前面幾節(jié)課，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了很多關(guān)于新能源汽車的相關(guān)知識。但是，我們要從事新能源汽車的維修，更多是要和電打交道，那首先就必須掌握基本的電學(xué)常識，而傳統(tǒng)的燃油車維修工更多擅長機(jī)械維修，往往電學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，轉(zhuǎn)型起來有很大困難。而那些原來做家電維修的師傅，倒是更容易上手，因?yàn)樗麄兏私怆?，更擅長電工活。

所以，這節(jié)課我們就要回歸到電學(xué)的基礎(chǔ)知識，給那些電工基礎(chǔ)差的學(xué)員補(bǔ)補(bǔ)課。

關(guān)于電學(xué)，最基礎(chǔ)的知識，最基本的概念是什么？沒錯，就是電壓、電流、電阻、電感、電容，這些東西大家在上學(xué)的時候應(yīng)該都學(xué)過，不知道還能記得多少？概念是否清晰？

接下來，我們就帶大家一起進(jìn)入奇妙的電學(xué)世界，重溫這些最最基本的電學(xué)常識，這節(jié)課我們重點(diǎn)來聊一下電壓。

電壓是什么？

電壓，也被稱為 “電勢差” 或 “電位差”，它就像是電氣世界里的 “海拔落差”。

任何一條河流，從高處的源頭到低處的入海口，肯定存在著海拔高度差（幾千米），正是因?yàn)橛辛诉@個高度差，才促使水流奔騰不息。在電路中，電壓就相當(dāng)于這個高度差，它像一只無形的手，用看不見的神秘力量，推動電荷在導(dǎo)線和用電設(shè)備中勇往直前、有序流動，這樣才能形成電流。可以這么說，電壓是所有電路的動力源泉，也是電學(xué)當(dāng)中最重要的參數(shù)。

電勢差就像海拔落差

電壓的單位及由來

在國際單位制中，電壓以 “伏特（V）” 為單位，這就好比我們衡量高度用 “米” 一樣，是電壓的專屬 “度量衡”。常見的電壓單位還有千伏（kV）、毫伏（mV）和微伏（μV），它們之間是千進(jìn)制的換算關(guān)系，就像長度單位里的千米（公里）、米、毫米一樣，方便我們在不同場景下描述電壓的大小。

對了，關(guān)于電壓的大小，大家應(yīng)該有基本概念吧？比如，我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中使用的小電池，它的電壓只有1.5V。小汽車上面用的鉛酸蓄電池，電壓是12V。大貨車呢，它的蓄電池的電壓就更高一些，通常是24V。

我們平常用的電，電網(wǎng)給咱們的電燈、插座供的交流電，也叫“市電”，它的電壓是220V。

城市之間的高壓輸電線路，電壓就會高達(dá) 110 千伏、220 千伏甚至更高，那就是非常危險的高壓電了。

為什么電壓的單位是“伏特（V）” 呢？那得從220多年，也就是18世紀(jì)末說起。

那時候的電學(xué)領(lǐng)域是一片等待探索的神秘新大陸，當(dāng)時人們對電的認(rèn)知還停留在靜電現(xiàn)象，只能通過摩擦來產(chǎn)生轉(zhuǎn)瞬即逝的電火花，還沒有找到穩(wěn)定、持續(xù)的電源，也就無法對電進(jìn)行深入的研究。

意大利有一位物理學(xué)家叫做亞歷山德羅?伏特，他對電的奧秘?zé)o比癡迷。那時流行的 “青蛙實(shí)驗(yàn)”，也就是金屬觸碰青蛙腿部引發(fā)肌肉抽搐的現(xiàn)象，讓眾多學(xué)者困惑不解。但伏特卻從中敏銳地捕捉到了研究線索，一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，最后終于有了重大突破。伏特將鋅板和銅板交替堆疊，中間用浸過鹽水的濕布隔開，成功發(fā)明了 “伏打電堆”。這個“伏打電堆” 第一次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、持續(xù)的極板電壓和電流輸出，沒錯，它就是人類歷史上第一個化學(xué)電池。

