新能源汽車動力電池與驅動電機結構原理與檢修課件-學習情境2-新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修

新能源汽車動力蓄電池與驅動電機系統(tǒng)結構原理與檢修學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修學習單元2.1高壓控制盒結構原理與檢修【情境導入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車沒有暖風。經(jīng)過修理工檢查，初步判斷為PTC控制器故障，需要更換PTC控制器，你能正確進行檢修嗎?【學習導航】新能源汽車的各高壓總成部件，需要一個電力分配裝置，就像居民家中的配電箱。那么新能源汽車的高壓電力分配裝置，主要由相關高壓系統(tǒng)的高壓熔斷器、繼電器組成，例如像北汽純電動汽車還將暖風PTC的控制器安裝其內。因此，本課程主要學習高壓控制盒的結構及檢修方法。學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修學習單元2.1高壓控制盒結構原理與檢修1.能夠正確敘述高壓控制盒的作用、結構。2.能夠正確檢修高壓控制盒。3.能夠正確拆裝高壓控制盒。4.能夠養(yǎng)成嚴謹細致，有耐心的優(yōu)良品種。學習目標學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修2.1.1高壓控制盒的結構原理

一、高壓控制盒的作用高壓控制盒（簡稱HCU）主要作用是完成動力蓄電池電源的輸出及分配，實現(xiàn)對支路用電器的保護及切斷。常見的高壓控制盒共有5個端口，分別與快充線束、低壓控制線束、高壓附件線束、動力蓄電池高壓電纜、電機控制器電纜連接，如圖2-1-1所示。高壓控制盒故障會導致整車低壓電路電壓過低、電動汽車沒有暖風、空調壓縮機不工作、充電系統(tǒng)故障以及整車READY燈不能點亮等故障。目前大部分純電動汽車，將高壓控制盒（HCU）、車載充電機（OBC）與DC/DC變換器集成在一個控制盒內稱為（PowerDistributionUnit，簡稱PDU），如圖2-1-2所示。隨著新能源汽車技術飛速發(fā)展，電動汽車電機驅動系統(tǒng)的集成度也越來越高。目前一部分高壓控制盒（HCU）、電機控制器（MCU），DC/DC變換器，車載充電機（OBC），車載加熱器（PTC）等高壓系統(tǒng)部件集成為一體，該功率集成單元稱為（PowerElectronicUnit，簡稱PEU），如圖2-1-3所示。

圖2-1-1老款EV160前機艙內的高壓控制盒

圖2-1-2EV160前機艙內的PDU

圖2-1-3EU260前機艙內的PEU2.1.1高壓控制盒的結構原理

二、高壓控制盒的結構1、高壓控制盒外部結構高壓控制盒又稱為高壓配電盒，以北汽新能源高壓控制盒為例，高壓控制盒外部接口，如圖2-1-4所示。高壓控制盒與外部連接分低壓控制線和高壓電纜。低壓控制線主要是完成內部電路控制和數(shù)據(jù)傳輸。高壓電纜主要分為快充線束、動力蓄電池高壓電纜、電機控制器（MCU）電纜、高壓附件線束。高壓附件線束分別連接車載充電機（OBC）、空調加熱PTC插件、空調壓縮機（EAS）插件、DC/DC變換器插件。高壓電纜外表制造成顯著的橙色是為了警告人們注意高壓電。

圖2-1-4高壓控制盒的外部接口2.1.1高壓控制盒的結構原理

2、高壓控制盒內部結構高壓控制盒內部主要有熔斷器、控制電路和快充繼電器三大部分。（1）熔斷器高壓控制盒內有4個大型熔斷器，即空調加熱（PTC）熔斷器、空調壓縮機熔斷器、DC/DC變換器熔斷器和車載充電機熔斷器。（2）控制電路高壓控制盒內部安裝有空調加熱PTC控制電路板、高壓互鎖機構（又稱盒蓋開關）。4個熔斷器、空調加熱PTC控制電路板以及高壓互鎖機構共同安裝在高壓控制盒同一層，如圖2-1-5所示。

圖2-1-5高壓控制盒內熔斷器、PTC控制板和高壓互鎖機構2.1.1高壓控制盒的結構原理

（3）快充繼電器在高壓控制盒的底部有兩只體積較大的繼電器，一個是正極繼電器，另一個是負極繼電器，如圖2-1-6所示。這兩個繼電器是為了滿足快充電路控制需要，在接通快充樁后，車輛與快充樁識別認證正確后接通，電動汽車進入充電狀態(tài)。三、PDU結構1、外部結構如圖2-1-7所示為北汽EV300純電動汽車PDU，從圖中可以看出，其將車載充電機、DC/DC變換器和高壓控制盒集成到一個控制裝置內，同時也集成了各個接口，如圖2-1-8所示。

圖2-1-6快充繼電器

圖2-1-7PDU2.1.1高壓控制盒的結構原理

（a）（c）圖2-1-8PDU接口位置（b）2、內部結構PDU內部分為上下兩層結構，上層安裝有PTC熔斷器、車載充電機熔斷器、空調壓縮機熔斷器和DC/DC變換器熔斷器；快充正極和負極繼電器；DC/DC變換器以及高壓互鎖機構，如圖2-1-9所示。下層主要由PTC控制器和車載充電機控制器組成，如圖2-1-10所示。

圖2-1-9PDU內部上層結構

圖2-1-10PDU內部下層結構2.1.1高壓控制盒的結構原理

四、高壓控制盒工作原理高壓控制盒內部電路如圖1-2-11所示。高壓控制盒是連接動力蓄電池與外部用電設備或充電設備的控制機構，為了保護用電設備和動力蓄電池，通過熔斷器、繼電器和PTC控制板防止電流過大。如果分給電機控制器、DC/DC變換器、空調壓縮機和PTC加熱器等用電設備的電流超過額定值，相應的熔斷器熔斷，保護用電設備不損壞。

圖1-2-11高壓控制盒電路2.1.1高壓控制盒的結構原理

高壓控制盒工作過程示意圖如圖1-2-12所示。

圖1-2-12高壓控制盒工作示意圖2.1.2高壓控制盒的檢修

一、高壓控制盒典型故障

1、純電動汽車沒有暖風（1）故障現(xiàn)象將車鑰匙置于ON擋并打開暖風后，有風量但沒有暖風送出；車輛掛入D擋，車輛能夠正常起步。（2）故障原因車輛能夠正常起步，說明高壓供電正常；但有風不熱，說明PTC電路或PTC加熱器有故障。

（3）故障排除PTC暖風是通過高壓控制盒進行控制，在車鑰匙置于ON擋打開暖風后，首先檢測低壓控制電路是否有故障，在車鑰匙置于ON擋打開暖風后，用萬用表電壓擋測量PTC控制板低壓電源（即高壓控制盒低壓控制插件的4腳）是否有12V電壓，若電壓為0V檢查供電電路；若電壓為12V說明供電正常。關閉暖風，車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表電阻擋測量PTC控制板搭鐵（即測量高壓控制盒低壓控制插件6腳與車身搭鐵之間）是否良好，若電阻小于0.5Ω，則搭鐵正常；若電阻為大于0.5Ω，則檢查搭鐵點或更換搭鐵線。2.1.2高壓控制盒的檢修

