電動(dòng)汽車充電機(jī)功率與時(shí)間的優(yōu)化研究

電動(dòng)汽車充電機(jī)功率與時(shí)間的優(yōu)化研究

1稱重系統(tǒng)的組成1.1車載充電系統(tǒng)組成純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)主要由車輛外的充電設(shè)備和車輛內(nèi)的載電壓系統(tǒng)組成。車輛外的主要部分包括直、交流充電站、充電線梁、充電槍和車輛充電寶。車載充電設(shè)備主要包括直、交流充電口、車載充電機(jī)obc、高壓旁通箱、高壓輸出、動(dòng)態(tài)電池、電池管理系統(tǒng)bms和探測器。1.2動(dòng)力電池包內(nèi)管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車充電方式可分成直流充電和交流充電兩種，常用的交流充電樁功率為3.5KW、7KW，而直流充電樁功率為高達(dá)30KW-120KW，兩者的充電流程也各有所異。如圖1圖中主正、主負(fù)繼電器位于動(dòng)力電池包內(nèi)。預(yù)充接觸器，直、交流充電接觸器，主接觸器位于高壓電控總成箱內(nèi)，它們均由BMS控制，當(dāng)車輛進(jìn)行快速充電時(shí)，充電電流流徑：充電樁→快充口→直流充電接觸器+→正極繼電器→動(dòng)力電池→負(fù)極接觸器→直流充電接觸器-→充電口→充電樁。慢充充電電流流徑：充電樁→慢充口→車載充電機(jī)OBC→熔斷器→正極接觸器→動(dòng)力電池→負(fù)極接觸器→OBC→慢充口→充電樁。2手槍電子鎖2.1電子鎖的結(jié)構(gòu)組成充電電子鎖是為防止充電過程中充電槍意外松動(dòng)、脫落造成觸電、車輛財(cái)產(chǎn)安全隱患，而在充電前必須鎖止的一道堡壘。圖2為慢充系統(tǒng)電子鎖的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，電子鎖主要由鎖舌、鎖槽、鎖銷幾個(gè)部分構(gòu)成，當(dāng)進(jìn)行交流充電時(shí)，工作人員需要按下充電槍上的按鈕，按鈕與鎖舌采用的是機(jī)械聯(lián)動(dòng)方式，當(dāng)充電按鈕被按壓時(shí)鎖舌將向上偏移打開，此時(shí)可以輕松將充電槍插入慢充口中，當(dāng)松開手后鎖舌正好落入鎖槽內(nèi)，同時(shí)檢測到充電槍時(shí)鎖止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，鎖銷伸出壓住鎖舌，此時(shí)充電槍處于鎖止?fàn)顟B(tài)，只有按下鑰匙解鎖鍵或拉動(dòng)機(jī)械解鎖開關(guān)時(shí)，促使鎖銷復(fù)位方能按壓按鈕取出充電槍。2.2bcm充電信號傳遞如圖3所示，比亞迪e5的的充電槍電子鎖由BCM模塊管控，當(dāng)電控總成通過到CC、CP信號確認(rèn)充電槍已經(jīng)連接后，通過硬線B28(A)-12∽G2R-17將充電連接信號傳遞給BCM模塊，接收到充電信號后，BCM將供給電子鎖B53(B)-3→B53(B)-4的短暫鎖止電流，同理如果是車輛完成充電或接收到遙控解鎖信號時(shí)，BCM則提供B53(B)-4→B53(B)-3的解鎖電流，電子鎖上還設(shè)有B53(B)-5的檢測端子通過閉、開鎖兩種狀態(tài)分別向BMS反饋高、低電平信號。3鋰離子電池充電過程中的熱管理交流充電的時(shí)間長達(dá)8-10h之久，但是這種充電方式對電池的容量損耗、性能、壽命等影響均小，小電流還有利于電池充電均衡的進(jìn)行，鋰離子電池的充電可分成涓流、恒流、恒壓、終止四個(gè)階段，由于電池需要適宜的工作環(huán)境溫度，所以在充電過程中可能會啟動(dòng)相關(guān)的熱管理管控，交流充電主要經(jīng)歷以下幾個(gè)環(huán)節(jié)(圖4)：(1)未連接狀態(tài)的電壓cc主要通過檢測點(diǎn)3的電壓變化來判別充電槍的連接狀態(tài)，車輛控制裝置、RC、R4、S3、PE構(gòu)成了cc回路，通過cc能識別充電槍三種連接狀態(tài)方式，當(dāng)處于未連接時(shí)檢測點(diǎn)3采集的是電路的開路電壓，當(dāng)處于半連接狀態(tài)時(shí)，采集的是R3+R4兩端電壓，當(dāng)處于全連接時(shí)，s3閉合，R4短接，采集的是Rc端的電壓信號。