伏打電堆

電池的發(fā)明，堪稱電學(xué)史上的里程碑，為整個電學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，人類就此推開了電學(xué)這個神秘的大門。為了紀(jì)念伏特這一具有開創(chuàng)性的重大發(fā)明，科學(xué)界就將電學(xué)里面最重要的一個參數(shù)，也就是電壓，把它的單位命名為 “伏特”！

我們現(xiàn)在能用上新能源汽車，也必須感謝伏特，正是他最先發(fā)明了化學(xué)電池，為電化學(xué)這個行業(yè)奠定了基礎(chǔ)，才讓后來鋰電池技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展成為可能。如果沒有化學(xué)電池，就別說新能源汽車了，我們連手電筒都用不了，可能還停留在中世紀(jì)的黑暗當(dāng)中。

新能源汽車上的電壓類型

我們再來看看，在新能源汽車的各個系統(tǒng)當(dāng)中，電壓是什么樣的？大概的電壓值又是多少？

相比普通的電器和電子設(shè)備，比如手機(jī)、電視、空調(diào)這些，新能源汽車是個較為復(fù)雜的電氣設(shè)備，它除了能夠在路上行駛，還集成了很多的附屬功能，比如空調(diào)、顯示、通訊等等。所以，它既有高壓系統(tǒng)，又有低壓系統(tǒng)，車上既有直流電，還有交流電。

接下來，我們把這些主要系統(tǒng)的電壓都過一遍，大家就清楚了，新能源汽車其實(shí)也沒那么復(fù)雜，從電壓這個維度來看，就只有那幾個系統(tǒng)，幾種的電壓類型。

1、高壓系統(tǒng)（直流）

我們先來看看新能源汽車的高壓系統(tǒng)，之前也講過，新能源汽車高壓系統(tǒng)的供電，就是來自于它的動力電池，這個動力電池輸出的都是直流電，它的輸出電壓，就是高壓系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓。但是，新能源汽車這個高壓系統(tǒng)的電壓值，并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，只有大概的范圍，大多數(shù)新能源汽車的高壓系統(tǒng)，它的電壓通常在 240 - 420V 之間。實(shí)際上，這個電壓高低，完全決定于整車廠的設(shè)計(jì)，不同的品牌，不同的車型，都會有所不同。

特斯拉 Model Y

比如，特斯拉MODEL Y是355.2V、小鵬G3是390V。比較特殊的是那些小型電動車，因?yàn)樗膭恿﹄姵仉娏啃?，所需要的電壓也就比較低，比如五菱宏光MINI的短續(xù)航版，它的高壓系統(tǒng)電壓只有96V。

小鵬G3

五零宏光MINIEV

現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是，為了縮短充電時間，讓“快充”能更加快，高壓系統(tǒng)平臺的電壓會設(shè)計(jì)得越來越高。比如，保時捷的電動車早就達(dá)到了800V，它能夠?qū)崿F(xiàn)所謂的“超級快充”功能，而比亞迪最新推出的高壓平臺架構(gòu)，電壓甚至高達(dá)1000V（所以被稱為“閃充”）。

比亞迪超級e平臺

上面講的，是新能源汽車高壓系統(tǒng)的輸出電壓，也可以稱為“系統(tǒng)電壓”。我們再來看看，要給這個高壓系統(tǒng)，給這個動力電池充電，充電的電壓又是多少？

我們都知道，動力電池充電的時候，無論是慢充還是快充，充入的電也都是直流電，而且充電的電壓要略高于動力電池的電壓（大概要比電池高幾十到一百伏），這樣才能充得進(jìn)去。

所以，不管是將交流電通過慢充口引入，再經(jīng)過車載充電機(jī)整流之后，所輸出的高壓直流電（小電流），還是從快充口直接導(dǎo)入的高壓直流電（大電流），它的電壓都要與動力電池完美 “適配”，才能保證充電能順利進(jìn)行。

2、高壓系統(tǒng)（交流）

再來看看新能源汽車上面的交流電，它的電壓范圍。

交流電在新能源汽車上，用得最多的就是外接的交流電，也就是說，把電網(wǎng)的交流電（市電）引入到車內(nèi)，來給動力電池充電，這也就是所謂的“交流慢充”。

既然是電網(wǎng)過來的交流電，它肯定是嚴(yán)格執(zhí)行國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電壓就只有2種標(biāo)準(zhǔn)制式。