若低壓控制供電、搭鐵正常，則需要檢查高壓電路是否有故障。在檢查高壓電路時要注意高壓安全防護。整車高壓下電后，斷開PTC加熱器高壓線束。車鑰匙置于ON擋，打開暖風，測量PTC連接高壓導線上是否有高壓電，若有電，更換PTC加熱器；若沒有電，則檢查高壓控制盒。打開高壓控制盒上蓋，檢查PTC熔斷器是否燒斷以及相關PTC高壓線是否連接正常，若燒斷更換熔斷器，并要檢查是何種原因造成熔斷器燒斷；若熔斷器正常以及相關高壓線連接牢固；更換PTC控制板。然后檢查空調暖風是否恢復正常。2、READY燈不能電亮，高壓斷開警告燈點亮（1）故障現(xiàn)象將車鑰匙置于ON擋，READY燈不能點亮，高壓斷開警告燈點亮。（2）故障原因只有高壓斷開警告燈點亮，READY燈不能點亮，說明高壓互鎖電路有斷開故障。（3）排除故障依據(jù)高壓系統(tǒng)連接順序逐一檢查各高壓部件連接是否安裝到位，并檢查各高低壓拆件內互鎖端子是否有倒針、退針等現(xiàn)象，如果有需要更換插件。如果沒有問題，依次打開高壓控制盒上蓋、電機控制器上蓋等，檢查高壓互鎖機構，判斷盒蓋開關是否能正常閉合；如果不能正常閉合或損壞，需要維修或更換。然后重新將車鑰匙置于ON擋，檢查故障是否消失。2.1.2高壓控制盒的檢修

二、高壓控制盒更換1、準備工作給車輛安裝三件套；打開前機艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布，如圖1-2-11所示。2、按照規(guī)范流程進行下電操作3、高壓控制盒的拆卸（1）拔下高壓控制盒前部的快充線束、低壓線束和后部的3個高壓線束，如圖1-2-12所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖1-2-13所示。（3）取下高壓控制盒，如圖1-2-14所示。4、更換新的高壓控制盒（1）將高壓控制盒安裝到位后，安裝固定螺栓。（2）依次安裝前后高低壓線束。（3）取下前格柵布、翼子板布以及三件套。

圖1-2-11準備工作圖1-2-12拔下線束

圖1-2-13拆卸固定螺栓圖1-2-14取下高壓控制盒情景小結

1.新能源汽車高壓控制盒的結構及原理。2.新能源汽車高壓控制盒的檢修及安全注意事項。維修工單2.1

任務名稱2.1高壓控制盒的檢修時間

班級

學生姓名

學生學號

成績

實訓設備

純電動汽車2兩臺、絕緣工具2套、防護用具2套、車間安全防護用具2套、工具車和絕緣工具2套、檢測儀器（絕緣萬用表、放電工裝、電流鉗等）2套。實訓場地

日期

任務描述

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車沒有暖風。你能正確進行檢修嗎?任務目的

能夠準確識別高壓控制盒結構，能夠正確檢修高壓控制盒和拆裝高壓控制盒。一、高壓控制盒外部結構二、高壓控制盒內部結構快充繼電器個數(shù)：

個三、檢修步驟1、驗證故障現(xiàn)象：車鑰匙位置：□Start□On□Acc□Lock暖風開關位置：

暖風功能：□有暖風□無暖風2、故障檢測：（1）檢測低壓控制電路①PTC控制板電源電壓

V，□正?！醪徽?，故障位置：

②PTC控制板搭鐵電路

Ω，□正常□不正常，故障位置：

（2）高壓電路檢測①作業(yè)前安全檢查：安全工裝檢查、著裝：□正常車輛安全準備：□正常②高壓斷電后，斷開PTC端高壓線束，測量PTC高壓線束電壓：

V，□正?！醪徽?，故障位置：

③拆卸高壓控制盒，檢查PTC熔斷器：□正?！跞蹟?，故障位置：

④檢查高壓控制盒內高壓線束連接情況：□正?！醍惓?，故障位置：

⑤更換PTC控制板步驟：

3、恢復車輛，檢查故障是否消失：

自我評價組長評價教師評價總分

學習單元2.2DC/DC變換器結構原理與檢修【情境導入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法啟動、無法進行慢充充電，儀表盤上蓄電池報警燈點亮。經(jīng)過修理工詢問12V蓄電池使用半年，經(jīng)過檢查初步判斷為DC/DC變換器不能給12V蓄電池充電，你能正確進行檢修嗎?【學習導航】傳統(tǒng)發(fā)動機汽車上的電源系統(tǒng)由蓄電池和發(fā)電機組成，發(fā)電機是由發(fā)動機驅動發(fā)電。發(fā)電機正常工作是可以給蓄電池進行充電。純電動汽車沒有發(fā)動機，混合動力汽車發(fā)動機不需要一直工作，因此不能用發(fā)電機給低壓蓄電池供電。同時車輛上除高壓系統(tǒng)以外，所有的用電設備和控制器（包括高壓系統(tǒng)控制器）均由低壓蓄電池供電。因此需要DC/DC變換器對低壓蓄電池充電。本課程主要學習高壓控制盒的結構及檢修方法。學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修學習單元2.2DC/DC變換器結構原理與檢修1.能夠正確敘述DC/DC變換器的作用、結構。2.能夠正確檢修DC/DC變換器。3.能夠正確更換DC/DC變換器。4.能夠養(yǎng)成嚴謹細致、工作認真的優(yōu)良品質。學習目標2.2.1DC/DC變換器的結構原理

一、DC/DC變換器的作用作用是將動力蓄電池的高壓直流電轉換為低壓14V直流電，給整車低壓用電系統(tǒng)供電及低壓蓄電池充電。DC/DC變換器具有效率高、體積小、耐受惡劣工作環(huán)境等特點。純電動汽車上的控制器如整車控制器VCU、電源管理系統(tǒng)BMS、電機控制器MCU和車身電氣等系統(tǒng)，均采用低壓12V直流電。如果低壓電源過低會導致純電動汽車不工作或不能點亮READY燈，導致無法起動車輛。DC/DC變換器主要安裝在電動汽車前機艙內，如圖2-2-1所示。

圖2-2-1北汽新能源老款EV160前機艙內DC/DC變換器2.2.1DC/DC變換器的結構原理

二、DC/DC變換器結構1、外部結構DC/DC變換器外部與高壓控制盒通過高壓電纜連接，產(chǎn)生的低壓直流電通過低壓輸出正極端子和低壓輸出負極端子與低壓電路連接，DC/DC變換器工作時通過低壓控制端與整車控制器VCU進行通信，以保證DC/DC變換器與整車協(xié)調工作。另外DC/DC變換器工作時會產(chǎn)生大量的熱量，因此外殼會裝有散熱片以便通風散熱。如圖2-2-2所示為DC/DC變換器外部結構。低壓輸出負極和低壓輸出正極分別與低壓蓄電池相連接，如圖2-2-3所示為DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極連接間的熔斷絲。

圖2-2-2DC/DC變換器外部結構

圖2-2-3DC/DC變換器正極輸出與低壓蓄電池正極之間的熔斷絲2.2.1DC/DC變換器的結構原理

低壓控制端如圖2-2-4所示，其與整車控制器相連，圖中A端子為控制電路電源正極兼使能信號端子，工作時，整車控制器給DC/DC變換器提供12V使能信號，不工作時該端子電壓信號為0~1V；B端子為DC/DC變換器電源狀態(tài)信號輸出端子，該線路為12V高電平時表明有故障，當該線路為低電平時表明線路正常；C端子為接地。高壓輸入端如圖2-2-5所示，其通過高壓控制盒與動力蓄電池相連接。圖中A端子為高壓電源負極；B端子高壓電源正極；1為高壓互鎖信號輸出，其通往加熱器PTC插接件；2為高壓互鎖信號輸入，來自高壓控制盒插件。

