(內(nèi)部培訓(xùn))新能源充換電技術(shù)

新能源充換電技術(shù)新能源專業(yè)課程回顧上節(jié)課，李老師對整車控制系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，小伙伴們還記得整車控制器VCU都有哪些主要功能嗎？目錄任務(wù)一

電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)整體認(rèn)知任務(wù)二交流慢充/直流快充系統(tǒng)工作原理充電系統(tǒng)定義及分類任務(wù)一電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)整體認(rèn)知電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)1.1充電系統(tǒng)定義及分類1.新能源汽車充電系統(tǒng)的組成新能源汽車充電系統(tǒng)主要由充電樁、充電線束、車載充電器、高壓控制盒、動(dòng)力電池、DC-DC轉(zhuǎn)換器、低壓蓄電池以及各種高壓線束和低壓控制線束等組成。如下圖是新能源汽車充電系統(tǒng)示意圖。1.1充電系統(tǒng)定義及分類目前：國標(biāo)規(guī)定了兩種充電接口:一種是將交流供電電網(wǎng)連接到車載充電機(jī)上進(jìn)行充電的“交流充電”接口;另一種是利用非車載充電機(jī)(充電樁)對電動(dòng)汽車進(jìn)行“直流充電”的接口。統(tǒng)一的電動(dòng)汽車國家標(biāo)準(zhǔn)插頭對插頭和充電接口的材質(zhì)、接觸電阻、工作時(shí)額定電流、額定電壓、插拔力、電氣性能、防水等級、斷開狀態(tài)、充電狀態(tài)、防松設(shè)置、及時(shí)斷開等都做了規(guī)定。1.1充電系統(tǒng)定義及分類2.整體認(rèn)知目前國際上4種充電接口標(biāo)準(zhǔn)如圖所示。對于中國的國標(biāo)GB/T20234，規(guī)定了交流與直流接口的標(biāo)準(zhǔn)，交流接口采用的是七針的設(shè)計(jì)，直流接口采用的九針的設(shè)計(jì)，國內(nèi)車企都是遵循這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是早期一些車企考慮到電池壽命延長，某些車型沒有設(shè)計(jì)直流充電的接口，一些車主在公共充電樁遇到了直流樁充不了電也是正常的。需要說明的是，并非所有新能源車型都同時(shí)采用直流和交流兩種接口。1.1充電系統(tǒng)定義及分類連接方式A：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，使用和電動(dòng)汽車永久連接在一起的充電電纜和供電插頭（電纜組件是車輛的一部分）連接方式B：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，使用帶有車輛插頭和供電插頭的獨(dú)立的活動(dòng)電纜（電纜組件是可拆卸的，不屬于電動(dòng)車輛和供電設(shè)備）連接方式C：將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，使用了和供電設(shè)備永久連接在一起的充電電纜和電動(dòng)汽車車輛插頭（電纜組件是供電設(shè)備的一部分）3.電動(dòng)汽車的充電模式及連接方式1.1充電系統(tǒng)定義及分類將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時(shí)，在電源側(cè)使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插頭插座，在電源側(cè)使用了相線、中性線和接地保護(hù)的導(dǎo)體。[GB/T18487.1之3.1.2.1]，應(yīng)采用單相交流供電，且不允許超過8A和250V。注意：根據(jù)GB/T18487.1-2015之規(guī)定，禁止使用模式1對電動(dòng)汽車進(jìn)行充電

