新能源汽车电池与驱动电机从入门到精通电子书

前言

上篇 动力电池和驱动电机的基本构造与原理

第1章 动力电池的基本构造与原理

1.1 认识蓄电池

1.1.1 蓄能器

图1.1-1 汽车上的12V蓄电池

图1.1-2 汽车上的高压电池

1.1.2 原电池

图1.1-3 原电池的基本构造

1.1.3 蓄电池

1.1.4 铅酸蓄电池

图1.1-4 铅酸蓄电池的外部结构

图1.1-5 铅酸蓄电池的内部结构

图1.1-6 铅酸蓄电池原理

1.1.5 锂离子电池

图1.1-7 锂离子电池的结构

1.1.6 磷酸铁锂电池

图1.1-8 磷酸铁锂电池内部结构

图1.1-9 磷酸铁锂电池的工作原理

图1.1-10 磷酸铁锂电池的外形

1.1.7 锰酸锂电池

1.1.8 钛酸锂电池

1.1.9 固态电池

图1.1-11 三种形态的电池示意

图1.1-12 半固态电池

图1.1-13 全固态电池

图1.1-14 全固态电池与锂离子电池结构对比

1.1.10 刀片电池

图1.1-15 刀片电池

图1.1-16 取消了模组的刀片电池

1.2 认识动力电池

1.2.1 动力电池构造

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图1.2-1 动力电池安装位置（奥迪某款）

图1.2-2 动力电池安装位置（蔚来某款）

图1.2-3 动力电池（总成）

图1.2-4 插电式混合动力汽车动力电池总体布局

图1.2-5 48V轻混动力电池布局（奥迪某款）

图1.2-6 48V轻混动力电池（奥迪某款）

图1.2-7 48V轻混电气连接（奥迪某款）

图1.2-8 动力电池（奥迪某款）

图1.2-9 动力电池总成分解/组成（奥迪某款）

图1.2-10 动力电池总成（比亚迪某款）

图1.2-11 动力电池总成（蔚来某款）

图1.2-12 动力电池分解/组成（蔚来某款）

图1.2-13 电池模组

图1.2-14 圆柱形和方形电池

图1.2-15 软包电池

图1.2-16 蓄电池模组

图1.2-17 蓄电池模组布局

图1.2-18 蓄电池模组（大众某款）

图1.2-19 模组排布

图1.2-20 2P4S排布

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图1.2-21 维修开关（比亚迪海豹）

图1.2-22 维修开关（比亚迪E5）

图1.2-23 一种插头式的机械锁止的维修开关

图1.2-24 动力电池上维修开关插座端位置

图1.2-25 维修开关位置（比亚迪E5/副中控台下）

图1.2-26 维修开关位置（蔚来ES8/机舱内左上侧）

图1.2-27 维修开关位置（特斯拉/机舱内右上侧）

图1.2-28 维修开关位置（比亚迪海豹/雨刮导水槽下方）

图1.2-29 维修开关位置（宝马i3）

1.2.2 动力电池原理

图1.2-30 电池基本原理

图1.2-31 充电原理示意

图1.2-32 放电原理示意

1.3 电池管理系统

1.3.1 电池管理系统构造

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图1.3-1 电池管理系统控制单元

图1.3-2 电池采样与执行单元

图1.3-3 电池高压分配单元

图1.3-4 电流传感器

图1.3-5 分布式BMS结构框图

图1.3-6 电池管理系统主控单元

图1.3-7 电池管理系统从控单元

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图1.3-8 电池管理系统

1.3.2 电池管理系统原理

图1.3-9 电池管理系统

图1.3-10 电池管理系统信息采集与控制示意

图1.3-11 仪表显示的动力电池状态（一）

图1.3-12 仪表显示的动力电池状态（二）

图1.3-13 混合动力汽车SOC管理

图1.3-14 仪表显示的动力电池（混合动力汽车）

图1.3-15 电池平衡

1.4 动力电池冷却系统

1.4.1 动力电池冷却系统组成

图1.4-1 电动汽车冷却系统

1.4.2 动力电池水冷系统

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图1.4-2 动力电池水冷系统

图1.4-3 动力电池水冷系统部件结构排布（一）

图1.4-4 动力电池水冷系统部件结构排布（二）

图1.4-5 动力电池水冷系统循环

图1.4-6 电动冷却液泵

1.4.3 动力电池制冷剂回路冷却系统

图1.4-7 动力电池制冷剂回路冷却系统（一）

图1.4-8 动力电池制冷剂回路冷却系统（二）