圖2-2-4DC/DC變換器低壓控制端

圖2-2-5DC/DC變換器高壓輸入端2.2.1DC/DC變換器的結構原理

2、內部結構內部結構中主要分為高壓輸入部分、電路板和整流輸出部分，如圖2-2-6和2-2-7所示。高壓輸入部分主要是將從高壓控制盒供過來的高壓直流電輸入到DC/DC變換器內部。電路板主要是把高壓直流電轉換成高壓交流電，再把高壓交流電通過變壓器降壓至低壓交流電。整流部分是將低壓交流電整流成低壓直流電。

圖2-2-6DC/DC變換器正面結構

圖2-2-7DC/DC變換器內部背面2.2.1DC/DC變換器的結構原理

三、DC/DC變換器電路工作原理DC/DC變換器是將一種直流電變換為另一種直流電的技術，主要對電壓、電流實現(xiàn)變換，它在新能源汽車中起著能量轉換和傳遞的作用。DC/DC變換器分為單向DC/DC和雙向DC/DC。單向DC/DC的能量只能單向流動，而雙向DC/DC指保持轉換器兩端的直流電壓極性不變的前提下，根據(jù)需要改變電流的方向，從而實現(xiàn)能量的雙向流動的直流直流轉換。目前，新能源汽車主要使用單向DC/DC變換器將動力蓄電池中幾百伏的直流電轉變?yōu)榈蛪盒铍姵氐?4V直流電。雙向DC/DC變換器在豐田混合動力汽車中增壓轉換器中應用較多。例如第三代Prius中的增壓轉換器中主要是利用降壓（Buck）斬波電路、升壓（Boost）斬波電路等原理將201.6V高壓電與650V高壓電之間進行轉換。下面我們以純電動汽車中應用的單向DC/DC變換器為例，分析其工作原理。如圖2-2-8所示，為DC/DC變換器電路原理圖。

圖2-2-8DC/DC變換器電路原理圖2.2.1DC/DC變換器的結構原理

該電路分為DC/AC逆變電路、變壓器、整流電路、濾波電路四部分。四、典型純電動汽車DC/DC變換器以2016款北汽新能源EV200純電動汽車的DC/DC變換器為例。1、主要性能參數(shù)EV200純電動汽車的DC/DC變換器正常工作狀態(tài)下，輸入直流電壓為240~410V，輸出直流電壓為13.8~14V，最大輸出功率為800W，采用風冷方式冷卻，電源轉換效率大于88%，防水、防塵的防護等級為IP67。2、保護功能（1）輸入欠壓保護，保護點為DC190V±10V，恢復點為DC210V±10V。（2）輸入過壓保護，保護點為DC430V±10V，恢復點為DC410V±10V。（3）輸出欠壓保護，電壓低于DC6~7V時，啟動關機保護，電壓正常后可自動恢復。（4）輸出過壓保護，電壓高于DC17.5~18.5V時，啟動關機保護，電壓正常后可自動恢復。（5）過溫保護，DC/DC變換器內部溫度達到85℃±2℃開始降低額定功率輸入，溫度超過100℃±5℃時關機，溫度低于85℃±2℃時可自動恢復。（6）過流保護，保護點為110A±10A。（7）輸出短路保護，DC/DC變換器出現(xiàn)短路，啟動關機保護，故障解除，可自動恢復。（8）DC/DC變換器內部有故障時，立即關機鎖死。2.2.2DC/DC變換器的檢修

一、DC/DC變換器輸出電壓檢測進行DC/DC變換器是否正常工作檢查時，一般采用測量輸出電壓的方式就可以判斷。1、檢測步驟（1）保證整車線束正常連接的情況下，車鑰匙置于LOCK擋位，使用萬用表測量低壓蓄電池端電壓，此時測量電壓應為低壓蓄電池電壓12V左右。（2）車鑰匙置于ON擋整車上電后，繼續(xù)用萬用表測量低壓蓄電池端電壓，查看變化情況，如果數(shù)值在13.8~14V，判斷為DC/DC變換器工作正常。（3）如果整車上電后，低壓蓄電池電壓為12V左右，則說明DC/DC變換器工作不正常。2、故障原因（1）DC/DC變換器低壓電路故障。例如熔斷絲、使能信號、搭鐵等部位。（2）DC/DC變換器自身故障。（3）DC/DC變換器高壓供電故障。例如高壓線束、高壓熔斷器等部位。3、故障檢測步驟（1）車鑰匙置于LOCK擋位，檢查DC/DC變換器與低壓蓄電池之間的熔斷絲是否熔斷，如果熔斷，更換熔斷絲并要檢查熔斷原因；如果正常，檢查DC/DC變換器輸出負極連接是否松動、連接不良，若連接不良，緊固或更換螺栓。同時用萬用表歐姆擋，檢查DC/DC變換器低壓輸出正極和低壓輸出負極線路是否斷路，如果斷路更換線束。2.2.2DC/DC變換器的檢修

（2）車鑰匙置于LOCK擋位，斷開DC/DC變換器低壓控制插頭。將車鑰匙置于ON擋，用萬用表電壓擋測量DC/DC變換器使能信號即供電信號，若為12V，說明供電正常；若電壓為0V，則檢查DC/DC變換器至VCU之間使能信號線是否有斷路或短路故障，若有更換線束，若正常；檢查VCU是否正常，不正常更換VCU。（3）如果DC/DC變換器使能信號正常，檢查DC/DC故障信號，用萬用表電壓擋測量故障信號電壓，若為12V高電平，則有故障更換DC/DC變換器；若為低電平，說明DC/DC變換器正常。（4）如果DC/DC變換器使能信號、故障信號均正常，將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表歐姆擋測量DC/DC變換器搭鐵是否正常。（5）若DC/DC變換器低壓控制電路均正常，檢查DC/DC變換器高壓電路。在檢查高壓電路時要注意高壓安全防護。按照標準進行高壓斷電后，斷開DC/DC變換器輸入高壓電纜，用專用工具或跨接線短接互鎖信號后，高壓上電，測量DC/DC變換器高壓輸入端是否有240~410V高壓電；若沒有高壓電，高壓斷電后，用萬用表歐姆擋測量DC/DC變換器高壓輸入線束電阻；若阻值過高，更換高壓線束；若阻值正常，拆卸高壓控制盒上蓋，檢查高壓控制盒內DC/DC熔斷器是否熔斷以及內部連接線束是否正常，如熔斷更換熔斷器。。2.2.2DC/DC變換器的檢修

二、DC/DC變換器的更換當DC/DC變換器發(fā)生故障時，需要進行更換，具體更換步驟如下：1、準備工作給車輛安裝三件套；打開前機艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布。2、按照規(guī)范流程進行下電操作。3、DC/DC變換器拆卸流程（1）依次斷開低壓和高壓線束，如圖2-2-9所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖2-2-10所示。

圖2-2-9斷開低壓、高壓線束圖2-2-10拆卸固定螺栓

2.2.2DC/DC變換器的檢修

（3）取下DC/DC變換器，如圖2-2-11所示。4、更換新的DC/DC變換器將DC/DC變換器安裝到位后，安裝固定螺栓；安裝高壓線束和低壓線束；如圖2-2-12所示。5、安裝后檢查（1）將車鑰匙置于LOCK擋位，用萬用表測量低壓蓄電池電壓，電壓應為12V左右。（2）將車鑰匙置于ON擋位，用萬用表測量低壓蓄電池電壓，電壓應為14V左右。（3）取下前格柵布、翼子板布以及三件套。

圖2-2-11取下DC/DC變換器圖2-2-12安裝線束情景小結

1.

