《新能源汽車動力電池及充電管理》課件-任務(wù)12 交流充電系統(tǒng)

任務(wù)12

交流充電系統(tǒng)目錄CONTENTS交流充電系統(tǒng)故障檢修1隨車充電槍充電故障檢修2交流充電樁故障檢修3情景導(dǎo)入一輛純電動汽車最近使用隨車便捷式充電盒進(jìn)行交流充電，插槍發(fā)現(xiàn)報警無法充電，你能幫解決此類故障嗎？教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)掌握交流充電系統(tǒng)診斷及檢修；掌握隨車充電槍充電故障診斷及檢修。能力目標(biāo)能正確診斷和檢修交流充電系統(tǒng)故障；能正確診斷和檢修隨車充電槍充電故障。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)獨立思考、多角度、辯證地分析問題習(xí)慣；培養(yǎng)大膽嘗試，積極尋求有效的解決問題的能力和韌性。12.1

交流充電系統(tǒng)故障檢修01新能源汽車充電模式充電模式：連接電動汽車到電網(wǎng)(電源)給電動汽車供電的方法。模式1：將電動汽車連接到交流電網(wǎng)(電源)時,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。模式2：將電動汽車連接到交流電網(wǎng)(電源)時,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,并且在充電連接時使用了纜上控制與保護(hù)裝置(IC-CPD)。模式3：將電動汽車連接到交流電網(wǎng)(電源)時,使用了專用供電設(shè)備,將電動汽車與交流電網(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。模式4：將電動汽車連接到交流電網(wǎng)或直流電網(wǎng)時,使用了帶控制導(dǎo)引功能的直流供電設(shè)備。注:模式2、模式3、模式4應(yīng)具備控制導(dǎo)引功能。01新能源汽車充電模式新能源汽車充電連接方式：使用電纜和連接器將電動汽車接入電網(wǎng)(電源)的方法。連接方式1：將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時,使用和電動汽車永久連接在一起的充電電纜和供電插頭。注:電纜組件是車輛的一部分。中國不允許使用模式1的充電方式對電動汽車進(jìn)行充電。01新能源汽車充電模式新能源汽車充電連接方式2連接方式2：將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時,使用帶有車輛插頭和供電插頭的獨立的活動電纜組件。注:可拆卸電纜組件不是車輛或者充電設(shè)備的一部分。如：家用便攜式交流充電盒01新能源汽車充電模式新能源汽車充電連接方式3注:電纜組件是充電設(shè)備的一部分。充電樁單相交流充電充電樁需要針對每個輸出端口進(jìn)行獨立保護(hù)設(shè)計。明確單相供電最大電流為32A，采用三相充電設(shè)計時，明確采用連接方式3（即樁帶線）。02交流慢充系統(tǒng)認(rèn)知電動汽車慢速充電系統(tǒng)主要由供電設(shè)備（交流充電樁或家用交流電源）、充電槍、慢充充電接口、車載充電機、高壓線束、高壓控制盒、動力電池、整車控制器（VCU）和低壓控制線束等部件組成。供電設(shè)備慢充口慢充線束車載充電機高壓控制盒動力電池03交流慢充系統(tǒng)原理圖電動汽車慢速充電原理系統(tǒng)04交流慢充系統(tǒng)充電過程

交流充電樁或家用16A供電插座提供的交流電經(jīng)過車載充電機的整流、濾波、升壓，轉(zhuǎn)換為高壓直流電，通過高壓控制盒連接到動力蓄電池。慢速充電系統(tǒng)工作過程如圖所示。（1）交流供電。將充電槍連接到交流充電樁或家用16A供電插座，充電樁經(jīng)充電槍向電動汽車輸入交流電。（3）檢測充電需求。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）檢測動力蓄電池是否需要充電，并計算所需充電電流。（2）充電喚醒。充電槍通過CC充電連接確認(rèn)后，車載充電機向整車控制器（VCU）、蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)出連接確認(rèn)信號和充電喚醒信號，整車控制器（VCU）喚醒儀表顯示連接狀態(tài)。04交流慢充系統(tǒng)充電過程（5）充電過程。車載充電機將外部設(shè)備提供的220V交流電整流為高壓直流電儲存到動力蓄電池。（4）發(fā)送充電指令。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）向車載充電機發(fā)送充電指令，動力蓄電池管理模塊控制動力蓄電池正、負(fù)繼電器閉合，開始進(jìn)行充電。（6）停止充電。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）檢測到充電完成后，給車載充電機發(fā)送指令，車載充電機停止工作，蓄電池正、負(fù)繼電器斷開，充電結(jié)束。05充電故障診斷視頻：充電指示燈常亮故障的診斷（見mooc任務(wù)4-3）05充電故障診斷視頻：交流充電信號CP線路故障診斷（見mooc任務(wù)4-3）05充電故障診斷視頻：交流充電接觸器控制線路故障診斷（見mooc任務(wù)4-3）12.1.13.3kW車載充電機元件、原理的認(rèn)知與檢修