一種是單相交流電，它的電壓是220V（火線和零線之間），我們家里和辦公室里用的電，通常都是這種單相交流電，可以給功率需求不大的電器來使用。

單項(xiàng)交流電

另一種是三相交流電，電壓是380V（各個相線之間的電壓，也叫“線電壓”），它比單相交流電多了2相，輸出的功率更大，可以提供給大功率的電氣設(shè)備來使用，比如電梯、舉升機(jī)等等。

三項(xiàng)交流電

每輛車都會接入的，就是單相交流電。當(dāng)然，有些車還可以接入三相交流電，這樣充電功率可以更大（能到11kW以上），充電可以更快。能不能接入三相交流電，這要看車輛充電系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)。

剛才說的是外接充電，我們再來看看用電端，在新能源汽車上面，使用到交流電的地方，又有哪些？

一個是驅(qū)動電機(jī)，現(xiàn)在的新能源汽車，基本用的都是三相交流電動機(jī)，通過U、V、W這3根相線，引入三相交流電，來為電機(jī)提供驅(qū)動。當(dāng)然，這個交流電不是直接來自于外接電源，而是通過電機(jī)控制器的整流，將動力電池過來的高壓直流電，轉(zhuǎn)換為三相交流電，再輸入到驅(qū)動電機(jī)。

這些驅(qū)動線的電壓是多少呢？一般不會超過高壓系統(tǒng)直流電的母線電壓。比如，400V的高壓系統(tǒng)，電機(jī)工作的時候，它的驅(qū)動線電壓一般會在0-400V之間變化。以后在專門學(xué)習(xí)驅(qū)動電機(jī)的時候，我們再深入學(xué)習(xí)電機(jī)方面的知識。

另外一個用到交流電的地方，那就是電動空調(diào)壓縮機(jī)，它實(shí)際也是個小型的交流電動機(jī)，也是通過內(nèi)部整流，將動力電池過來的高壓直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，來驅(qū)動這個電機(jī)旋轉(zhuǎn)。和驅(qū)動電機(jī)一樣，這3根電機(jī)驅(qū)動線的電壓也是變化的。

驅(qū)動電機(jī)的三根驅(qū)動線

3、低壓系統(tǒng)（直流）

1）系統(tǒng)電壓

在新能源汽車當(dāng)中，低壓系統(tǒng)也是車輛電氣架構(gòu)中至關(guān)重要的部分，它主要用來給車上那些基礎(chǔ)用電設(shè)備供電。比如最重要的控制系統(tǒng)，還有照明、娛樂等等這些附屬用電設(shè)備。

低壓系統(tǒng)的供電，一方面是來自于動力電池，將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電，就可以供給低壓系統(tǒng)使用；另外一方面，低壓系統(tǒng)本身也有個蓄電池，在動力電池還沒有激活啟動的時候，這個蓄電池也能給低壓系統(tǒng)供電。

這個低壓系統(tǒng)的電壓值，會因車型而異，不同類型的新能源汽車，電壓值會不一樣。

先來看看新能源乘用車，也就是日常所見的小汽車。主流的新能源乘用車，它的低壓系統(tǒng)，電壓基本都是12V，和咱們的傳統(tǒng)燃油車的電壓是一樣的。

也有特例，極個別的新能源汽車可能會采用 48V 的低壓系統(tǒng)，代表車型就是特斯拉那臺電動大皮卡Cybertruck，大家都知道，這款車的設(shè)計(jì)非常激進(jìn)、非常前沿，無論是它的外觀，還是電氣系統(tǒng)的架構(gòu)，都特立獨(dú)行與眾不同。為什么要采用48V？原因也很簡單，因?yàn)橄啾?12V 系統(tǒng)，48V 能承載更大功率的負(fù)載，還能降低對供電線路的電流需求，可以使用更細(xì)的電線，來給車上的用電設(shè)備供電。

特斯拉Cybertruck

雖然說48V可能會是將來新能源汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展方向，但是目前，整個行業(yè)的生態(tài)鏈，尤其是核心部件的供應(yīng)商，都還停留在12V的技術(shù)平臺上面，所以短期內(nèi)肯定還是12V占主流。

