新能源汽車動(dòng)力蓄電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學(xué)習(xí)單元2.2DC/DC變換器結(jié)構(gòu)原理與檢修【情境導(dǎo)入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動(dòng)汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法啟動(dòng)、無法進(jìn)行慢充充電，儀表盤上蓄電池報(bào)警燈點(diǎn)亮。經(jīng)過修理工詢問12V蓄電池使用半年，經(jīng)過檢查初步判斷為DC/DC變換器不能給12V蓄電池充電，你能正確進(jìn)行檢修嗎?【學(xué)習(xí)導(dǎo)航】傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上的電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機(jī)組成，發(fā)電機(jī)是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電。發(fā)電機(jī)正常工作是可以給蓄電池進(jìn)行充電。純電動(dòng)汽車沒有發(fā)動(dòng)機(jī)，混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不需要一直工作，因此不能用發(fā)電機(jī)給低壓蓄電池供電。同時(shí)車輛上除高壓系統(tǒng)以外，所有的用電設(shè)備和控制器（包括高壓系統(tǒng)控制器）均由低壓蓄電池供電。因此需要DC/DC變換器對(duì)低壓蓄電池充電。本課程主要學(xué)習(xí)高壓控制盒的結(jié)構(gòu)及檢修方法。學(xué)習(xí)情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學(xué)習(xí)情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學(xué)習(xí)單元2.2DC/DC變換器結(jié)構(gòu)原理與檢修1.能夠正確敘述DC/DC變換器的作用、結(jié)構(gòu)。2.能夠正確檢修D(zhuǎn)C/DC變換器。3.能夠正確更換DC/DC變換器。4.能夠養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、工作認(rèn)真的優(yōu)良品質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

一、DC/DC變換器的作用作用是將動(dòng)力蓄電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為低壓14V直流電，給整車低壓用電系統(tǒng)供電及低壓蓄電池充電。DC/DC變換器具有效率高、體積小、耐受惡劣工作環(huán)境等特點(diǎn)。純電動(dòng)汽車上的控制器如整車控制器VCU、電源管理系統(tǒng)BMS、電機(jī)控制器MCU和車身電氣等系統(tǒng)，均采用低壓12V直流電。如果低壓電源過低會(huì)導(dǎo)致純電動(dòng)汽車不工作或不能點(diǎn)亮READY燈，導(dǎo)致無法起動(dòng)車輛。DC/DC變換器主要安裝在電動(dòng)汽車前機(jī)艙內(nèi)，如圖2-2-1所示。

圖2-2-1北汽新能源老款EV160前機(jī)艙內(nèi)DC/DC變換器2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

二、DC/DC變換器結(jié)構(gòu)1、外部結(jié)構(gòu)DC/DC變換器外部與高壓控制盒通過高壓電纜連接，產(chǎn)生的低壓直流電通過低壓輸出正極端子和低壓輸出負(fù)極端子與低壓電路連接，DC/DC變換器工作時(shí)通過低壓控制端與整車控制器VCU進(jìn)行通信，以保證DC/DC變換器與整車協(xié)調(diào)工作。另外DC/DC變換器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此外殼會(huì)裝有散熱片以便通風(fēng)散熱。如圖2-2-2所示為DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)。低壓輸出負(fù)極和低壓輸出正極分別與低壓蓄電池相連接，如圖2-2-3所示為DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極連接間的熔斷絲。

圖2-2-2DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)

圖2-2-3DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極之間的熔斷絲2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

低壓控制端如圖2-2-4所示，其與整車控制器相連，圖中A端子為控制電路電源正極兼使能信號(hào)端子，工作時(shí)，整車控制器給DC/DC變換器提供12V使能信號(hào)，不工作時(shí)該端子電壓信號(hào)為0~1V；B端子為DC/DC變換器電源狀態(tài)信號(hào)輸出端子，該線路為12V高電平時(shí)表明有故障，當(dāng)該線路為低電平時(shí)表明線路正常；C端子為接地。高壓輸入端如圖2-2-5所示，其通過高壓控制盒與動(dòng)力蓄電池相連接。圖中A端子為高壓電源負(fù)極；B端子高壓電源正極；1為高壓互鎖信號(hào)輸出，其通往加熱器PTC插接件；2為高壓互鎖信號(hào)輸入，來自高壓控制盒插件。