新能源汽車充電系統(tǒng)DC/DC變換器結構原理。2.新能源汽車充電系統(tǒng)DC/DC變換器檢修及安全注意事項。維修工單2.2

任務名稱2.2DC/DC變換器的檢修時間

班級

學生姓名

學生學號

成績

實訓設備

純電動汽車2兩臺、絕緣工具2套、防護用具2套、車間安全防護用具2套、工具車和絕緣工具2套、檢測儀器（絕緣萬用表、放電工裝、電流鉗等）2套。實訓場地

日期

任務描述

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法啟動、無法進行慢充充電，儀表盤上蓄電池報警燈點亮。你能正確進行檢修嗎?任務目的

能夠準確識別DC/DC變換器外部結構，能夠正確檢修和更換DC/DC變換器。一、DC/DC變換器外部結構二、檢修步驟1、驗證故障現(xiàn)象：車鑰匙位置：□Start□On□Acc□Lock車輛啟動：□能□不能車輛儀表盤點亮后：□蓄電池報警燈點亮□無蓄電池報警燈2、故障檢測：（1）DC/DC變換器電壓測量①車鑰匙置于LOCK擋時，低壓蓄電池電壓

V②車鑰匙置于ON擋時，低壓蓄電池電壓

V測量結果：□無故障□有故障（2）DC/DC變換器低壓控制電路檢測①檢查DC/DC變換器低壓熔斷絲，□正?！跞蹟啖跈z查DC/DC變換器低壓負極輸出線束

Ω，□正?！醪徽＂蹤z查DC/DC變換器低壓正極輸出線束

Ω，□正?！醪徽＂軠y量DC/DC變換器低壓供電電壓

V，□正?！醪徽＂轀y量DC/DC變換器故障線電壓

V，□正?！醪徽＂逌y量DC/DC變換器搭鐵線

，□正?！醪徽＃?）高壓電路檢測①作業(yè)前安全檢查：安全工裝檢查、著裝：□正常車輛安全準備：□正常②高壓斷電后，斷開DC/DC變換器高壓輸入線束，測量PTC高壓線束電壓：

V，□正?！醪徽?，故障位置：

③更換DC/DC變換器步驟：

④測量DC/DC變換器高壓輸入正極線束

Ω，□正?！醍惓?，故障位置：

測量DC/DC變換器高壓輸入負極線束

Ω，□正?！醍惓?，故障位置：

⑤拆卸高壓控制盒，檢查DC/DC變換器熔斷器：□正?！跞蹟?，故障位置：

3、恢復車輛，檢查故障是否消失：

自我評價組長評價教師評價總分

學習單元2.3車載充電機結構原理與檢修【情境導入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法進行慢充充電，且儀表盤上無充電連接指示燈。經(jīng)過修理工檢查，該車車載充電機故障燈點亮，經(jīng)過檢查車載充電機內部主控板損壞，需要更換車載充電機，你能正確進行車載充電機的檢修嗎?【學習導航】充電機是對新能源汽車動力蓄電池充電的設備。按照是否安裝在車上，充電機因此可分為車載式和固定式。固定式充電機是安裝在充電樁內的大型充電機，主要以大功率和快速充電為主。而車載式充電機安裝在車內，其優(yōu)勢是可以在車庫、住宅等任何地方隨時充電，功率相對較小。本課程主要學習車載充電機的結構及檢修方法。學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修

學習單元2.3車載充電機結構原理與檢修1.能夠正確敘述車載充電機的作用、結構。2.能夠正確檢修車載充電機。3.能夠正確更換車載充電機。4.能夠養(yǎng)成嚴謹細致、認真工作的優(yōu)良品質。學習目標學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修2.3.1車載充電機的結構原理

一、車載充電機的作用車載充電機（簡稱OBC）又稱為交流充電機，安裝在車上的充電機是新能源汽車慢充充電系統(tǒng)的重要組成部分，其可將民用的220V、50Hz的交流電轉換為動力蓄電池所需要的高壓直流電，實現(xiàn)動力蓄電池的電量補充。為能夠實現(xiàn)新能源汽車動力蓄電池安全、可靠、自動地充滿電，充電機依據(jù)整車控制器（VCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，自動調節(jié)充電電流或充電電壓等參數(shù)，從而滿足動力蓄電池的充電需求，以完成充電任務。車載充電機工作不良或損壞會導致車輛不能充電或充電不足等故障。車載充電機主要安裝在整車前機艙內，如圖2-3-1所示為北汽老款EV160車載充電機安裝位置。有些純電動汽車將車載充電機安裝在車輛動力蓄電池附近，如圖2-3-2所示為比亞迪E6車載充電機安裝位置。

圖2-3-1老款EV160前機艙內的車載充電機

圖2-3-2比亞迪E6車載充電機安裝位置2.3.1車載充電機的結構原理

二、車載充電機的結構1、車載充電機外部結構車載充電機上游連接慢充口，下游連接高壓控制盒，同時與整車控制器VCU、電源管理系統(tǒng)BMS等進行通信，為了保持車載充電機中各電子元件不被燒壞，因此外部有直流輸出端子、交流輸入端子、低壓通信端子和散熱片及散熱風扇。車載充電機外部結構，如圖2-3-3所示。

圖2-3-3車載充電機2.3.1車載充電機的結構原理

（1）直流輸出端子該端子接口通過高壓控制盒與動力蓄電池連接的直流輸出接口如圖2-3-4所示。A腳為動力蓄電池電源負極輸出端子，B腳為動力蓄電池電源正極輸出端子。（2）交流輸入端子該端子接口通過高壓線與慢充充電口連接，如圖2-3-5所示。1腳與慢充口的L端（交流相線）相連；2腳與慢充口的N端（交流零線）相連接；3腳與慢充口的PE端（地線）相連接；4腳為空腳；5腳與慢充口的CC端（充電連接確認線）相連接；6腳與慢充口的CP端（控制確認線）相連接。

圖2-3-4直流輸出端子圖2-3-5交流輸入端2.3.1車載充電機的結構原理

（3）車載充電機低壓通信控制端子該端子接口共有16個針腳，如圖2-3-6所示。車載充電機低壓通信控制端各針腳定義分別為：1腳為新能源CAN-L、2腳為新能源CAN-GND、5腳為高壓互鎖輸出（到高壓控制盒低壓插件）、8腳為GND（充電機搭鐵線）、9腳為新能源CAN-H、11腳為CC信號輸出（即CC線與VCU36腳連接，慢充連接確認線）、13腳為高壓互鎖輸入（來至空調壓縮機低壓插件）、15腳為慢充喚醒信號線喚醒電壓為12V、16腳為充電機電源12V。其余各腳預留或未使用。（4）冷卻風扇車載充電機在長時間大電流充電狀況下，車載充電機內的電子元器件會產(chǎn)生大量的熱量，如果散熱不良會導致車載充電機降低充電電流，以免燒壞充電機。因此，為控制車載充電機溫度不至于過高，目前單體式的車載充電機采用風冷方式。集成的車載充電機一般采用水冷方式。2、車載充電機內部結構車載充電機內部主要由主電路、控制電路、線束及標準件三部分組成。

