新能源汽車構(gòu)造 課件 能力模塊四 掌握充電系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝方法

《新能源汽車構(gòu)造》任務(wù)一認(rèn)知充電系統(tǒng)的工作原理與結(jié)構(gòu)能力模塊四掌握充電系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝方法和汽車新時代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長目錄CONTENTS2交流(慢充)充電系統(tǒng)概述1充電方式概述情境導(dǎo)入交流充電樁通過電動汽車內(nèi)置的“車載充電機(jī)”將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電后對電池充電。交流充電輸出電流小，充電速度慢，所以被稱為“慢充”。你對“慢充”了解多少呢？01充電方式概述直流充電是指使用直流充電設(shè)備直接給新能源汽車的動力電池補(bǔ)充能量的方式。直流充電設(shè)備是直接安裝固定在戶外，接入電網(wǎng)，為新能源汽車的動力電池提供直流電源的充電裝置，可直接為新能源汽車的電池充電。直流充電設(shè)備可以從功率大小、充電槍的多少、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式等不同維度進(jìn)行分類。充電方式概述（一）直流充電交流充電是指直接用電網(wǎng)AC220V交流電通過交流充電槍連接車輛給新能源汽車的動力電池充電。根據(jù)交流充電樁的安裝方式分為便攜式、落地式、壁掛式三種交流充電設(shè)備。交流充電設(shè)備給新能源汽車提供AC220V的交流電，通過車載充電機(jī)OBC升壓，整流后輸出動力電池所需要的直流電。充電方式概述（二）交流充電充電方式概述（二）交流充電如上圖所示為交流充電過程示意圖。02交流(慢充)充電系統(tǒng)概述交流充電指電網(wǎng)輸入給車輛的電壓為交流電，可以是220VAC單向電或380VAC三相電。通過交流充電樁連接新能源汽車的交流充電口，并通過車載充電機(jī)(簡稱OBC)對交流電進(jìn)行升壓并轉(zhuǎn)化為直流電，然后通過OBC內(nèi)部的整流模塊整流成符合該車輛所需要的電壓對其動力電池充電，該過程稱為交流充電，也稱為慢充。交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（一）交流充電組成與作用交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（一）交流充電組成與作用交流充電的部件主要有車載充電機(jī)、交流充電插座(交流充電插座線束)、充電線、交流充電樁或220V交流電源和車輛控制器(VCU、BMS)等，如圖所示為各部件示意圖。車載充電機(jī)是交流充電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其根據(jù)控制指今把交流電轉(zhuǎn)化為直流申給電池充申。交流充電插座是國家標(biāo)準(zhǔn)件，是車輛連接外部電網(wǎng)的接口，其接口有2個信號回路、1個接地回路、1個零線回路和3個火線回路一共有7個接口，根據(jù)輸入的電壓是220VAC或380VAC，應(yīng)用相應(yīng)的火線接口。車輛控制器是實施監(jiān)控車輛的狀態(tài)，并發(fā)出控制指令給車載充電機(jī)，使其正常工作或停止工作，控制其工作電流和電壓等，是車輛充電的控制大腦。交流充電組成的各部件作用如下：交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（一）交流充電組成與作用模式2充電線是連接外部電網(wǎng)和車輛的充電線，直接給車載充電機(jī)提供220VAC電源。其線纜上的功能盒可檢測車輛和電網(wǎng)狀態(tài)，連接或斷開給車輛的供電，具有一定的保護(hù)功能。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求：其輸入的充電電流限制在13A以內(nèi)，輸入電壓為220V的交流電壓AC，所以采用模式2的充電線充電時，車載充電機(jī)的輸入最大功率為2860W，即充電時間會延長。交流充電組成的各部件作用如下：交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（一）交流充電組成與作用交流充電樁也是車輛連接外部電網(wǎng)的部件，直接給車載充電機(jī)提供220VAC或380VAC電源。其也具有檢測車輛和電網(wǎng)狀態(tài)，連接或斷開給車輛供電的功能。充電樁的供電電壓有220VAC和380VAC，根據(jù)充電樁的輸出功率而定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求：如交流充電樁的輸出電流大于32A時，供電電壓必須采用380VAC。因此采用交流充電樁充電時，充電功率較大，即充電時間會縮短。交流充電組成的各部件作用如下：交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（一）交流充電組成與作用交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理新能源汽車的動力電池的充電過程由BMC進(jìn)行實時監(jiān)測和保護(hù)。車載充電機(jī)工作狀態(tài)及指令均由BMC發(fā)出的指令進(jìn)行控制，包括工作模式指令、動力電池允許充電的最大電壓、充電允許最大電流、電池包加熱狀態(tài)的電流值等。