再來看看新能源的商用車，這些車由于工作特性和負(fù)載需求，低壓系統(tǒng)的電壓要比乘用車更高一些，通常是24V。無論是城市配送的小型電動貨車，還是更大型的電動大巴、物流重卡，這類車輛都需要驅(qū)動比乘用車功率更大的用電設(shè)備，比如貨車需要更亮的工作燈，用于夜間裝卸貨物，客車也需要給更多的室內(nèi)燈供電，采用24V 電壓可以更好地保障電力充足。

2）傳感器的基準(zhǔn)電壓

在新能源汽車的低壓控制系統(tǒng)中，有很多傳感器，它們的基準(zhǔn)電壓值會比系統(tǒng)電壓低一些，具體的數(shù)值也并非 “一刀切”，而是根據(jù)不同類型與功能，有著特定的設(shè)定。

比如常見的溫度傳感器、壓力傳感器等模擬信號傳感器，基準(zhǔn)電壓多為 5V。這 5V 就像一把 “標(biāo)準(zhǔn)尺子”，傳感器將感知到的物理量（如溫度高低、壓力大小）轉(zhuǎn)化為在 0 - 5V 區(qū)間內(nèi)變化的電壓信號，傳送給車輛的電子控制單元（ECU），ECU 再依據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序?qū)⑦@些電壓信號 “翻譯” 成實(shí)際的物理量數(shù)值，以此來監(jiān)控和調(diào)節(jié)車輛的運(yùn)行狀態(tài)。

另外，也有部分傳感器采用 3.3V 作為基準(zhǔn)電壓，這類傳感器通常用于對功耗要求更為嚴(yán)格、信號處理相對簡單的場合，像一些車內(nèi)的舒適性傳感器，它們在較低的基準(zhǔn)電壓下也能精準(zhǔn)地將檢測到的信息轉(zhuǎn)化為電信號，既能滿足車輛控制需求，又能降低能耗。此外，在一些高精度的壓力、位置傳感器中，可能會使用更高精度、更穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓源，確保傳感器輸出的信號準(zhǔn)確無誤，從而為新能源汽車的動力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等關(guān)鍵部位提供可靠的反饋數(shù)據(jù)，保障車輛安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

怎么測量電壓？

我們檢查新能源汽車各個系統(tǒng)的電壓，有很多方法。

比如，用診斷儀來連接車輛的車載診斷系統(tǒng)（OBD/UDS），就可以讀取到各個系統(tǒng)的電壓數(shù)據(jù)，但是同學(xué)們要知道一點(diǎn)，這些數(shù)據(jù)都是經(jīng)過控制電腦采集和檢測的數(shù)據(jù)，不是一手信息，有可能出現(xiàn)偏差。

作為一名電工，在實(shí)際檢修電路和元器件的時候，更多是要通過儀表來直接進(jìn)行測量。我們最常用的就是所謂的“萬用表”。之所以叫“萬用表”，就是因?yàn)樗且粋€通用的測量設(shè)備，能夠檢測很多的電學(xué)參數(shù)，包括電壓、電流、電阻等等。

電壓的測量其實(shí)非常簡單，先連接好表筆，紅色表筆應(yīng)插入標(biāo)有 “VΩ” 或 “+” 的插孔，黑色表筆應(yīng)插入標(biāo)有 “COM” 或 “-” 的插孔，再選擇好合適的檔位和量程，就可以測量了。注意，這個檔位和量程非常重要，因?yàn)樵谛履茉雌嚿厦?，既有直流電也有交流電，既有高壓電也有低壓電，測量不同類型、不同數(shù)值范圍的電壓，就要選用不同的檔位和量程（比如，測量交流電要用專用檔位V~），所選量程必須高于被測電壓。

要提醒大家注意，在測量新能源汽車高壓電的時候，必須做好防護(hù)，戴好絕緣手套，避免觸電。另外，新能源汽車本身對高壓電的管理非常嚴(yán)格，要想能檢測到這個高壓電，你還要了解“高壓互鎖”方面的知識，這些我們以后再細(xì)講。

以上就是關(guān)于電壓的基礎(chǔ)知識，包括在新能源汽車的各個電氣系統(tǒng)當(dāng)中，電壓的大概數(shù)值，以及電壓的測量方法。將來，我們深入學(xué)習(xí)新能源汽車各個系統(tǒng)檢修的時候，都會用到這些知識。

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