电动汽车电力系统标准：了解电动汽车高压电系统及安全防护
电动汽车电力系统标准：了解电动汽车高压电系统及安全防护（VCU）进行模式判断。若判断为行车模式，则 VCU 进行初始化并完成自检；之后 VCU 闭合驱动电机控制器（MCU）、低压继电器和空调面板、PTC 低压继电器，并唤醒动力蓄电池管理系统（BMS），车辆低压供电开始。当上电开关旋至 ON 档时，整车开始高压供电检测。控制器进行初始化，整车控制器预充电电路的作用是防止在高压接触器闭合瞬间形成大电流和高电压对驱动电机系统中的高压部件形成冲击，在接通高压电路瞬间造成器件的损坏。在供电过程中，预充电电路通过整车控制器控制相应的高压接触器的通断时序，以达到对高压系统安全供电的目的。预充电电路主要由预充电继电器和预充电电阻（图 3-4）组成，预充电继电器由动力蓄电池管理系统（BMS）控制。在充、放电初期需要闭合预充电继电器进行预充电，在充电初期给各个单体电池进行预充电，以确定单体电池有无短路、断路；在放电初期用低压小电流给各个控制器的电容充电，当电容两
电动汽车高压部件主要有动力蓄电池、高压控制盒、驱动电机及电机控制器、车载充电机、电动空调压缩机及控制器、DC/DC 变换器等，如图 3-1 所示。
高压系统的供电原理
电动汽车高压系统的供电原理：低压供电完成及控制器唤醒后，VCU 控制动力蓄电池的负极接触器 B接通，再由动力蓄电池管理系统（BMS）控制预充电接触器 P 闭合；当预充电结束后，BMS 控制正极接触器 G 闭合，同时使预充电接触器断开。至此即完成了动力蓄电池高压供电。
预充电电路
预充电电路的作用是防止在高压接触器闭合瞬间形成大电流和高电压对驱动电机系统中的高压部件形成冲击，在接通高压电路瞬间造成器件的损坏。在供电过程中，预充电电路通过整车控制器控制相应的高压接触器的通断时序，以达到对高压系统安全供电的目的。预充电电路主要由预充电继电器和预充电电阻（图 3-4）组成，预充电继电器由动力蓄电池管理系统（BMS）控制。在充、放电初期需要闭合预充电继电器进行预充电，在充电初期给各个单体电池进行预充电，以确定单体电池有无短路、断路；在放电初期用低压小电流给各个控制器的电容充电，当电容两端接近电池总电压时即为预充电完成，方可断开预充电继电器，闭合正主继电器。
供电流程
1. 低压供电（图 3-5）
当上电开关旋至 ON 档时，整车开始高压供电检测。控制器进行初始化，整车控制器
（VCU）进行模式判断。若判断为行车模式，则 VCU 进行初始化并完成自检；之后 VCU 闭合驱动电机控制器（MCU）、低压继电器和空调面板、PTC 低压继电器，并唤醒动力蓄电池管理系统（BMS），车辆低压供电开始。
2. 高压供电（图 3-6）
汽车低压供电开始后，进行整车低压自检。在 BMS 和电机控制器完成自检后，自检计
数器由 0 变为 1 并发给 VCU。该步自检完成后 VCU 闭合动力蓄电池模块内的负极继电器和预充电继电器，整车计数器置 2 发给 VCU 后进行预充电；BMS 完成预充电后，正极继电器闭合，进行动力蓄电池高压自检；整车计数器置 3 的位置发给 VCU，此时各控制器进行高压检测；高压检测通过，高压供电完成。此时车辆处于待行车状态，绿色的 Ready 灯点亮。
高压断（掉）电流程
① 当系统检测到高压总电流小于5A 且持续 600ms 以上时，VCU 进入断电流程，BMS 断开电池正极继电器，自检计数器置 2 并发给整车控制器。正极继电器断开后，BMS 进行正极继电器是否粘连检测，各高压电器零功率输出，进行高压回路放电。
② 当电机控制器检测到高压回路电压低于 36V 后，置放电完成标识符发给 VCU，VCU 断开蓄电池负极继电器，各高压控制器检测高压，零功率输出；BMS 进行高压掉电检测，完成后 BMS 自检计数器置 1 并发给VCU。
