示，其与整车控制器相连，图中A端子为控制电路电源正极兼使能信号端子，工作时，整车控制器给DC/DC变换器提供12V使能信号，不工作时该端子电压信号为01V；B端子为DC/DC变换器电源状态信号输出端子，该线路为12V高电平时表明有故障，当该线路为低电平时表明线路正常；C端子为接地。高压输入端如图2-2-5所示，其通过高压控制盒与动力蓄电池相连接。图中A端子为高压电源负极；B端子高压电源正极；1为高压互锁信号输出，其通往加热器PTC插接件；2为高压互锁信号输入，来自高压控制盒插件。图2-2-4 DC/DC变换器低压控制端 图2-

6、2-5 DC/DC变换器高压输入端2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 2、内部结构 内部结构中主要分为高压输入部分、电路板和整流输出部分，如图2-2-6和2-2-7所示。高压输入部分主要是将从高压控制盒供过来的高压直流电输入到DC/DC变换器内部。电路板主要是把高压直流电转换成高压交流电，再把高压交流电通过变压器降压至低压交流电。整流部分是将低压交流电整流成低压直流电。图2-2-6 DC/DC变换器正面结构 图2-2-7 DC/DC变换器内部背面2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 三、三、DC/DCDC/DC变换器电路工作原理变换器电路工作原理 DC/DC变换器是将一种直流电变换为另一

7、种直流电的技术，主要对电压、电流实现变换，它在新能源汽车中起着能量转换和传递的作用。DC/DC变换器分为单向DC/DC和双向DC/DC。单向DC/DC的能量只能单向流动，而双向DC/DC指保持转换器两端的直流电压极性不变的前提下，根据需要改变电流的方向，从而实现能量的双向流动的直流直流转换。目前，新能源汽车主要使用单向DC/DC变换器将动力蓄电池中几百伏的直流电转变为低压蓄电池的14V直流电。双向DC/DC变换器在丰田混合动力汽车中增压转换器中应用较多。例如第三代Prius中的增压转换器中主要是利用降压（Buck）斩波电路、升压（Boost）斩波电路等原理将201.6V高压电与650V高压电之

8、间进行转换。下面我们以纯电动汽车中应用的单向DC/DC变换器为例，分析其工作原理。如图2-2-8所示，为DC/DC变换器电路原理图。图2-2-8 DC/DC变换器电路原理图2.2.1 DC/DC变换器的结构原理 该电路分为DC/AC逆变电路、变压器、整流电路、滤波电路四部分。四、典型纯电动汽车四、典型纯电动汽车DC/DCDC/DC变换器变换器 以2016款北汽新能源EV200纯电动汽车的DC/DC变换器为例。1、主要性能参数 EV200纯电动汽车的DC/DC变换器正常工作状态下，输入直流电压为240410V，输出直流电压为13.814V，最大输出功率为800W，采用风冷方式冷却，电源转换效率大

9、于88%，防水、防尘的防护等级为IP67。2、保护功能（1）输入欠压保护，保护点为DC190V10V，恢复点为DC210V10V。（2）输入过压保护，保护点为DC430V10V，恢复点为DC410V10V。（3）输出欠压保护，电压低于DC67V时，启动关机保护，电压正常后可自动恢复。（4）输出过压保护，电压高于DC17.518.5V时，启动关机保护，电压正常后可自动恢复。（5）过温保护，DC/DC变换器内部温度达到852开始降低额定功率输入，温度超过1005时关机，温度低于852时可自动恢复。（6）过流保护，保护点为110A10A。（7）输出短路保护，DC/DC变换器出现短路，启动关机保护，故

10、障解除，可自动恢复。（8）DC/DC变换器内部有故障时，立即关机锁死。2.2.2 DC/DC变换器的检修 一、一、DC/DCDC/DC变换器输出电压检测变换器输出电压检测 进行DC/DC变换器是否正常工作检查时，一般采用测量输出电压的方式就可以判断。1、检测步骤（1）保证整车线束正常连接的情况下，车钥匙置于LOCK挡位，使用万用表测量低压蓄电池端电压，此时测量电压应为低压蓄电池电压12V左右。（2）车钥匙置于ON挡整车上电后，继续用万用表测量低压蓄电池端电压，查看变化情况，如果数值在13.814V，判断为DC/DC变换器工作正常。（3）如果整车上电后，低压蓄电池电压为12V左右，则说明DC/D