圖2-3-6低壓通信控制端2.3.1車載充電機的結構原理

三、車載充電機電路原理1、車載充電機電壓轉換過程車載充電機在對車輛進行充電時，首先將民用的交流220V電整流成穩(wěn)定的直流電壓；然后通過高頻開關電路將直流電轉換為高頻交流電；再將高頻交流電轉換為合適的交流電壓；最后通過整流得到合適的直流充電電壓。車輛在慢充充電過程中，由于采用高頻電路轉換電壓，不采用傳統(tǒng)的變壓器提升電壓，所以可減小充電機體積、降低重量、提高轉換效率。充電轉換過程，如圖2-3-7所示。

圖2-3-7車載充電機充電轉換示意圖2.3.1車載充電機的結構原理

2、車載充電機電路原理車載充電機要達到上述電壓轉換過程，車載充電機需要兩大部分，主電路和充電機控制電路。充電機控制電路主要是對主電路進行控制、檢測、計量、計算、修正、保護以及與外界網(wǎng)絡通信等功能，是車載充電機的“中樞大腦”。主電路主要作用是將220V交流電轉化為充電所需的直流電電壓，電源部分又分為PFC（有源功率因數(shù)校正電路）和LLC（諧振電路）兩部分，實際上我們可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。電路原理圖如圖2-3-8所示。

圖2-3-8車載充電機電路原理示意圖2.3.1車載充電機的結構原理

圖中，通過EMI濾除電磁干擾波。220V三相交流電通過全橋整流電路整流成直流電。在整流過程中只有在220V交流電壓的正負峰值附近二極管才導通，產(chǎn)生脈沖電流，造成電源功率因數(shù)降低。因此，在整流電路后面加上一個升壓的boost拓撲結構。于是，通過控制PFC開關管的導通使輸入電流能跟蹤輸入電壓的變化。在這個電路中，PFC電感L在開關管導通時儲存能量，在開關管截止時，電感L上感應出右正左負的電壓，將導通時儲存的能量通過升壓二極管對大的濾波電容充電，輸出能量。在此過程中將整流后的直流電壓斬波成交變的高頻電壓。交變的高頻電壓通過LLC電路中的變壓器升壓到合適的充電電壓后通過整流二極管整流成直流電，充入動力蓄電池中。LLC電路通過軟開關技術，可以降低電源的開關損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。四、典型純電動汽車車載充電機車載充電機屬于純電動汽車慢充裝備，目前國內市場上主要由兩種功率大小3.3kW（輸入：AC220V/16A，輸出：DC200~420V/10A）和6.6kW（輸入：AC220V/32A，輸出：DC200~420V/20A）。下面以北汽新能源EV200車載充電機為例，其輸入電壓為AC220V，輸出電壓為DC410V，提供給動力蓄電池充電電流約為7A，根據(jù)動力蓄電池容量30kWh，一般在7~9h充滿電，充電機功率約為3.3kW，電流約為16A。1、主要技術參數(shù)，見表2-3-1所示。2.3.1車載充電機的結構原理

表2-3-1北汽新能源EV200車載充電機主要技術參數(shù)項目參數(shù)輸入?yún)?shù)輸入相數(shù)單相輸入電壓/VAC220±20%輸入電流/A≤6（在額定功率下）頻率/Hz45~65啟動沖擊電流/A≤10軟啟動時間/s3~5輸出參數(shù)輸出功率（額定）/W3360輸出電壓（額定）/VDC240~410輸出電流/A0~7.5穩(wěn)壓精度≤±0.6%負載調整率≤±0.6%輸出電壓紋波（峰值）<1%轉換效率效率≥99%冷卻方式冷卻風冷2、車載充電機的保護功能為了保護車載充電機免受過電流、過電壓損壞，其自身具有以下保護功能：（1）輸入過電壓切斷保護功能。（2）輸入欠電壓報警和切換功能。（3）輸入過電流、欠電流切斷保護功能。（4）直流輸出過電流切斷保護功能。（5）輸出短路切斷保護功能。（6）輸出電極接反保護功能。2.3.1車載充電機的結構原理

在輸入電壓遠遠超過額定電壓時，會燒毀車載充電機。在長時間大電流充電狀態(tài)下，車載充電機會積聚大量的熱量，如果散熱不良會導致車載充電機啟動保護功能，降低充電電流。充電電流過大或溫度過高會導致充電機損壞。車載充電機還具有以下優(yōu)點：（1）根據(jù)動力蓄電池特性設計充電曲線，可以延長動力蓄電池的壽命。（2）使用方便，維護簡單，單獨對電源管理系統(tǒng)BMS進行供電，由電源管理系統(tǒng)BMS控制智能充電，無須人工值守。（3）保護功能齊全，使用范圍廣，具有多重保護功能。（4）整機溫度保護為75℃，當機內溫度高于75℃時，充電機輸出電流減小，高于85℃時，充電機停止輸出。2.3.2車載充電機的檢修

一、車載充電機的故障檢查1、根據(jù)車載充電機指示燈判斷故障車載充電機上有三個指示燈，如圖2-3-9所示，用來顯示充電狀態(tài)。（1）各指示燈功能POWER燈：電源指示燈（綠色），當接通交流電后，電源指示燈點亮。RUN燈：正常工作指示燈（綠色），當充電機接通動力蓄電池進入充電狀態(tài)，充電指示燈點亮。FAULT燈：警告指示燈（紅色），當充電機內部有故障時點亮。（2）顯示充電狀態(tài)充電正常時，POWER燈和RUN燈點亮。當啟動0.5min后仍有POWER燈點亮，可能動力蓄電池無充電請求或已充滿電即沒有對車輛進行充電。當FAULT燈點亮時，則說明充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，沒有對車輛進行充電。當三個燈都不點亮時，檢查充電樁以及充電線束及插接件，沒有對車輛進行充電。

圖2-3-9車載充電機上的指示燈2.3.2車載充電機的檢修

2、故障檢查（1）車載充電機POWER燈不亮，故障燈FAULT不亮首先檢查充電連接是否完好，若連接完好；檢查慢充樁或家用220V插座是否有電，若沒電更換慢充樁或220V插座。在充電電源正常的情況下，檢查充電連接線，若連接線正常，檢查車載充電機低壓供電是否正常。連接好充電線后，用萬用表直流電壓擋測量車載充電機16腳是否有12V電壓，若沒有12V電，檢查車載充電機供電端；若低壓供電正常，斷開充電連接，用萬用表電阻擋測量車載充電機搭鐵是否正常（即8腳與車身搭鐵之間），若搭鐵故障檢查搭鐵端。（2）車載充電機POWER燈點亮，充電指示燈不亮首先檢查動力蓄電池SOC值，檢查動力蓄電池是否有充電需求。若SOC值低，并不能進行充電，檢查充電插座或充電樁搭鐵是否正常，不正常更換充電插座或充電樁；充電電源端搭鐵正常，更換充電線，如仍不能正常充電；檢查慢充口PE端搭鐵是否正常，若搭鐵不量，測量充電口PE端至車載充電機PE導線是否斷路；若搭鐵正常，用萬用表測量慢充口CC端到車載充電機CC端是否導通，若導線斷路更換線束；如果正常，連接好充電槍，用萬用表電壓擋測量VCU慢充喚醒信號電壓是否為12V，若電壓為零，測量車載充電機至VCU之間喚醒線是否斷路，若斷路更換線束；若正常，使用萬用表測量VCU慢充連接確認信號線是否有12V電壓（即VCU36腳電壓），若電壓不正常，測量車載充電機至VCU之間連接確認信號線是否斷路，若斷路更換線束；若慢充連接確認信號正常，檢查慢充口CP端至車載充電機CP端導線是否連接正常，若斷路更換線束；CP端線束正常，檢查VCU、BMS以及動力蓄電池技術狀況。2.3.2車載充電機的檢修