此外通過cc回路中的R4阻值大小還能識別充電槍的閾值電流，根據(jù)GB/T18487.1-2015《電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求》可查得1.5KΩ對應(yīng)10A，680Ω對應(yīng)15A，220Ω對應(yīng)32A，100Ω對應(yīng)63A。(2)充電參數(shù)設(shè)定供電控制裝置、R1、D1、R3、R2、S2、PE構(gòu)成了CP回路，其中R1標(biāo)稱值為1000Ω，R2標(biāo)稱值為1300Ω，R3標(biāo)稱值為2740Ω，D1二極管的管壓降為0.7V，CP同樣兼具雙重功能，一是確定充電槍的連接狀態(tài)，當(dāng)檢測點(diǎn)1檢測到的電壓從開路的12V變成9V時(shí)，代表充電槍已經(jīng)連接，接下來開關(guān)S1切換到幅值為12V的PWM信號源，檢測點(diǎn)2檢測到幅值為9v的PWM信號后對車載充電系統(tǒng)進(jìn)行自檢，滿足充電要求時(shí)驅(qū)動(dòng)S2閉合，監(jiān)測點(diǎn)1檢測到回路信號拉低成6v時(shí)且自檢正常后接通K1、K2向車載充電機(jī)供電，二是根據(jù)PWM信號10%≤D≤85%I(3)充電參數(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送充電過程是車載充電機(jī)、VTOG、BMS、VCU等多模塊相互協(xié)同工作的結(jié)果，BMS會實(shí)時(shí)發(fā)送電池電壓、電量、溫度信息，OBC會發(fā)送當(dāng)前的充電電壓電流信息，同時(shí)檢測點(diǎn)2不間斷采集PWM信號，當(dāng)占空比發(fā)生變化時(shí)，OBC調(diào)整實(shí)時(shí)輸出功率，充電設(shè)備又可以將監(jiān)測的下游電流反應(yīng)在PWM信號上，形成一個(gè)閉環(huán)反饋回路。(4)拉接口信號無動(dòng)作當(dāng)OBC通過CAN總線獲悉電池充滿電時(shí)，切斷S2,CP回路信號上拉至9V，S1切回12V處于待機(jī)狀態(tài)，超過3s若s2無動(dòng)作則斷開K1、K2結(jié)束充電。4故障排查方法導(dǎo)致車輛無法正常充電的因素是錯(cuò)綜復(fù)雜的，在對充電系統(tǒng)進(jìn)行故障排查時(shí)，為了便于檢修，應(yīng)先保證車輛能夠正常上電運(yùn)行的基礎(chǔ)上結(jié)合儀表現(xiàn)象與檢測工具進(jìn)行分析，以下為車輛能Ready的情況下分幾點(diǎn)進(jìn)行探討。(1)cc、cp回路信號失真車輛能ready代表車輛高壓系統(tǒng)、儀表等低壓供電及CAN網(wǎng)絡(luò)正常，且相關(guān)雙路電繼電器正常，造成車輛儀表無法喚醒的因素最有可能是CC、CP回路信號失真，此時(shí)需要驗(yàn)證回路的電壓、電阻是否異常，同時(shí)需要檢查充電口、VTOG等插接件處的針腳是否出現(xiàn)退針、松動(dòng)造成接觸不良的現(xiàn)象。(2)bms無喚醒懷疑對象檢測可以通過借助解碼儀讀到充電口溫度傳感器、車載充電機(jī)相關(guān)故障代碼，但如果是VTOG到OBC、BMS之間的的硬線喚醒線路故障、車載充電機(jī)熔斷器被熔斷等是讀不到故障代碼的，此時(shí)需要結(jié)合數(shù)據(jù)流作進(jìn)一步分析，同時(shí)還可以采用啟動(dòng)車輛下充電的方式對BMS無喚醒懷疑對象進(jìn)行排查。(3)充電過程跳槍出現(xiàn)此種問題往往是動(dòng)力電池不均衡所致，可以通過解碼儀讀取單體壓差信息、系統(tǒng)電池電壓，比對是否存在儀表電量虛標(biāo)需重新標(biāo)定以及車載充電機(jī)程序亂碼均可導(dǎo)致跳槍現(xiàn)象。5高效