11、C变换器工作不正常。2、故障原因（1）DC/DC变换器低压电路故障。例如熔断丝、使能信号、搭铁等部位。（2）DC/DC变换器自身故障。（3）DC/DC变换器高压供电故障。例如高压线束、高压熔断器等部位。3、故障检测步骤（1）车钥匙置于LOCK挡位，检查DC/DC变换器与低压蓄电池之间的熔断丝是否熔断，如果熔断，更换熔断丝并要检查熔断原因；如果正常，检查DC/DC变换器输出负极连接是否松动、连接不良，若连接不良，紧固或更换螺栓。同时用万用表欧姆挡，检查DC/DC变换器低压输出正极和低压输出负极线路是否断路，如果断路更换线束。2.2.2 DC/DC变换器的检修 （2）车钥匙置于LOCK挡位，断开D

12、C/DC变换器低压控制插头。将车钥匙置于ON挡，用万用表电压挡测量DC/DC变换器使能信号即供电信号，若为12V，说明供电正常；若电压为0V，则检查DC/DC变换器至VCU之间使能信号线是否有断路或短路故障，若有更换线束，若正常；检查VCU是否正常，不正常更换VCU。（3）如果DC/DC变换器使能信号正常，检查DC/DC故障信号，用万用表电压挡测量故障信号电压，若为12V高电平，则有故障更换DC/DC变换器；若为低电平，说明DC/DC变换器正常。（4）如果DC/DC变换器使能信号、故障信号均正常，将车钥匙置于LOCK挡位，用万用表欧姆挡测量DC/DC变换器搭铁是否正常。（5）若DC/DC变换器

13、低压控制电路均正常，检查DC/DC变换器高压电路。在检查高压电路时要注意高压安全防护。按照标准进行高压断电后，断开DC/DC变换器输入高压电缆，用专用工具或跨接线短接互锁信号后，高压上电，测量DC/DC变换器高压输入端是否有240410V高压电；若没有高压电，高压断电后，用万用表欧姆挡测量DC/DC变换器高压输入线束电阻；若阻值过高，更换高压线束；若阻值正常，拆卸高压控制盒上盖，检查高压控制盒内DC/DC熔断器是否熔断以及内部连接线束是否正常，如熔断更换熔断器。2.2.2 DC/DC变换器的检修 二、二、DC/DC变换器的更换变换器的更换 当DC/DC变换器发生故障时，需要进行更换，具体更换步

14、骤如下：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。2、按照规范流程进行下电操作。3、DC/DC变换器拆卸流程（1）依次断开低压和高压线束，如图2-2-9所示。（2）拆卸固定螺栓，如图2-2-10所示。图2-2-9 断开低压、高压线束 图2-2-10 拆卸固定螺栓 2.2.2 DC/DC变换器的检修 （3）取下DC/DC变换器，如图2-2-11所示。4、更换新的DC/DC变换器 将DC/DC变换器安装到位后，安装固定螺栓；安装高压线束和低压线束；如图2-2-12所示。5、安装后检查（1）将车钥匙置于LOCK挡位，用万用表测量低压蓄电池电压，电压应为12V左右。（2）将

15、车钥匙置于ON挡位，用万用表测量低压蓄电池电压，电压应为14V左右。（3）取下前格栅布、翼子板布以及三件套。图2-2-11 取下DC/DC变换器 图2-2-12 安装线束情景小结 1.新能源汽车充电系统DC/DC变换器结构原理。2.新能源汽车充电系统DC/DC变换器检修及安全注意事项。维修工单维修工单2.2 任务名称任务名称2.2 DC/DC变换器的检修时间时间 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

16、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，该车无法启动、无法进行慢充充电，仪表盘上蓄电池报警灯点亮。你能正确进行检修吗?任务目的任务目的 能够准确识别DC/DC变换器外部结构，能够正确检修和更换DC/DC变换器。一、DC/DC变换器外部结构 二、检修步骤1、验证故障现象：车钥匙位置：Start On Acc Lock车辆启动：能 不能车辆仪表盘点亮后：蓄电池报警灯点亮 无蓄电池报警灯2、故障检测：（1）DC/DC变换器电压测量车钥匙置于LOCK挡时，低压蓄电池电压 V车钥匙置于ON挡时，低压蓄电池电压 V测量结果：无故障 有故障（2）

17、DC/DC变换器低压控制电路检测检查DC/DC变换器低压熔断丝，正常 熔断检查DC/DC变换器低压负极输出线束 ，正常 不正常检查DC/DC变换器低压正极输出线束 ，正常 不正常测量DC/DC变换器低压供电电压 V，正常 不正常测量DC/DC变换器故障线电压 V，正常 不正常测量DC/DC变换器搭铁线 ，正常 不正常（3）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DC/DC变换器高压输入线束，测量PTC高压线束电压：V，正常 不正常，故障位置：更换DC/DC变换器步骤：测量DC/DC变换器高压输入正极线束 ，正常 异常，故障位置：测量DC/DC变换器高压输入负极线束 ，正常 异常，故障位置：拆卸高压控制盒，检查DC/DC变换器熔断器：正常 熔断，故障位置：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