。因此我們對其不做過多講解1）充電模式11.1充電系統(tǒng)定義及分類模式2充電系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)插座，能量傳輸過程中應(yīng)采用單相交流供電。電源側(cè)使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插頭插座時(shí)輸出不能超過13A；電源側(cè)使用符合GB2099.l和GB1002要求的10A插頭插座時(shí)輸出不能超過8A.在電源側(cè)使用了相線中性線和保護(hù)接地導(dǎo)體，并且采用纜上控制與保護(hù)裝置（IC-CPD）連接電源與電動(dòng)車輛。[GB/T18487.1之5.1.2]注意：從標(biāo)準(zhǔn)插座到電動(dòng)汽車應(yīng)提供保護(hù)接地導(dǎo)體，且應(yīng)具備剩余電流保護(hù)和過流保護(hù)功能．充電模式2的連接方式B是我們最常見得便攜式充電裝置的基準(zhǔn)，如圖1-2-1所示，為國標(biāo)GB/T18487.1-2015最基礎(chǔ)的控制導(dǎo)引原理圖，所有車企在設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車充電時(shí)均應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，在該模式下，僅可使用單相交流模式進(jìn)行供電2）充電模式21.1充電系統(tǒng)定義及分類將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時(shí)，使用了專用供電設(shè)備，將電動(dòng)汽車與交流電網(wǎng)直接連接，并且在專用供電設(shè)備上安裝了控制導(dǎo)引裝置。[GB/T18487.1之3.1.2.3]模式3應(yīng)具備剩余電流保護(hù)功能。連接方式A、B、C適用于模式3。采用單相供電時(shí)，電流不大于32A。采用三相供電且電流大于32A時(shí)，應(yīng)采用連接方式C。采用三相供電時(shí)，電流應(yīng)不大于63A。3）充電模式31.1充電系統(tǒng)定義及分類常見的交流充電裝置1.1充電系統(tǒng)定義及分類4分鐘視頻1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)1.電動(dòng)汽車充換電技術(shù)純電動(dòng)汽車或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充電能主要通過電網(wǎng)的交流電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力電池需要的直流電能。目前給動(dòng)力電池進(jìn)行補(bǔ)給的技術(shù)主要是充換電技術(shù)。充換電技術(shù)分為充電技術(shù)和換電技術(shù)，其中，充電技術(shù)可分為交流充電、直流充電和無線充電，如圖所示。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)1）交流充電交流充電也稱為慢充，就是市電電網(wǎng)通過交流充電樁經(jīng)車載充交流充電技術(shù)，如圖所示。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)2）直流充電直流充電也稱為快充，就是市電電網(wǎng)通過直流充電樁轉(zhuǎn)換為直流電后為動(dòng)力電池充電，如圖所示。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)3）無線充電無線充電不再需要電源插座或充電電纜，利用車外充電器，將工頻電壓臨時(shí)轉(zhuǎn)換成100kHz高頻交流電，變壓器一次線圈和二次線圈分別設(shè)在充電機(jī)的連接器一端和車輛一側(cè)的連接器上，通過電磁感應(yīng)傳遞電力，實(shí)現(xiàn)給電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池充電。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)交流充電技術(shù)和直流充電技術(shù)需要通過導(dǎo)線和充電插口與車輛進(jìn)行連接，稱為接觸式充電;無線充電技術(shù)則不需要通過任何物體與車輛進(jìn)行連接，稱為非接觸式充電。。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)4）換電技術(shù)換電技術(shù)是一種動(dòng)力電池快速更換的方式，即在動(dòng)力電池更換站內(nèi)將用電量充足的動(dòng)力電池替換電量不足的動(dòng)力電池。這樣可有效克服現(xiàn)階段動(dòng)力電池性能的限制，為電動(dòng)汽車的運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)蔚來換電站換電視頻1分30s視頻1.2電動(dòng)汽車的充換電技術(shù)蔚來的換電服務(wù)是什么意思？當(dāng)車主購買蔚來旗下的產(chǎn)品之后，每目可以享受4-6次的免費(fèi)換電服務(wù)，目這個(gè)權(quán)益是終身的，當(dāng)每月?lián)Q電數(shù)量超過規(guī)定次數(shù)之后，蔚來車主就需要自費(fèi)了(每月沒用完的次數(shù)是不可以累加的)。自2021年1月21日起，蔚來調(diào)整了訂購全新ES8，ES6及EC6的用戶的換電方案。①?zèng)]有選擇專屬充電樁權(quán)益的用戶，蔚來為這部分車主提供每個(gè)月6次的免費(fèi)換電。②選擇專屬充電樁的用戶，每月可以享受四次免費(fèi)換電服務(wù)。③選擇專屬充電樁用戶，可以保留原換電權(quán)益(每月前6次換電收取電費(fèi)，免收服務(wù)費(fèi))。交流慢充系統(tǒng)工作原理任務(wù)二