③ 当各运转部件数据存档时，BMS 和各高压电器部件写入数据至电可擦除只读存储器EEPROM，BMS 自检计数器置 0 并发给整车控制器，电机控制器写入数据至电可擦除只读存储器 EEPROM 完成标识符；当存档完成后，VCU 依次给 BMS、电机控制器、空调控制（HVAC）、加热器（PTC），进行高压电掉电，散热系统延时掉电；VCU 写入数据 EEPROM，最后 VCU 掉电，至此整车高压系统（断）掉电完成。
高压安全防护
为了保证驾乘人员和维修、保养维护人员的安全，必须对电动汽车上的高压电进行必
要的电气防护。防护措施主要有：
① 高压电正极和高压负电极使用各自独立的高压线缆。
② 高压系统带有等电位线，用于引开接触电压，插头和连接均有接触防护。
③ 在动力蓄电池控制器上有可控的高压正极触点和高压负极触点。
④ 在动力蓄电池上安装有维修开关，在拔下维修开关后高压系统断电。
⑤ 采用带隔离绝缘的 DC/DC 变换器。
⑥ 在高压元器件内采用互锁安全线，在识别出碰撞故障时，动力蓄电池上的高压触点
立即断开。
⑦ 在高压元器件上使用绝缘监控。
高压电气网络系统防护
电动汽车的高压部分采用双线制结构，其结构决定了从动力蓄电池（供电元件）到驱动电机（用电元件）的电能传输路径，这种网络系统被称为 IT 网络系统，如图 3-8 所示。在电动汽车高压系统使用 IT 网络，高压电与壳体绝缘有单独的回路，因此不会有高压电流通过车身，保障了驾乘人员的安全，另外即使高压系统电源正极到壳体出现故障，IT 网络系统也不会断电。当 IT 系统正负极均连接故障时，如图 3-9 所示。第一个故障在车上出现时系统仍能工作，但会出现报警信息；当第二个故障出现时，BMS 会将高压系统断电，同时系统内会短路，维修开关熔断器爆开，切断高压回路，组合仪表上有报警信息，车辆的高压系统无法工作，车辆也就无法启动运行。
1. 高压电缆防护
电动汽车上的高压线缆一般都用橙色的，高压正极和高压负极分别采用独立的导线与高压部件连接，车身不用作搭铁。电动汽车上的高压线缆俗称高压线，如图 3-10 所示，有单芯高压线缆和双芯高压线缆之分。
2. 插头和插座的接触防护
电动汽车高压线缆的插头和插座都具有特殊的结构形式，以进行高压电气防护。电动
汽车的高压电缆插头如图 3-11 所示。
3. 维修开关（图 3-12）
在电动汽车高压电路串接导线上都安装有维修开关，其作用：一是进行车辆维修作业时拉开此插头，高压触点监控电路断开使高压系统自动关闭切换到无电压状态；二是维修作业前拉开此插头并固定住，以防止维修作业中非人为操作需要而自行接通。
高压互锁
1. DC/DC 变换器的安全防护
DC/DC 变换器内的高压部分和低压部分是隔离分开的，DC/DC 变换器的低压输出负极仍采用与车身搭铁的方式，这样使其他低压用电设备的 12V 供电网络系统方式与传统燃油汽车一样不变。DC/DC 变换器内部的防护原理如图 3-14 所示。
2. 电容器放电防护
在电机控制器或其他功率电子装置内安装有电容器。通过电容器放电可以消除功率电
子装置内电容器上的残余电压。由整车管理系统来进行主动放电，在每次切断高压系统或发生中断控制线时，都会发生这种使电容主动放电的现象。在拆卸高压部件之前把残余电压卸掉称为被动放电。为了能可靠地把残余电压清除掉，在拔下维修开关之前，需等待一段时间（一般为 10min），然后才可以对高压部件进行拆卸检修工作。
以上内容节选自《图解电动汽车结构 . 原理 . 维修》
《图解电动汽车结构·原理·维修》
作者：曹砚奎
售价：¥69.80
上市时间：2020年3月
《图解电动汽车结构·原理·维修》用通俗易懂的语言对电动汽车整车控制系统、动力源、驱动系统、充电系统、转向系统、空调系统、制动系统的原理和维修等内容进行了模块化分解阐述，将电动汽车复杂的技术问题图形化、简单化，使读者更容易地学习电动汽车的技术知识、轻松地扩大知识面和视野。本书适合大中专院校学生、教师，以及广大电动汽车车主和维修人员阅读。