（3）車載充電機FAULT燈點亮若FAULT燈點亮，說明車載充電機自身控制系統(tǒng)故障或車載充電機冷卻系統(tǒng)故障，更換車載充電機。二、車載充電機的更換當車載充電機發(fā)生故障時，需要進行更換，具體更換步驟如下：1、準備工作給車輛安裝三件套；打開前機艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布。2、按照規(guī)范流程進行高壓斷電操作。3、車載充電機拆卸流程（1）依次斷開低壓和高壓線束，如圖2-3-10所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖2-3-11所示。（3）取下DC/DC變換器，如圖2-3-12所示。圖2-3-11拆卸固定螺栓

圖2-3-12取下車載充電機圖2-3-10斷開低壓、高壓線束2.3.2車載充電機的檢修

4、更換新的車載充電機將車載充電機安裝到位后，安裝固定螺栓；安裝高壓線束和低壓線束。5、安裝后檢查（1）安全檢查，檢查各部件安裝是否牢固，高低壓線束安裝是否到位。（2）進行慢充充電，檢查儀表顯示慢充正常，如圖2-3-13所示。（3）拔下充電槍，取下前格柵布、翼子板布以及三件套。

圖2-3-13慢充儀表顯示情景小結

1.新能源汽車車載充電機的結構及原理。2.新能源汽車車載充電機的檢修及安全注意事項。維修工單2.3

任務名稱2.3車載充電機的檢修時間

班級

學生姓名

學生學號

成績

實訓設備

純電動汽車2兩臺、絕緣工具2套、防護用具2套、車間安全防護用具2套、工具車和絕緣工具2套、檢測儀器（絕緣萬用表、放電工裝、電流鉗等）2套。實訓場地

日期

任務描述

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法進行慢充充電，且儀表盤上無充電連接指示燈。你能正確進行車載充電機的檢修嗎?任務目的

能夠準確識別車載充電機外部結構，能夠正確檢修和更換車載充電機。一、車載充電機各指示燈含義二、檢修步驟1、驗證故障現(xiàn)象：車鑰匙位置：□Start□On□Acc□Lock連接充電槍：□能充電□不能充電車輛儀表盤顯示：□顯示充電連接指示燈□不顯示充電連接指示燈充電電壓

V充電電流

A2、故障檢測：（1）檢查車載充電機指示燈□POWER□RUN□FAULT（2）車載充電機低壓控制電路檢測①測量車載充電機低壓供電電壓

V，□正?！醪徽＂跍y量車載充電機搭鐵線

，□正?！醪徽＂蹨y量車載充電器CC端至慢充口CC端導線

Ω，□正?！醪徽＂軠y量車載充電器CP端至慢充口CP端導線

Ω，□正?！醪徽＂轀y量VCU慢充喚醒電壓

V，□正?！醪徽＂逌y量VCU連接確認信號電壓

V，□正?！醪徽?、車載充電機更換（1）車輛高壓斷電流程作業(yè)步驟：

（2）按照流程更換車載充電機作業(yè)步驟：

4、恢復車輛，檢查故障是否消失：

自我評價組長評價教師評價總分

指示燈含義POWER

RUN

FAULT

學習單元2.4充電系統(tǒng)結構原理與檢修【情境導入】

修理工在某新能源汽車4S店工作，一天接了一輛純電動汽車，經(jīng)過詢問以及客戶反映，該車無法慢充充電。經(jīng)過修理工檢查，初步判斷為慢充系統(tǒng)充電槍故障，你正確檢修充電系統(tǒng)故障嗎?【學習導航】新能源汽車的充電過程相當于我們給傳統(tǒng)能源汽車進行加油。但是，新能源汽車的充電系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)能源汽車的燃油加注系統(tǒng)，無論在結構上還是使用過程都有著天壤之別。新能源汽車的充電系統(tǒng)是整車高壓系統(tǒng)的主要部分，由慢充系統(tǒng)、快充系統(tǒng)組成。其高壓部件結構及其工作原理、慢充系統(tǒng)組成及其控制原理、快充系統(tǒng)組成及其控制原理是本課程需要講述的內容。學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修

學習單元2.4充電系統(tǒng)結構原理與檢修1.應知慢充系統(tǒng)的組成及控制原理。2.應知快充系統(tǒng)的組成及控制原理。3.能夠按照標準步驟進行慢充和快充充電。4.能夠正確檢測慢充系統(tǒng)和快充系統(tǒng)。5.能夠養(yǎng)成嚴謹細致、專注負責的工作態(tài)度。學習目標學習情境2新能源汽車充電系統(tǒng)結構原理與檢修2.4.1慢充系統(tǒng)

純電動汽車充電可分為快充電和慢充電，慢充是純電動汽車補充電能最常見的方式，慢充樁將外部的220V交流電通過車載充電機轉化成高壓直流電并充入動力蓄電池，又稱為交流充電。慢充電的特點是充電電流小，充電時間較長。一、慢充系統(tǒng)組成

純電動汽車慢充系統(tǒng)外部設備由充電設備即慢充樁和充電槍組成，如圖2-4-1所示。車上設備由車載充電機、DC/DC變換器、高壓控制盒、動力蓄電池、VCU、慢充口、慢充線束等部件組成，如圖2-4-2所示。通過車載充電機將220V交流電轉換為車輛充電所需的高壓直流電，通過高壓控制盒將高壓直流電輸送給動力蓄電池。在充電過程中，車載充電機、BMS、VCU、慢充樁等部件通過CAN總線進行信息交換。

圖2-4-1慢充樁和充電槍

圖2-4-2車上的慢充設備2.4.1慢充系統(tǒng)

慢充口一般位于車身左后側傳統(tǒng)燃油箱加注口位置。北汽新能源EV200車型慢充口位置就設置在車身左后側傳統(tǒng)燃油箱加注口位置；車載充電機、DC/DC變換器、高壓控制盒位于車輛前機艙，動力蓄電池位于車輛底部。所有高壓電力傳輸線束的高壓線束都是橙色的，通信及控制線束用低壓線束。二、慢充系統(tǒng)部件1、慢充樁慢充充電樁相當于一個交流電電源，充電槍輸出的仍然是正常220V交流電。2、慢充電槍慢充充電槍有多種形式，圖2-4-3所示為純電動汽車隨車充電槍，由交流插頭、控制盒、電纜和充電槍組成。還有兩頭都是充電槍（如圖2-4-1所示）和充電樁自帶充電槍（如圖2-4-4所示）的類型。圖2-4-4自帶充電槍的慢充樁圖2-4-3電動汽車隨車充電槍

2.4.1慢充系統(tǒng)