圖2-2-4DC/DC變換器低壓控制端

圖2-2-5DC/DC變換器高壓輸入端2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中主要分為高壓輸入部分、電路板和整流輸出部分，如圖2-2-6和2-2-7所示。高壓輸入部分主要是將從高壓控制盒供過來的高壓直流電輸入到DC/DC變換器內(nèi)部。電路板主要是把高壓直流電轉(zhuǎn)換成高壓交流電，再把高壓交流電通過變壓器降壓至低壓交流電。整流部分是將低壓交流電整流成低壓直流電。

圖2-2-6DC/DC變換器正面結(jié)構(gòu)

圖2-2-7DC/DC變換器內(nèi)部背面2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

三、DC/DC變換器電路工作原理DC/DC變換器是將一種直流電變換為另一種直流電的技術(shù)，主要對(duì)電壓、電流實(shí)現(xiàn)變換，它在新能源汽車中起著能量轉(zhuǎn)換和傳遞的作用。DC/DC變換器分為單向DC/DC和雙向DC/DC。單向DC/DC的能量只能單向流動(dòng)，而雙向DC/DC指保持轉(zhuǎn)換器兩端的直流電壓極性不變的前提下，根據(jù)需要改變電流的方向，從而實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)的直流直流轉(zhuǎn)換。目前，新能源汽車主要使用單向DC/DC變換器將動(dòng)力蓄電池中幾百伏的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒铍姵氐?4V直流電。雙向DC/DC變換器在豐田混合動(dòng)力汽車中增壓轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用較多。例如第三代Prius中的增壓轉(zhuǎn)換器中主要是利用降壓（Buck）斬波電路、升壓（Boost）斬波電路等原理將201.6V高壓電與650V高壓電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。下面我們以純電動(dòng)汽車中應(yīng)用的單向DC/DC變換器為例，分析其工作原理。如圖2-2-8所示，為DC/DC變換器電路原理圖。

圖2-2-8DC/DC變換器電路原理圖2.2.1DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理

該電路分為DC/AC逆變電路、變壓器、整流電路、濾波電路四部分。四、典型純電動(dòng)汽車DC/DC變換器以2016款北汽新能源EV200純電動(dòng)汽車的DC/DC變換器為例。1、主要性能參數(shù)EV200純電動(dòng)汽車的DC/DC變換器正常工作狀態(tài)下，輸入直流電壓為240~410V，輸出直流電壓為13.8~14V，最大輸出功率為800W，采用風(fēng)冷方式冷卻，電源轉(zhuǎn)換效率大于88%，防水、防塵的防護(hù)等級(jí)為IP67。2、保護(hù)功能（1）輸入欠壓保護(hù)，保護(hù)點(diǎn)為DC190V±10V，恢復(fù)點(diǎn)為DC210V±10V。（2）輸入過壓保護(hù)，保護(hù)點(diǎn)為DC430V±10V，恢復(fù)點(diǎn)為DC410V±10V。（3）輸出欠壓保護(hù)，電壓低于DC6~7V時(shí)，啟動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)，電壓正常后可自動(dòng)恢復(fù)。（4）輸出過壓保護(hù)，電壓高于DC17.5~18.5V時(shí)，啟動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)，電壓正常后可自動(dòng)恢復(fù)。（5）過溫保護(hù)，DC/DC變換器內(nèi)部溫度達(dá)到85℃±2℃開始降低額定功率輸入，溫度超過100℃±5℃時(shí)關(guān)機(jī)，溫度低于85℃±2℃時(shí)可自動(dòng)恢復(fù)。（6）過流保護(hù)，保護(hù)點(diǎn)為110A±10A。（7）輸出短路保護(hù)，DC/DC變換器出現(xiàn)短路，啟動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)，故障解除，可自動(dòng)恢復(fù)。（8）DC/DC變換器內(nèi)部有故障時(shí)，立即關(guān)機(jī)鎖死。2.2.2DC/DC變換器的檢修