交流慢充/直流快充系統(tǒng)工作原理直流快充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理1）CC端?:CC為充電連接確認(rèn)信號(hào)。它決定了充電電纜所能承受的最?電量，CC與PE之間的阻值決定了充電電纜的規(guī)格，及CC所允許通過的最?電流。2）CPCP信號(hào)為充電連接控制信號(hào)。它決定了充電過程的?作狀態(tài)和?輛的最?可能電流消耗。3）PE安全引線/接地線，插?充電線纜后，充電單元上的保護(hù)線/接地保護(hù)線PE就會(huì)連接到殼體及?輛接地線上。如果出現(xiàn)接地故障或者絕緣故障，影響L1或N充電，PE將會(huì)阻??輛、充電站和接地之間出現(xiàn)電勢差。（4）L1、L2、L3在公共充電站的AC充電插頭上設(shè)有L1?L3的連接。因此，不同的?壓系統(tǒng)可能使?相線1?相線3進(jìn)?充電。到?前為??眾所?產(chǎn)的電動(dòng)汽?僅使?L1.。一、交流充電插頭與插座根據(jù)“電動(dòng)汽?傳GB/T20234.2-導(dǎo)充電?連接裝置第2部分：交流充電接口”要求，現(xiàn)?的中國市場的交流充電插頭如圖所示。1.1充電系統(tǒng)定義及分類2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理便攜式交流充電裝置示意圖二、交流充電工作原理解析2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理充電樁式充電裝置裝置示意圖2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理充電模式2連接方式B（便攜式交流充電控制邏輯）1.車輛插頭與車輛插座插合，使車輛處于不可行駛狀態(tài)車輛插頭與車輛插座插合后，車輛的總體設(shè)計(jì)方案可以啟功某種觸發(fā)條件（如打開克電門、車輛插頭與車輛插座連接或者對車輛的充電按鈕、開關(guān)等進(jìn)行功能觸發(fā)設(shè)置〉，通過互鎖或者其他控制價(jià)施使車輛處于不可行駛狀態(tài)。.當(dāng)供電裝置已連入交流充電網(wǎng)，車輛充電插頭已經(jīng)插入車輛充電插座時(shí)，車輛控制裝置通過檢測點(diǎn)3檢測CC與PE之間的阻值向車輛控制裝置表明當(dāng)前車輛充電插頭與車輛充電插座是否完全連接，若完全連接，則檢測的阻值即為電阻Rc的阻值，此時(shí)車輛控制裝置通過控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)對比識(shí)別出當(dāng)前車輛充電電纜的容量是多少。2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理PWM調(diào)制CP信號(hào)狀態(tài)A開路狀態(tài)BR1=2700ohms狀態(tài)CR1+R2=880ohms狀態(tài)DR1+R2+R3=240ohms2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理5分鐘視頻2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.2直流快充系統(tǒng)工作原理一、直流充電插頭與插座根據(jù)“GB/T20234.3-電動(dòng)汽?傳導(dǎo)充電?連接裝置第3部分：直流充電接口”要求，現(xiàn)?的中國市場的直流充電插頭。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理直流充電插頭端?符號(hào)含義及參數(shù)?表在充電連接過程中，?先接通保護(hù)接地觸頭，最后接通控制導(dǎo)引觸頭與充電連接確認(rèn)觸頭。在脫開的過程中，?先斷開控制導(dǎo)引觸頭與充電連接確認(rèn)觸頭，最后斷開保護(hù)接地觸頭。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