3、慢充口及慢充線束慢充口及針腳如圖2-4-5所示。圖中接口L和N對應線束上1腳和2腳，是外部輸入的交流電的相線和零線。PE為接地線，車身接地通過PE線與外部電源的接地相連。CP為充電控制確認線，充電樁通過CP信號確認充電槍與車輛的連接狀況并通過CP線接收來自車輛的充電請求信號。CC線為充電連接確認線，車輛通過檢測CC線的RC電阻值來確定充電槍能承受的充電電流限制大小。最下面兩腳為預留針腳。慢充線束如圖2-4-6所示，該線束一端與慢充口連接在一起，另一端與車載充電機交流輸入端相連接。圖中針腳定義為：1腳為交流電源相線L；2腳為交流電源零線N；3腳為車身接地PE；4腳為空腳；5腳為充電連接確認CC；6腳為充電控制確認線CP。

圖2-4-5慢充口及針腳

圖2-4-6慢充線束2.4.1慢充系統(tǒng)

4、車載充電機及其線束端子慢充線束一端連接到車載充電機的交流輸入端，然后通過車載充電機進行濾波整流、斬波變?yōu)楦哳l交流電，通過升壓后再整流成為動力蓄電池所需的高壓直流電，通過車載充電機的直流輸出端輸出。車載充電機的交流輸入端和直流輸出端內容在學習單元2.3中已經(jīng)講述。5、高壓線束總成高壓線束總成即高壓附件線束，如圖2-4-7所示。主要指高壓控制盒連接到車載充電機線束插件、DC/DC變換器線束插件、空調壓縮機線束插件、空調PTC線束插件。

圖2-4-7高壓線束總成2.4.1慢充系統(tǒng)

高壓線束總成接高壓控制盒插件共有11個針腳，如圖2-4-8所示。圖中各針腳定義為：A腳為DC/DC變換器電源正極；B腳為PTC電源正極；C腳為壓縮機電源正極；D腳為PTC-A組負極；E腳為車載充電機直流輸出正極；F腳為車載充電機直流輸出負極；G腳為DC/DC變換器電源負極；H腳為壓縮機電源負極；J腳為PTC-B組負極；L腳為高壓互鎖端子；K腳為空腳。連接到車載充電機直流輸出端插件有4個針腳，如圖2-4-9所示。圖中針腳定義為：A腳為電源負極；B腳為電源正極；中間兩個針腳為高壓互鎖端子。

圖2-4-9高壓線束總成接車載充電機端

圖2-4-8高壓線束總成接高壓控制盒端插件2.4.1慢充系統(tǒng)

6、動力蓄電池高壓電纜動力蓄電池高壓電纜如圖2-4-10所示，是連接高壓控制盒到動力蓄電池之間的高壓電纜。圖中左側插件連接到高壓控制盒端，A腳為電源負極；B腳為電源正極；C、D腳為高壓互鎖端子。右側插件連接到動力蓄電池端，1腳為電源負極；2腳為電源正極；中間兩個針腳為高壓互鎖端子。

圖2-4-10動力蓄電池高壓電纜2.4.1慢充系統(tǒng)

三、慢充系統(tǒng)充電控制策略慢充系統(tǒng)充電控制引導電路圖，如圖2-4-11所示。該引導電路圖中，供電控制裝置安裝在慢充樁內。車輛控制裝置有些純電動車集成在車載充電機內或是集成在VCU中。電阻RC、R4和開關S3安裝在車端的慢充電槍內，如圖2-4-12所示。

圖2-4-11慢充系統(tǒng)控制引導電路圖

圖2-4-12車端慢充槍內的開關2.4.1慢充系統(tǒng)

慢充控制過程如下：1、充電樁與充電槍連接確認檢測點4信號

2、慢充口與充電槍連接確認檢測點3與PE3、確認充電連接裝置完全連接通過圖2-4-11所示，開關S1與供電控制裝置12V電源端連接。充電槍兩端均都與充電樁和充電口連接完成，則接通從供電控制裝置到車身接地電路，電路為供電控制裝置12V→開關S1→R1→二極管D1→R3→接地。此時檢測點1檢測到電壓約為9V，充電樁確認充電連接裝置完全連接。然后車輛控制裝置將開關S1由12V常電端轉換到PWM端連接。PWM端發(fā)出12V的占空比電壓信號，當車輛控制裝置檢測到檢測點2有9V占空比信號時，車輛控制裝置確認充電連接完成。4、車輛充電準備就緒5、慢充樁充電準備就緒6、充電開始7、充電過程檢測8、充電結束2.4.2快充充電系統(tǒng)純電動汽車慢充充電時間較長，一般均在8個小時以上，緊急情況下會影響日常使用，為了滿足人們對純電動汽車快速充電的期望，近年來陸續(xù)推出的快充系統(tǒng)倍受人們歡迎，快充系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)成為大部分純電動汽車的常見配置?？斐湎到y(tǒng)一般充電時間在0.5~1h就能完成基本充滿的目標，所以快充過程中需要采用高電壓、大電流、直接對動力蓄電池快速充電，為此，快充系統(tǒng)比慢充系統(tǒng)設計更要可靠，確保充電過程的高效和安全，快充又稱為直流充電。

一、快充系統(tǒng)的結構純電動汽車快充系統(tǒng)外部設備由充電設備即快充樁和充電槍組成，如圖2-4-13所示。車上設備由高壓控制盒、動力蓄電池、VCU、快充口、快充線束等部件組成，如圖2-4-14所示。純電動汽車快充系統(tǒng)的結構相對于慢充系統(tǒng)更為簡單，整個車載系統(tǒng)沒有變壓和其他控制設備，外部電源直接將充電所需的高壓直流電通過充電接口與高壓控制盒送入動力蓄電池，充電過程的通信和連接檢測等由快充樁與電源管理系統(tǒng)等控制系統(tǒng)共同完成。

圖2-4-13快充樁和快充槍

圖2-4-14車上快充設備2.4.2快充充電系統(tǒng)

二、快充系統(tǒng)部件1、快充樁快速充電樁與慢充樁的不同在于快速充電樁代替了車載充電機的作用。由于快充充電功率大，對應的元器件體積與價格都會加大，配備在車上會造成成本大幅上升并且整車布置困難。由于快充充電時間短，設備周轉率較高，目前，快充充電樁集成了充電機的作用，直接將高壓直流電通過快充接口連接到車輛。2、快充槍快充系統(tǒng)由于充電電流大，所以充電槍與快充口連接阻值必須要小，而且要求連接可靠，防止出現(xiàn)拔槍斷電拉弧等現(xiàn)象，因此快充槍一端通過高壓電纜與快充樁直接連接，與快充口連接的槍內設置電子鎖，如圖2-4-15所示。

圖2-4-15快充槍內電子鎖2.4.2快充充電系統(tǒng)

3、快充口及快充線束如圖2-4-16所示為快充口結構。從圖可以看出，快充口有9個針腳，其相關定義為：1腳為S-充電通信CAN-L，2腳為CC2充電連接確認，3腳為S+充電通信CAN-H，4腳為CC1充電連接確認，5腳為DC-直流電源負，6腳為DC+直流電源正，7腳為A-低壓輔助電源負極，8腳為PE車身接地，9腳為A+低壓輔助電源正極?？斐浣涌谥?，DC+、DC-通過高壓控制盒后與動力蓄電池高壓正、負極母線相連，CC1為充電樁的充電連接確認信號，CC2連接VCU為快充口連接確認信號，A+、A-為12V低壓輔助電源，S+、S-為快充CAN信號線?？斐渚€束如圖2-4-17所示。

圖2-4-16快充口針腳

圖2-4-17快充線束2.4.2快充充電系統(tǒng)三、快充系統(tǒng)充電控制策略1、快充系統(tǒng)充電控制過程快充系統(tǒng)充電控制引導電路圖，如圖2-4-18所示。