一、DC/DC變換器輸出電壓檢測(cè)進(jìn)行DC/DC變換器是否正常工作檢查時(shí)，一般采用測(cè)量輸出電壓的方式就可以判斷。1、檢測(cè)步驟（1）保證整車線束正常連接的情況下，車鑰匙置于LOCK擋位，使用萬用表測(cè)量低壓蓄電池端電壓，此時(shí)測(cè)量電壓應(yīng)為低壓蓄電池電壓12V左右。（2）車鑰匙置于ON擋整車上電后，繼續(xù)用萬用表測(cè)量低壓蓄電池端電壓，查看變化情況，如果數(shù)值在13.8~14V，判斷為DC/DC變換器工作正常。（3）如果整車上電后，低壓蓄電池電壓為12V左右，則說明DC/DC變換器工作不正常。2、故障原因（1）DC/DC變換器低壓電路故障。例如熔斷絲、使能信號(hào)、搭鐵等部位。（2）DC/DC變換器自身故障。（3）DC/DC變換器高壓供電故障。例如高壓線束、高壓熔斷器等部位。3、故障檢測(cè)步驟（1）車鑰匙置于LOCK擋位，檢查DC/DC變換器與低壓蓄電池之間的熔斷絲是否熔斷，如果熔斷，更換熔斷絲并要檢查熔斷原因；如果正常，檢查DC/DC變換器輸出負(fù)極連接是否松動(dòng)、連接不良，若連接不良，緊固或更換螺栓。同時(shí)用萬用表歐姆擋，檢查DC/DC變換器低壓輸出正極和低壓輸出負(fù)極線路是否斷路，如果斷路更換線束。2.2.2DC/DC變換器的檢修

（2）車鑰匙置于LOCK擋位，斷開DC/DC變換器低壓控制插頭。將車鑰匙置于ON擋，用萬用表電壓擋測(cè)量DC/DC變換器使能信號(hào)即供電信號(hào)，若為12V，說明供電正常；若電壓為0V，則檢查DC/DC變換器至VCU之間使能信號(hào)線是否有斷路或短路故障，若有更換線束，若正常；檢查VCU是否正常，不正常更換VCU。（3）如果DC/DC變換器使能信號(hào)正常，檢查DC/DC故障信號(hào)，用萬用表電壓擋測(cè)量故障信號(hào)電壓，若為12V高電平，則有故障更換DC/DC變換器；若為低電平，說明DC/DC變換器正常。（4）如果DC/DC變換器使能信號(hào)、故障信號(hào)均正常，將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表歐姆擋測(cè)量DC/DC變換器搭鐵是否正常。（5）若DC/DC變換器低壓控制電路均正常，檢查DC/DC變換器高壓電路。在檢查高壓電路時(shí)要注意高壓安全防護(hù)。按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高壓斷電后，斷開DC/DC變換器輸入高壓電纜，用專用工具或跨接線短接互鎖信號(hào)后，高壓上電，測(cè)量DC/DC變換器高壓輸入端是否有240~410V高壓電；若沒有高壓電，高壓斷電后，用萬用表歐姆擋測(cè)量DC/DC變換器高壓輸入線束電阻；若阻值過高，更換高壓線束；若阻值正常，拆卸高壓控制盒上蓋，檢查高壓控制盒內(nèi)DC/DC熔斷器是否熔斷以及內(nèi)部連接線束是否正常，如熔斷更換熔斷器。。2.2.2DC/DC變換器的檢修

