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北汽新能源汽车慢充系统功能台的开发与应用

日期: 2020/6/6 浏览: 4 来源: 学海网收集整理 作者: 常州交通技师学院 蒋小健

摘要:当今社会日新月异,汽车技术不断发展,新能源汽车也逐渐进入我们每个家庭,这对汽车从业人员的要求也就愈来愈高。我院目前在新能源汽车教学中的教学设备还是空白现象,传统的电控汽车已不能满足汽车迅猛发展的要求。因此,我在慢充系统功能台的开发制作方面进行了尝试,对北汽新能源汽车慢充系统功能台的开发进行了深入的探讨,在汽车检测维修专业的教学中取得了实际的运用。
   关键词:慢充;功能台;运用
  
   一、引言
   随着社会的发展,科技的进步,汽车走进了千家万户,它不再是奢侈品,而是逐渐成为人们生活中必不可少的代步工具。由于汽车数量的迅速增加,能源的匮乏和环境的污染是汽车产业面临的挑战。目前很多汽车公司已经逐步进入研发新能源汽车,将来新能源汽车将会成为社会的主导车型。而新能源汽车的维修依靠传统的经验还不够,还需要维修人员具有更广的新能源汽车新技术和高压维修操作技能。慢充功能台在整个社会中较少,未能达到更好的更理想的教学效果,我思考自行研制开发北汽新能源慢充功能台运用于专业教学。为提高汽车检测新能源专业课堂的教学效果,提高学生的实践操作能力,研制北汽新能源汽车慢充系统功能台,拓展维修实践教学的深度和广度是非常有必要的。
   二、慢充系统功能台的基本组成和基本原理
   (一)功能台的基本组成
   北汽新能源汽车慢充功能台的结构在新能源车系中最具代表性。功能台主要有慢充接口、车载充电机、DC/DC转换器、电池管理系统、整车控制器、动力电池模组等装置组成。
   (二)功能台的基本原理
   1、慢充接口。慢充接口连接到车载充电机,一般应用于家庭用户和标准的公共充电设施。
   2、车载充电机。车载充电机的作用是将输入的220V交流电转换为动力电池所需的290-420V高压直流电,实现电池电量的补给,在工作过程中需要协调充电桩、BMS等部件。
   3、DC/DC转换器。DC/DC转换器相当于传统车的发电机,将高压蓄电池的高压直流电转换成低压直流电,为整车低压系统供电,为12V蓄电池充电。DC/DC转换器单独放置获集成式控制器内部,自然冷却,具有输入过欠电压保护、输出过欠电压保护、输出过载短路保护以及过温保护功能,具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。
   4、电池管理系统BMS。通过电压、电流、温度传感器、采集动力电池组的串联模块电压、温度、总电压和总电流,控制动力电池组的充放电,监控动力电池的状态,防止电池出现过充电、过放电,延长动力电池的使用寿命。同时还是作为动力电池和整车控制器以及驾驶人沟通的桥梁,并向整车控制器上报动力电池系统的基本参数、剩余电量及故障信息。
   5、整车控制器。整车控制器相当于电动汽车的“大脑”,控制电动汽车的所有部件,主要功能有驾驶员的意识识别和控制模式的判断,整车故障的判别和处理,外围相连驱动模块的管理,电动汽车辅助系统的控制。
   6、故障诊断过程。通过解读电路图和原理图,利用万用表,可检测出北汽新能源汽车慢充功能台中慢充不能充电的故障。
   三、慢充系统功能台的制作
   (一)慢充系统功能台研制的目的
   1、我思考设计、开发、制作的北汽新能源汽车慢充系统功能台,考虑到之前的传统汽车没有充电接口,汽车结构上发生了很大的变化,在整车上检测比较繁琐,整车上只能对新能源汽车慢充系统基本结构的认知。为了能够让学生更形象地理解掌握新能源慢充系统,现在的设计将慢充系统与相关电路结合在一起,让学生对新能源汽车慢充电路进行线路连接、原理学习、电路检查的实习。通过对慢充系统故障的诊断与分析来掌握慢充系统的原理,因此考虑研制一台北汽新能源慢充系统功能台。
   2、考虑到充电输出是高压直流电,为了避免危险,串联了16个单体电池并安装在功能台上,同时还设置了一些典型的故障,达到举一反三的目的。在北汽新能源慢充功能台上制作了故障测量端子,在测试中可直接在面板上进行操作,既减少对接插件的损耗,又提高了测量速度。慢充系统功能台故障设置上能设置短路、断路和模拟信号故障,使新能源汽车专业理论教学实行教学现场化、慢充系统故障诊断原理化。
   (二)慢充系统功能台研制的过程
   对慢充系统功能台各系统的组成、结构原理与功能进行研制,其中包括:
   1、查阅相关技术资料,对慢充系统各部件进行布置,为制作功能台做好各方面的前期准备工作。
   2、制作过程中力求达到实用、耐用及美观,降低使用成本。
   3、动力电池的选用、功能台设计、线路设计力求科学合理。
   4、制作小组多次讨论研究制作方案,制作过程应力求细致无误。
   5、高压线路的采购按照国家标准,保证高压与功能台的绝缘性。
   5、设计制作过程如下图所示。
  