圖2-4-18快充系統(tǒng)充電控制引導電路圖2.4.2快充充電系統(tǒng)

該引導電路圖中的輔助電源和非車載充電機控制器集成在快充樁內。電阻R2、R3和開關S安裝在快充槍內，開關S為常閉開關。電阻R4安裝在車輛快充口內。車輛控制器大部分車型為VCU有些車型將其集成在電源管理系統(tǒng)中，可以控制開關K5、K6的通斷。開關K5、K6一般安裝在高壓控制盒內。電阻R1、R2、R3、R4、R5的電阻值為1000Ω。在快充操作時，一旦快充槍與車輛快充口連接后，則車輛的總體設計方案使車輛處于不可行駛狀態(tài)。（1）車輛快充口連接確認非車載充電機控制器檢測檢測點1的電壓值。當快充槍未接入時，快充槍上的開關S處于閉合狀態(tài)，檢測點1的電壓為6V?？斐錁屔系拈_關S被壓開時該點電壓為12V。接入快充槍而開關S仍斷開時檢測點1的電壓為6V，開關S回彈閉合后，檢測點1的電壓為4V。此時快充樁確認充電槍完全接入車輛快充口，隨即非車載充電機控制器控制K3、K4開關閉合，快充樁內的低壓輔助電源開始通過K3、K4給車輛控制器進行供電。車輛控制器通過檢測檢測點2電壓判斷車輛與充電槍的連接情況。當快充槍未接入時該點電壓為12V，快充槍連接完成后，該點電壓變?yōu)?V。此時，車輛控制器確認快充槍與快充口連接完成。非車載充電機控制裝置控制電子鎖鎖定充電槍使其不能從快充口處斷開。2.4.2快充充電系統(tǒng)

（2）非車載充電機控制器自檢車輛快充口連接完成后，非車載充電機控制器控制開關K1、K2閉合，非車載充電機控制器通過IMD（絕緣表）對樁內到高壓控制盒處的DC+、DC-兩根充電電纜進行對地絕緣檢測。自檢通過后斷開K1、K2，然后通過泄放電路將DC+、DC-上的殘余電釋放掉。（3）充電開始車輛端由車輛控制器控制開關K5、K6閉合，非車載充電機控制器檢測到動力蓄電池電壓正常后，控制開關K0、K1、K2閉合，使直流供電回路導通，開始對動力蓄電池進行充電。（4）充電過程檢測在充電過程中，車輛控制裝置向非車載充電機控制裝置，實時發(fā)送動力蓄電池充電需求參數(shù)。非車載充電機控制裝置相應調整充電電壓和充電電流，并相互發(fā)送各自的狀態(tài)信息（充電樁輸出電壓電流、動力蓄電池電壓、電流、SOC值等）。（5）充電結束正常條件下的充電結束分兩種情況。一種是車輛達到充電結束條件，如電池已充滿。另一種是充電樁達到了充電結束條件，如操作人員進行了充電結束刷卡。車輛控制裝置開始周期發(fā)送電池管理系統(tǒng)終止充電報文，并斷開開關K5和K6。非車載充電機控制器則周期發(fā)送充電機終止充電報文，并控制充電機停止充電，在確認充電電流小于5A后斷開開關K0、K1和K2，將充電機的輸出電壓投入泄放電路避免對操作人員造成電擊傷害，最后斷開開關K3和K4，解鎖電子鎖，拔出充電槍，完成充電。2.4.2快充充電系統(tǒng)

2、快充喚醒快充喚醒是為了配合快充完成，車輛其他相關系統(tǒng)從原來的休眠狀態(tài)轉入充電狀態(tài)。相應的喚醒過程為，快充槍與車身快充口連接完成后，快充樁低壓開關K3和K4閉合，12V低壓輔助電源輸入VCU、RMS和儀表，喚醒各部件并通電工作，為車與充電樁的握手對話做準備。同時VCU輸出BMS喚醒信號，BMS進入充電準備狀態(tài)；VCU輸出快充使能信號給DC/DC變換器，使其進入工作狀態(tài)，保障充電中所需要的輔助電能；VCU輸出快充喚醒信號，保障充電樁和車握手時的數(shù)據(jù)通信，也保障充電過程中充電樁和車數(shù)據(jù)通信。如圖2-4-19所示，為北汽新能源EV200純電動汽車喚醒控制圖。

圖2-4-19北汽新能源EV200純電動汽車快充喚醒信號控制圖2.4.2快充充電系統(tǒng)

3、快充CAN網(wǎng)絡通信快充控制過程中，充電樁內的非車載充電機控制器與車輛控制器之間的數(shù)據(jù)交換是通過CAN總線系統(tǒng)進行通信。北汽新能源純電動汽車快充系統(tǒng)的CAN總線系統(tǒng)稱為快充CAN?？斐銫AN電路由RMS數(shù)據(jù)采集終端、BMS電源管理系統(tǒng)、直流充電樁和診斷接口組成，如圖2-4-20所示。在快充時完成三個部件的數(shù)據(jù)傳輸，RMS數(shù)據(jù)采集終端只提供檢測數(shù)據(jù)。

圖2-4-20快充CAN電路的組成

快充的整個過程中，充電樁與車輛不斷交換信息，在完成連接確認后，充電槍與車通過快充CAN進行握手通信，快充樁主要完成BMS、車輛識別、動力蓄電池充電參數(shù)和充電需求等信息的采集，車輛端主要是完成充電機辨別、充電機最大輸出能力等信息的采集，滿足雙方協(xié)議后，充電樁開始輸送電量，車上動力蓄電池接受充電。在進入充電狀態(tài)時車輛端仍然需要向快充樁傳輸允許充電電流、電池溫度、SOC值、絕緣狀況、連接狀況、充電終止等信息，快充樁向車輛端傳輸輸出的最大電流、電壓、充電終止等信息。以上這些重要信息出現(xiàn)問題時，充電樁和快充樁都可以終止充電并向對方發(fā)送信息，保護動力蓄電池和整車不受損壞，保障充電過程快速和安全。2.4.3充電系統(tǒng)的檢修

一、慢充檢查1、充電線及充電槍檢查（1）檢查充電線外觀有無裂紋、破損等情況。（2）檢查充電槍有無裂紋，破損等情況。（3）使用萬用表測量車端充電槍CC與PE之間的電阻值，若電阻值不在國標電阻范圍，則充電槍內RC電阻、線路或開關出現(xiàn)故障，如圖2-4-21所示。然后按下慢充槍開關，舊國標充電槍萬用表應顯示為無窮大，新國標萬用表顯示電阻為RC電阻值+R4電阻值（2740Ω）；閉合開關后，恢復正常電阻值，否則充電插頭開關損壞。（4）將充電線一端與慢充樁或電源端連接完成后，使用萬用表測量車端充電槍CP與PE之間的電壓，應為12V左右，否則充電線內CP或PE線路故障，如圖2-4-22所示。

圖2-4-21測量車端充電槍RC電阻

圖2-4-22測量車端充電槍CP與PE之間的電壓2.4.3充電系統(tǒng)的檢修

2、慢充口檢查（1）檢查慢充口是否有裂紋、破損等情況。（2）用萬用表測量慢充口CC與CP之間的電壓，電壓應為低壓蓄電池電壓，否則CC端供電不正常，檢查慢充口CC端電源供電線路是否有故障，如圖2-4-23所示。注意：在車鑰匙處于LOCK擋位時，電壓