图1.4-9 动力电池制冷剂回路冷却系统（二）电气组成结构

图1.4-10 动力电池制冷剂回路冷却系统管路排布

1.4.4 动力电池冷却系统原理

图1.4-11 动力电池制冷剂冷却（一）

图1.4-12 动力电池制冷剂冷却（二）

图1.4-13 动力电池加热

第2章 驱动电机的基本构造与原理

2.1 认识驱动电机

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2.1.1 驱动电机类型

图2.1-1 电机（电动机）分类

图2.1-2 交流永磁同步电机

图2.1-3 交流异步电机

图2.1-4 开关磁阻电机

图2.1-5 驱动电机系统

2.1.2 驱动电机结构

图2.1-6 电机结构

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图2.1-7 交流永磁同步电机（内部结构）

图2.1-8 交流永磁同步电机（外形构造）

图2.1-9 定子

图2.1-10 定子绕组

图2.1-11 机座（定子内部）

图2.1-12 转子

图2.1-13 纯电动汽车驱动电机装车布局

图2.1-14 永磁交流同步电机和驱动单元

图2.1-15 永磁同步电机

图2.1-16 定子

图2.1-17 转子

图2.1-18 交流异步电机的结构

图2.1-19 交流异步电机的定子

图2.1-20 硅钢片

图2.1-21 定子铁芯与转子铁芯

图2.1-22 交流异步电机转子（笼型）

图2.1-23 交流异步电机

图2.1-24 交流异步电机内部结构组成

图2.1-25 交流异步电机定子

图2.1-26 交流异步电机转子

图2.1-27 转子和定子

图2.1-28 不同极数开关磁阻电机的内部结构

图2.1-29 “盘形”电机安装位置（一）

图2.1-30 “盘形”电机安装位置（二）

图2.1-31 电机总成

图2.1-32 “盘形”电机内部结构

图2.1-33 定子

图2.1-34 转子

2.1.3 驱动电机原理

图2.1-35 交流电机原理

图2.1-36 交流永磁同步电机原理

图2.1-37 驱动电机工作原理

图2.1-38 交流异步电机的原理

图2.1-39 四相8/6极开关磁阻电机的运行工作过程

图2.1-40 串联模式

图2.1-41 并联模式

图2.1-42 混联模式

2.1.4 驱动电机性能特点

2.2 驱动电机控制器

2.2.1 驱动电机控制器构造

图2.2-1 驱动电机控制器安装位置

图2.2-2 驱动电机控制器

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图2.2-3 驱动电机控制器内部结构

2.2.2 驱动电机控制器原理

图2.2-4 电驱系统控制电路

2.3 旋转变压器

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2.3.1 旋转变压器构造

图2.3-1 旋转变压器安装位置

图2.3-2 旋转变压器

图2.3-3 旋转变压器在驱动电机上的结构

图2.3-4 旋转变压器转子位置

图2.3-5 旋转变压器转子

图2.3-6 旋转变压器定子

2.3.2 旋转变压器原理

图2.3-7 旋转变压器作用原理

图2.3-8 旋转变压器原理

图2.3-9 运行过程（一）

图2.3-10 运行过程（二）

图2.3-11 运行过程（三）

图2.3-12 旋转变压器绕组及引线

2.4 电机温度传感器

2.4.1 电机温度传感器结构

图2.4-1 电机温度传感器安装位置

图2.4-2 电机温度传感器安装位置（大众和奥迪某款车型）

图2.4-3 电机温度传感器安装位置（比亚迪某款车型）

2.4.2 电机温度传感器原理

图2.4-4 热敏电阻及引线

2.5 驱动电机冷却系统

2.5.1 驱动电机冷却系统构造

图2.5-1 机体冷却水通道

图2.5-2 驱动电机内部冷却结构（一）

图2.5-3 驱动电机内部冷却结构（二）

图2.5-4 驱动电机内部冷却结构（三）

图2.5-5 驱动电机冷却系统组成

2.5.2 驱动电机冷却系统原理

图2.5-6 驱动电机冷却系统

2.5.3 油冷电机

图2.5-7 油冷电机（一）

图2.5-8 油冷电机（二）

图2.5-9 电机轴

图2.5-10 电机油冷系统示意

下篇 动力电池和驱动电机的维修与故障排除

第3章 电动汽车维修基础知识

3.1 走进修理厂

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3.1.1 了解维修电动汽车常识