交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理交流充電系統(tǒng)原理示意圖點火開關(guān)處于OFF檔時，當(dāng)車輛插入交流充電槍后，CC檢測由懸空變?yōu)榻拥?，通過檢測點3與PE間電阻來判斷車輛插頭與車輛插座連接狀態(tài)，確認(rèn)當(dāng)前充電連接裝置（電纜）的額定功率并點亮充電連接指示燈。通過測量檢測點2的PWM信號占空比確認(rèn)當(dāng)前供電設(shè)備的最大供電電流，當(dāng)車輛檢測到充電槍輸出占空比時，允許車輛充電。當(dāng)車輛處于交流充電模式下，車載充電機(jī)檢測交流充電接口的CC、CP信號（充電槍插入、導(dǎo)通信號）并喚醒BMC，BMC喚醒車載充電機(jī)并發(fā)送指充電，同時BMC控制電池包內(nèi)部正負(fù)極接觸器閉合，動力電池開始充電。1.交流充電CC/CP控制邏輯交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理2.CC檢測交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理通過對接入電路（接地）的檢測來判斷CC是否連接，如檢測到壓降則認(rèn)為CC已經(jīng)連接。CC與PE的信號判斷充電槍的功率大小及最大充電電流。CC與PE的阻值判斷充電功率見下表。CC與PE的阻值判斷充電功率及最大充電電流電阻交流充電的最大電流充電功率備注1.5KΩ10A隨車充電器

680Ω16A3.3KW充電樁

220Ω32A7KW充電樁

2.CC檢測交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理接上一頁表格CC與PE的阻值判斷充電功率及最大充電電流電阻交流充電的最大電流充電功率備注100Ω63A三相交流充電樁秦EV車型不具備此功能2kΩ放電功能（VTOL）放電功率3.3KW220Ω放電功能32A（VTOV）放電功率7KW100Ω放電功能63A（VTOG）放電功率40KW3.CP檢測交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理當(dāng)充電槍成功連接后，CP信號為占空比信號，通過CP檢測線輸入的信號，可以得出該充電機(jī)允許的最大交流充電電流，CP信號判斷充電槍最大輸出電流。如下表所示為CP信號判斷充電功率大小。CP信號數(shù)據(jù)表PWM占空比D最大允許電流Imax（A）D<3%不允許充電3%≤D≤7%5%的占空比表示需要數(shù)字通訊，且需要充電7%<D<8%不允許充電3.CP檢測交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理CP信號數(shù)據(jù)表PWM占空比D最大允許電流Imax（A）8%≤D<10%Imax=610%≤D<85%Imax=(D*100)*0.685%≤D<90%Imax=(D*100-64)*2.5且Imax≤6390%≤D<97%預(yù)留D>97%□接上一頁表格交流充電槍與交流充電口連接確認(rèn)信號正常；車載充電機(jī)供電電源正常(含AC220V和充電槍端的DC12V)及車載充電機(jī)低壓控制線束及本體正常；充電喚醒信號輸出正常(DC12V)；車載充電機(jī)、整車控制器、BMS之間通訊正常，電池包正、負(fù)極接觸器閉合、BMC相車載充電機(jī)發(fā)送電流強(qiáng)度需求的指令；4.新能源汽車交流充電條件交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理動力電池單體之間的最高溫度與最低溫度差不超過5°C，且單體電池的溫度>5°C；單體電池最高電壓與最低電壓差<0.03V(30mv)；電池組的絕緣阻值>500Ω/V；高、低壓電路連接正常(遠(yuǎn)程控制開關(guān)關(guān)閉狀態(tài))。提示：交流充電設(shè)備用電功率不能超過家庭電網(wǎng)的負(fù)載上限，避免引起電網(wǎng)損壞或燒毀。4.新能源汽車交流充電條件交流(慢充)充電系統(tǒng)概述（二）交流充電工作原理《新能源汽車構(gòu)造》謝謝觀看能力模塊四掌握充電系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝方法和汽車新時代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長《新能源汽車構(gòu)造》任務(wù)二拆裝充電系統(tǒng)能力模塊四掌握充電系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝方法和汽車新時代的領(lǐng)導(dǎo)者一起成長目錄CONTENTS2直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理1直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知情境導(dǎo)入充電樁分為交流充電樁和直流充電樁。前者俗稱“慢充”，后者俗稱“快充”。直流充電樁內(nèi)置大功率直流充電模塊，充電樁本身將電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出電流可以高達(dá)100A以上，所以被稱為“快充”。你了解“快充”的工作原理嗎？01直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知直流充電是指使用直流充電設(shè)備直接給新能源汽車的動力電池補(bǔ)充能量的方式。直流充電樁輸出DC500V的直流電通過充配電總成的直流充電正負(fù)極接觸器后給動力電池充電。