北汽新能源汽车慢充系统功能台的开发与应用

   慢充系统功能台制作框图
   (三)慢充系统功能台研制中拟解决的关键问题
   在研制过程中出现了很多问题,经过综合分析以后,在以下几个方面进行重点考虑研制:
   1、如何设计慢充系统控制面板,慢充系统部件的布置应达到合理性。
   2、使功能台的功能具有实用性、耐用性,外观具有美观性。
   3、将北汽新能源汽车原有的慢充系统线束都运用到功能台中,达到布线的合理性、连线的简洁性。
   4、检测端子的实用性、耐用性,动力电池数量减少,以确保安全性。
   四、慢充系统功能台的基本功能
   本功能台能够生动形象地反映电动汽车慢充充电的工作过程,并且在慢充功能台控制面板的电路图上,经过制作的测量端子,能够直接测量各慢充系统电路上的参数。同时在慢充系统功能台上,经过测量的数据和仪表的指示,能够直接反映功能台是否在充电。学生能更直观的在功能台上操作,减少了各线束插头的插拔,降低了线束的损坏。
   (一)慢充系统功能台装复后,可以直观的观察慢充各故障现象。可以方便快捷地用诊断工具检测,读出其工作时的参数。使学生能够真正完成理论——实践——理论的学习过程,体现教学过程的直观性和有效性。
   (二)学生可以直接在慢充系统面板上进行故障检测,我们可以断开某条线路的连接——设置断路故障;也可以接地——设置短路故障;或者模拟相应的信号接入电阻,代替接触不良的信号——设置模拟信号。
   (三)慢充系统功能台装复后,通过慢充充电时的检查,可进行慢充系统原理、故障设置与排除、慢充工作时性能的检测等综合操作教学与培训;该功能台运用于各种理论和实习教学,不仅能提高学生的学习兴趣和动手操作能力,增强实车感,提高教学质量,还为专业教师提供专业知识技能研究的平台。
   五、功能台在教学实践中的运用实例
   (一)试验台架在教学实践中的运用
   由于整个慢充系统都安装在本功能台上,所以非常清晰的观察到故障现象,并可更直观的排查故障原因,使理实一体化教学简单化。而实际维修过程中,很难判断慢充线路的故障,特别是当慢充系统出现接触不良时尤其困难。
   (二)慢充系统充电条件
   1、充电线连接确认信号正常。
   2、充电机供电电源220V和12V正常。
   3、充电唤醒信号12V输出正常。
   4、充电机,整车控制器,BMS之间通信正常,主继电器闭合,发送电流强度需求。
   5、 0﹤动力电池电芯温度﹤45℃。
   6、单体电池最高电压与最低电压差﹤300mV。
   7、单体电池最高温度与最低温度差﹤15℃。
   8、绝缘性能﹥500Ω/1V。
   9、实际单体最高电压不大于额定单体电压0.4V。
   10、高、低压电路连接正常,远程控制开关关闭状态。
   (三)慢充系统常见故障排除
   1、常见故障
   (1)充电枪安装不到位,车辆与充电桩两端枪反接。
   (2)插接器是否正常连接,车载充电机输出唤醒是否正常。
   (3)车端充电枪是否连接到位,高压熔断丝是否熔断,高压插接器及线缆是否正确连接。
   2、故障排除思路
   (1)线路连接情况 检查慢充电桩——充电线、慢充口、慢充线束、车载充电机、高压控制盒、动力电池之间的线路连接是否良好。
   (2)检查低压供电及唤醒信号是否正常 检查车载充电机指示灯状态,如三个都不亮,表示没有电源输入,分别检查线路熔丝、充电线、慢充口、慢充线束是否正常,若正常,更换车载充电机;检查车载充电机的12V电源及慢充唤醒信号是否正常,高压控制盒内的车载充电机熔断器是否损坏,动力电池12V唤醒信号是否正常,整车控制器、动力电池等部件的新能源CAN总线是否正常;动力电池低压控制端搭铁及整车控制器搭铁是否正常。
   (3)检查高压电路是否正常 如果低压端电路正常,充电仍无法完成,逐步检查充电线、慢充线束、车载充电机、高压控制盒、动力电池之间的高压电是否正常,是线束故障还是部件故障。
   (4)使用故障诊断仪检查 使用故障诊断仪分别检查动力电池及车载充电机的工作状态,对数据进行分析,找出故障所在。
   3、检修车载充电机与充电桩连接故障
   (1)检查慢充桩与慢充口连接是否良好 检查车载充电机,发现三个指示灯都不亮。分别测量充电线桩端充电枪的N、L、PE、CP、CC脚和车辆端的N、L、PE、CP、PE脚是否导通,如不导通,则修复或更换充电线总成;测量充电线车辆端充电枪的CC脚和PE脚的阻值,16A充电线组应为690×(1±3%)Ω,32A充电线阻值应为220×(1±3%)Ω,若组织与标准值不符,则修复或更换充电线总成。
   (2)检查慢充口与车载充电机连接是否良好 排除慢充桩——充电线问题后,启动充电,车载充电机指示灯还是都不亮的,应检查慢充线束及车载充电机。检查插件端子有无烧蚀、虚接现象;分别测量充电口L、N、PE、CC、CP脚与充电线束充电机插件1、1、3、5、6脚是否导通,如不导通,则修复或更换线束总成;慢充线束检查完毕,恢复好进行充电测试,如果车载充电机的指示灯还都不亮,则更换车载充电机。
   (3)当该车更换车载充电机后,充电正常,故障排除。
   六、结束语
   北汽新能源汽车慢充系统功能台的研制与开发,使慢充系统原理不再是教学的难点。实现了新能源汽车原理教学的突破,使慢充系统故障诊断原理化,学生可直观的观察慢充各故障的实际现象,感性和理性认识得到统一,为维修企业提供培训平台,解决维修操作中的实际问题。
  
   参考文献:
   [1]陈荣梅.电动汽车结构原理与检修[M].机械工业出版社,2016.
   [2]丁云鹏.新能源汽车概论[M].人民交通出版社,2016.

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