3.1.2 了解修理厂安全工位设置

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图3.1-1 电动汽车维修现场的工位安全设置

3.1.3 了解维修电动汽车工装配置

图3.1-2 工作服

图3.1-3 绝缘鞋

图3.1-4 防护眼镜

3.1.4 熟悉电动汽车维修职业能力和岗位

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表3.1-1 一线技术工人岗位

3.1.5 熟悉电动汽车维修基本流程

图3.1-5 汽车维修的基本流程

图3.1-6 汽车维修任务协调示意

3.1.6 熟悉电动汽车维修特点

3.2 走进维修车间/工位

3.2.1 电动汽车维修常用工具

图3.2-1 绝缘工具套装

图3.2-2 某款兆欧表

图3.2-3 使用兆欧表测量绝缘电阻

图3.2-4 被测电路通过兆欧表放电

图3.2-5 某款福禄克（FLUKE）电池内阻测试仪

图3.2-6 电池内阻检测报表

图3.2-7 测试电池内部电阻和电压

3.2.2 高压通用维修操作注意事项

3.2.3 动力电池维修操作注意事项

3.2.4 电机维修操作注意事项

第4章 新能源汽车电路识图与分析

4.1 电动汽车电路识图

4.1.1 电路图结构组成

图4.1-1 埃安电动汽车电路图样图

4.1.2 电路图中线束

表4.1-1 电动汽车电路中的线束代码

4.1.3 电路图中的线束接插件

4.1.4 电路图中导线颜色

表4.1-2 电动汽车电路图中的导线颜色

4.1.5 电路图中的元器件

表4.1-3 电动汽车电路图中的元器件和电器盒

4.1.6 电路图中的线路和节点

表4.1-4 电动汽车电路图中的交叉线路节点、双绞线以及对接件

4.1.7 电路基本维修特点

4.2 动力电池及其控制电路识图与分析

4.2.1 高压电路

图4.2-1 高压系统

图4.2-2 高压电源电路

4.2.2 低压电路

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图4.2-3 电动汽车电源示意

图4.2-4 DC/DC转换器电路

图4.2-5 埃安电源系统电路

图4.2-6 埃安低压供电电路

4.3 驱动电机及其电路识图与分析

4.3.1 高压电路

4.3.2 低压电路

图4.3-1 电机系统电路

图4.3-2 电机控制器

图4.3-3 电机控制器内部核心电路

图4.3-4 电机驱动时电机控制器电路

表4.3-1 驱动电机系统线束连接器

续表

图4.3-5 驱动电机控制系统电路

第5章 动力电池和驱动电机维护与保养

5.1 动力电池维护与保养

5.1.1 动力电池的保养周期

表5.1-1 动力电池保养项目及周期

续表

5.1.2 动力电池的常规检查

图5.1-1 动力电池冷却液液位

5.1.3 动力电池的使用维护

图5.1-2 动力电池箱散热系统通风口

5.2 驱动电机系统维护与保养

5.2.1 驱动电机系统的保养周期

表5.2-1 电机系统保养项目及周期

5.2.2 驱动电机系统的常规检查

图5.2-1 电机冷却液液位（一）

图5.2-2 电机冷却液液位（二）

5.2.3 驱动电机系统的维护

第6章 动力电池和驱动电机维修操作

6.1 动力电池维修操作

6.1.1 零部件的更换

图6.1-1 拆卸维修开关

图6.1-2 蓄电池调节控制单元位置及电气连接插头

图6.1-3 蓄电池调节控制单元

图6.1-4 大众ID.4蓄电池高压配电盒

图6.1-5 大众ID.4蓄电池高压配电盒负极

图6.1-6 蓄电池高压配电盒位置

6.1.2 总成拆装与分解

图6.1-7 使用平台车支撑动力电池总成

6.1.3 温度传感器的检测

图6.1-8 动力电池冷却液温度传感器

图6.1-9 测量温度传感器

表6.1-1 正常温度传感器的阻值标准

图6.1-10 安装温度传感器

6.2 驱动电机系统维修操作

6.2.1 零部件的更换

图6.2-1 旋变传感器拆装（一）

图6.2-2 旋变传感器拆装（二）

图6.2-3 旋变传感器拆装（三）

6.2.2 总成拆装与分解

图6.2-4 2022年款比亚迪海豹驱动总成

图6.2-5 拆卸驱动总成与动力电池的线束

图6.2-6 拆卸电驱总成的冷却水管

图6.2-7 电驱总成上的两根搭铁线

图6.2-8 低压线束

图6.2-9 电动压缩机线束

图6.2-10 传动轴

图6.2-11 机座位置

图6.2-12 油口螺栓位置

图6.2-13 进水和出水口

图6.2-14 气密性检测

图6.2-15 水道气密性检测