二、DC/DC變換器的更換當(dāng)DC/DC變換器發(fā)生故障時(shí)，需要進(jìn)行更換，具體更換步驟如下：1、準(zhǔn)備工作給車輛安裝三件套；打開前機(jī)艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布。2、按照規(guī)范流程進(jìn)行下電操作。3、DC/DC變換器拆卸流程（1）依次斷開低壓和高壓線束，如圖2-2-9所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖2-2-10所示。

圖2-2-9斷開低壓、高壓線束圖2-2-10拆卸固定螺栓

2.2.2DC/DC變換器的檢修

（3）取下DC/DC變換器，如圖2-2-11所示。4、更換新的DC/DC變換器將DC/DC變換器安裝到位后，安裝固定螺栓；安裝高壓線束和低壓線束；如圖2-2-12所示。5、安裝后檢查（1）將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表測(cè)量低壓蓄電池電壓，電壓應(yīng)為12V左右。（2）將車鑰匙置于ON擋位，用萬用表測(cè)量低壓蓄電池電壓，電壓應(yīng)為14V左右。（3）取下前格柵布、翼子板布以及三件套。

圖2-2-11取下DC/DC變換器圖2-2-12安裝線束情景小結(jié)

1.

新能源汽車充電系統(tǒng)DC/DC變換器結(jié)構(gòu)原理。2.新能源汽車充電系統(tǒng)DC/DC變換器檢修及安全注意事項(xiàng)。維修工單2.2

任務(wù)名稱2.2DC/DC變換器的檢修時(shí)間

班級(jí)

學(xué)生姓名

學(xué)生學(xué)號(hào)

成績(jī)

實(shí)訓(xùn)設(shè)備純電動(dòng)汽車2兩臺(tái)、絕緣工具2套、防護(hù)用具2套、車間安全防護(hù)用具2套、工具車和絕緣工具2套、檢測(cè)儀器（絕緣萬用表、放電工裝、電流鉗等）2套。實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地

日期

任務(wù)描述修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動(dòng)汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法啟動(dòng)、無法進(jìn)行慢充充電，儀表盤上蓄電池報(bào)警燈點(diǎn)亮。你能正確進(jìn)行檢修嗎?任務(wù)目的能夠準(zhǔn)確識(shí)別DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)，能夠正確檢修和更換DC/DC變換器。一、DC/DC變換器外部結(jié)構(gòu)二、檢修步驟1、驗(yàn)證故障現(xiàn)象：車鑰匙位置：□Start□On□Acc□Lock車輛啟動(dòng)：□能□不能車輛儀表盤點(diǎn)亮后：□蓄電池報(bào)警燈點(diǎn)亮□無蓄電池報(bào)警燈2、故障檢測(cè)：（1）DC/DC變換器電壓測(cè)量①車鑰匙置于LOCK擋時(shí)，低壓蓄電池電壓

V②車鑰匙置于ON擋時(shí)，低壓蓄電池電壓

V測(cè)量結(jié)果：□無故障□有故障（2）DC/DC變換器低壓控制電路檢測(cè)①檢查DC/DC變換器低壓熔斷絲，□正常□熔斷②檢查DC/DC變換器低壓負(fù)極輸出線束

Ω，□正?！醪徽＂蹤z查DC/DC變換器低壓正極輸出線束

Ω，□正常□不正常④測(cè)量DC/DC變換器低壓供電電壓

V，□正?！醪徽＂轀y(cè)量DC/DC變換器故障線電壓

V，□正?！醪徽＂逌y(cè)量DC/DC變換器搭鐵線

，□正?！醪徽＃?）高壓電路檢測(cè)①作業(yè)前安全檢查：安全工裝檢查、著裝：□正常車輛安全準(zhǔn)備：□正常②高壓斷電后，斷開DC/DC變換器高壓輸入線束，測(cè)量PTC高壓線束電壓：

V，□正?！醪徽?，故障位置：

③更換DC/DC變換器步驟：

④測(cè)量DC/DC變換器高壓輸入正極線束

Ω，□正?！醍惓?，故障位置：