二、直流充電工作原理解析快充系統(tǒng)：快充系統(tǒng)一般使用工業(yè)380V三相電，通過功率變換后，直接將高壓大電流通過母線直接給動(dòng)力電池進(jìn)行充電快充系統(tǒng)主要部件：電源設(shè)備（快充樁）、快充接口、車內(nèi)高壓線束、高壓配電盒、動(dòng)力電池等。我們要對車輛進(jìn)行充電，需要經(jīng)過一系列的操作才能完成，下面我們主要對快充系統(tǒng)的充電原理進(jìn)行分析。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

01摘槍、插槍過程

按著充電槍的機(jī)械鎖按鈕，把槍從充電樁中摘下來，再插入車輛的直流充電口。（根據(jù)電路原理圖圖1進(jìn)行分析）在充電槍放置在充電樁時(shí)，這是機(jī)械鎖是鎖止的，這時(shí)S是閉合的，在檢測點(diǎn)1（CC1）所示的電壓為6V，如圖2所示；當(dāng)按下充電槍的機(jī)械鎖時(shí)，這時(shí)S就斷開的，檢測點(diǎn)1(CC1)的電壓為12V（蓄電池電壓），如圖3所示。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理當(dāng)把充電槍插入充電座時(shí)，這時(shí)S還是斷開的，R1與R4就形成了一電路，監(jiān)測點(diǎn)1(CC1)的電壓為6V，如圖4所示；但放開機(jī)械鎖按鈕，這時(shí)R1、R4與R2形成了電路，這時(shí)監(jiān)測點(diǎn)1的電壓為4V，如圖5所示。同時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)2（CC2）也收到一個(gè)插電確認(rèn)電壓為6V，此電壓為輔助確認(rèn)信號(hào)；電子鎖同時(shí)上鎖。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理02充電樁對車電壓供給及充電樁的自檢過程

在完成上面操作，非車載充電機(jī)控制系統(tǒng)收到完成插槍信號(hào)，這時(shí)控制系統(tǒng)就控制接通對電動(dòng)車低壓供電系統(tǒng)進(jìn)行供電，以保證對車輛充電順利完成，以防車輛因蓄電池電壓不夠而導(dǎo)致充電操作中斷或失?。ㄒ?yàn)槌潆娺^程需要較長的時(shí)間，一般需要4-6小時(shí)）；在對車輛低壓供電之后，充電樁進(jìn)行對充電電路進(jìn)行自檢，如圖6所示；并輸出絕緣監(jiān)控電壓，如圖7所示；和泄壓過程，如圖8所示。

2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送充電匹配報(bào)文03充電控制器的自檢過程

這時(shí)完成充電側(cè)的檢測時(shí)，這時(shí)斷開K1、K2。充電控制器發(fā)出充電辨別匹配報(bào)文。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

04車輛完成充電準(zhǔn)備過程

車輛接收到充電控制器發(fā)送的充電辨別匹配報(bào)文時(shí)，進(jìn)行車輛充電側(cè)的檢測，這時(shí)閉合K5、K6，對充電電路進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測完成后；車輛控制器就給充電控制器發(fā)送充電就緒報(bào)文。發(fā)送充電就緒報(bào)文2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送充電就緒報(bào)文05充電控制器完成充電準(zhǔn)備

這時(shí)充電控制器接收到車輛控制器送過來的報(bào)文，就閉合K1、K2，同時(shí)發(fā)送充電就緒報(bào)文。發(fā)送充電就緒報(bào)文2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送電池狀態(tài)報(bào)文發(fā)送充電狀態(tài)報(bào)文06進(jìn)行充電過程

充電控制器發(fā)送充電狀況報(bào)文，同時(shí)對車輛（動(dòng)力電池）輸出充電電流；車輛這時(shí)也同時(shí)發(fā)送動(dòng)力電池狀態(tài)信息。輸出電流電壓2.2直流快充系統(tǒng)工作原