图6.2-16 驱动电机拆解（一）

图6.2-17 驱动电机拆解（二）

图6.2-18 三相定子引出线

图6.2-19 电机小端盖涂抹密封胶轨迹

图6.2-20 拆卸直流母线

图6.2-21 集成式智能电驱总成（比亚迪海豚）（一）

图6.2-22 集成式智能电驱总成（比亚迪海豚）（二）

图6.2-23 集成式智能电驱总成（比亚迪海豹）

图6.2-24 驱动总成上变速器放油螺塞

图6.2-25 集成式智能电驱总成水口（一）

图6.2-26 集成式智能后驱总成水口（二）

图6.2-27 拆卸油冷器

图6.2-28 拆卸电机三相线检修小盖

图6.2-29 拔出旋变接插件

图6.2-30 取下电机控制器（一）

图6.2-31 取下电机控制器（二）

图6.2-32 拆卸驱动电机旋变盖板

图6.2-33 拆卸旋变及温度传感器接插件

图6.2-34 拆卸定子三相引出线（一）

图6.2-35 拆卸定子三相引出线（二）

6.2.3 旋变传感器的检测

图6.2-36 旋变传感器

第7章 动力电池和驱动电机故障诊断与排除

7.1 动力电池故障诊断与排除

7.1.1 绝缘故障

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图7.1-1 电路图

图7.1-2 测试电池包正极、负极对车身地的电压

图7.1-3 负极对车身地并联电阻后测试电池包正极、负极对车身地的电压

7.1.2 上电故障

图7.1-4 上电工作流程框图

图7.1-5 结构互锁

图7.1-6 结构互锁示意

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图7.1-7 启动控制电路

图7.1-8 高压互锁电路

图7.1-9 EV功能受限仪表显示

图7.1-10 高压互锁2

图7.1-11 接插件

图7.1-12 EV自动切换到HEV模式

图7.1-13 故障诊断信息

图7.1-14 测试电压

图7.1-15 测试电阻

图7.1-16 输入端正负极OK挡瞬间电压

图7.1-17 数据流

表7.1-1 故障信息

表7.1-2 数据流

续表

图7.1-18 高压继电器的内部电路

图7.1-19 故障灯点亮

表7.1-3 故障信息

图7.1-20 高压系统

图7.1-21 故障车型带互锁回路和30c电路的高压部件

图7.1-22 交流充电系统高压互锁回路电路

7.1.3 温度故障

图7.1-23 冷却管路

图7.1-24 电池加热器故障

图7.1-25 BMS预充失败故障

7.1.4 电池采样故障

图7.1-26 比亚迪新能源汽车很多款车型设计的分布式电池管理系统

图7.1-27 仪表显示EV功能受限

图7.1-28 故障码

图7.1-29 数据流

图7.1-30 BMS应答超时

图7.1-31 断开动力电池低压接插件后读取的BIC故障信息

图7.1-32 BIC异常故障

图7.1-33 电池电压采样状态

7.2 驱动电机系统故障诊断与排除

7.2.1 驱动电机系统机械故障

图7.2-1 驱动总成机座（支撑）

图7.2-2 电机气隙

图7.2-3 EV功能受限

图7.2-4 半轴花键磨损

7.2.2 驱动电机系统电路故障

表7.2-1 驱动电机系统线束连接器

续表

表7.2-2 整车控制器线束连接器

续表

表7.2-3 检查终端电阻

图7.2-5 驱动电机控制系统检测电路（一）

图7.2-6 驱动电机控制系统检测电路（二）

表7.2-4 检测电机控制器电源电路

表7.2-5 检测电机控制器接地电路

表7.2-6 检测电机绕组温度采样信号电路断路

表7.2-7 检测电机绕组温度采样信号电路对地短路

表7.2-8 检查旋转变压器激励信号电路断路

表7.2-9 检查旋转变压器激励信号电路短路

表7.2-10 检查旋转变压器正/余弦接地电路

表7.2-11 检查旋转变压器正/余弦信号电路是否断路

表7.2-12 检查旋转变压器正/余弦信号电路对地短路

表7.2-13 检查旋转变压器正/余弦信号电路对电源短路

7.2.3 驱动电机系统控制器故障

表7.2-14 检测电机控制器与整车控制器之间的CAN通信

表7.2-15 驱动电机控制故障诊断

续表

续表

续表

表7.2-16 电阻与温度关系对照

续表

7.2.4 驱动电机故障案例

表7.2-17 列举接插器连接端子

图7.2-7 旋变传感器电路

图7.2-8 故障电路

图7.2-9 EV功能受限报警

表7.2-18 数据流

图7.2-10 检测电阻

参考文献

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