在直流充電模式下，充電系統(tǒng)主要由直流充電樁、直流充電接口、直流充電高壓線束、充配電總成（以秦EV為例稱為充配電總成，其他車型吉利EV450稱為車載分線盒，不同車型集成程度不同）、動力電池等組成。直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知（一）供電設(shè)備直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知充電樁功能類似于加油站里面的加油機(jī)，直流樁的輸入端與交流電網(wǎng)380V三相電直接連接，內(nèi)部直接將高壓交流電轉(zhuǎn)化為高壓直流電，輸出端裝有充電槍用于連接直流充電口。如圖是直流充電樁。（二）直流充電口直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知通過直流充電柜的直流充電口將高壓直流電供給動力蓄電池充電。如圖所示。1.直流充電口（二）直流充電口直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知1.直流充電口DC-：高壓輸出負(fù)極，經(jīng)過高壓控制盒快充負(fù)繼電器，輸出到動力電池高壓負(fù)極。DC+：高壓輸出正極，經(jīng)過高壓控制盒快充正繼電器，輸出到動力電池高壓正極。PE(GND)：車身搭鐵，接車身。A-：低壓輔助電源負(fù)極，接蓄電池負(fù)極。A+：低壓輔助電源正極，為12V快充喚醒信號。CC1：直流連接確認(rèn)線，屬內(nèi)部電路，CC1與PE之間有一個1000Ω的電阻。CC2：直流連接確認(rèn)線。S+：直流CAN-H，與動力電池管理系統(tǒng)(BMS)及數(shù)據(jù)采集終端通訊。S-：直流CAN-L，與動力電池管理系統(tǒng)(BMS)及數(shù)據(jù)采集終端通訊。（二）直流充電口直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知直流充電口端子測量見下表。2.直流充電口端子1～A-（低壓輔助電源負(fù)）4～CC1（車身地）1KΩ+30Ω2～A+（低壓輔助電源正）5～S-(CAN-L)3～CC2（直流充電感應(yīng)信號）6～S+(CAN-H)（三）直流高壓電纜直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知連接直流充電口到高壓電控總成之間的線束。如圖所示。以秦EV為例，秦EV車型的直流充電系統(tǒng)由直流充電口、充配電總成中的直流燒結(jié)檢測模塊、直流充電正負(fù)極接觸器、高壓電纜、低壓控制線束以及動力電池組成。如圖所示是秦EV直流充電系統(tǒng)。直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知（四）充配電總成直流充電口中的DC+和DC-之間安裝有2KΩ熱敏式溫度傳感器，當(dāng)充電口的溫度傳感器的阻值變小時，充配電總成通過動力CAN與電池管理器BMC進(jìn)行通訊，降低直流充電口的充電電流，直到充電口溫度降至正常范圍內(nèi)。若充電口溫度持續(xù)上升，BMC控制充配電總成中的直流充電正負(fù)極接觸器斷開，停止給動力電池充電，避免充電過程中，充電口的溫度過高導(dǎo)致充電口熔化，造成安全隱患，保證車輛充電安全。直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知（四）充配電總成秦EV車型的直流充電口安裝在車輛logo后面，按壓logo即可打開直流充電口。充電口包括高壓電纜及低壓控制線束。如圖所示為秦EV直流充電口。直流(快充)充電系統(tǒng)認(rèn)知（四）充配電總成02直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理直流充電的基本過程：在動力電池的兩端加載直流電壓，以恒定大電流對電池充電，電池的電壓漸漸地緩慢地上升，上升到一定程度，電池電壓達(dá)到標(biāo)稱值，SOC在88%時(針對不同電池，不同主機(jī)廠的控制策略不一樣)以上，轉(zhuǎn)為恒壓充電，降低充電電流。當(dāng)直流充電樁輸出的電流<5A時，直流充電樁停止給新能源汽車充電。直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理如圖所示，非車載充電機(jī)（即直流充電樁）和新能源汽車二者通過車輛直流充電口相連。S開關(guān)是一個常閉開關(guān)，與直流充電槍頭上的按鍵(即機(jī)械鎖)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)我們按下充電槍頭上的按鍵，S開關(guān)即打開。而U1、U2是一個12V上拉電壓，R1~R5是阻值約1000歐的電阻，R1、R2、R3在充電槍上，R4、R5在車輛插座上。直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理1.車輛充電口連接確認(rèn)階段當(dāng)我們按下槍頭按鍵，將直流充電槍插入直流充電口內(nèi)，再放開槍頭按鍵。充電樁的檢測點1將檢測到12V-6V-4V的電平變化。一旦檢測到4V、充電樁將判斷充電槍插入成功，車輛接口完全連接，并將充電槍中的電子鎖進(jìn)行鎖定，防止槍頭脫落。如圖顯示直流充電連接成功。直流(快充)充電系統(tǒng)工作原理2.直流充電樁自檢階段在車輛接口完全連接后，充電樁將閉合K3、K4，使低壓輔助供電回路導(dǎo)通，為新能源汽車控制裝置供電(有的車輛不需要供電)(車輛得到供電后，將根據(jù)監(jiān)測點2的電壓判斷車輛接口是否連接，若電壓值為6V，則車輛裝置開始周期發(fā)送通信握手報文)，接著閉合K1、K2，進(jìn)行絕緣檢測，所謂絕緣檢測，即檢測DC線路的絕緣性