013.3kW充電機的內(nèi)部部件諧波污染處理電路PE保護(hù)地線ACLACNPTC熱敏電阻熔斷器013.3kW充電機的內(nèi)部部件用三極管做整流的應(yīng)用功率變壓器逆變用場效應(yīng)管整流橋023.3kW充電機的工作原理1.交流電L、N先經(jīng)防諧波洖染電路；2.經(jīng)同步整流電路（下橋兩個MOS管、D3和D4)，整流電流給電解電容器充電，電容形成儲能；3.四個IGBT組成的逆變橋與Lr、變壓器初級線圈、Cr形成LLC大功率逆變電路；4.次級線圈經(jīng)四個二極管整流后，經(jīng)末級電解電容儲能（也稱濾波）緩沖后給動力電池充電。033.3kW充電機的檢修案例1.交流保險絲熔斷：下游有短路或超載。2.PTC熱敏電阻熔斷：原因是上游的電網(wǎng)電源不穩(wěn)定或PTC時間過長，性能下降。043.3kW車載充電機元件、原理的認(rèn)知與檢修

視頻：3.3kW車載充電機元件、原理的認(rèn)知與檢修（見mooc任務(wù)4-3）12.1.26.6kW車載充電機VTOG功能的認(rèn)知與檢修

01紅旗6.6kW充電機的內(nèi)部部件直流輸出低壓控制L、N、PE線諧波控制冷卻管路充電機控制器干擾控制01紅旗6.6kW充電機的內(nèi)部部件電解電容器減振高頻濾波用電感功率變壓器外接振蕩電容器Cr01紅旗6.6kW充電機的內(nèi)部部件驅(qū)動用變壓器驅(qū)動芯片電解電容器電力場效應(yīng)管026.6kW充電機的工作原理026.6kW充電機的工作原理6.6kW充電機=3.3kW單向充電機+并聯(lián)3.3kW雙向充電機。1.

3.3kW單向充電機(1)交流電L、N先經(jīng)防諧波洖染電路；(2)經(jīng)同步整流電路（下橋兩個MOS管、D3和D4)，整流電流給電解電容器充電，電容形成儲能；(3)四個IGBT組成的逆變橋與Lr、變壓器初級線圈、Cr形成LLC大功率逆變電路；(4)次級線圈經(jīng)四個二極管整流后，經(jīng)末級電解電容儲能（也稱濾波）緩沖后給動力電池充電。026.6kW充電機的工作原理2.

3.3kW雙向充電機(1)交流電L、N先經(jīng)防諧波洖染電路；(2)經(jīng)左側(cè)四個IGBT組成的同步整流電路，整流電流給電解電容器充電，電容形成儲能；(3)中間四個IGBT組成的逆變橋與Lr、變壓器初級線圈、Cr形成LLC大功率逆變電路；(4)右側(cè)四個IGBT組成同步整流，次級線圈Lr、變壓器次級線圈、Cr形成LLC大功率逆變電路，整流后經(jīng)末級電解電容儲能（也稱濾波）緩沖后給動力電池充電。0286.6kW充電機的工作原理(5)當(dāng)按下儀表臺放電開關(guān)（DISCHARGE)時，或在充電口插上專用放電插座時；(6)電池電能經(jīng)右側(cè)四個IGBT組成的逆變電路向左輸出到次級線圈Lr、變壓器次級線圈、Cr形成LLC大功率逆變電路；(7)中間四個IGBT組成同步整流電路。(8)左側(cè)四個IGBT組成逆變電路，輸出220V50Hz交流電。031.交流保險絲熔斷：下游有短路或超載。2.PTC熱敏電阻熔斷：PTC時間過長，性能下降；3.電力場效應(yīng)管損壞；4.電力場效應(yīng)管驅(qū)動電路損壞6.6kW充電機的檢修案例046.6kw車載充電機VTOG功能的認(rèn)知與檢修視頻：6.6kw車載充電機VTOG功能的認(rèn)知與檢修（見mooc任務(wù)4-3）12.1.3充電時間過長的原因與檢查01不充電的原因不充電或充電時間過長的原因分析（1）電池管理系統(tǒng)檢測到電池?fù)p壞；（2）電池管理系統(tǒng)與充電機通訊故障；（3）充電控制器的供電或搭鐵故障；（4）車載充電機故損壞；（5）充電槍及座有故障；01充電時間過長的原因不充電或充電時間過長的原因分析（1）冷卻系統(tǒng)冷卻液不足；（2）電動冷卻液泵損壞；（3）電動冷卻泵繼電器損壞；（4）散熱器風(fēng)扇電路故障；（5）線路故障；02若是不充電故障，則按以下順序排除故障：

（1）電池、電池管理系統(tǒng)及高壓配電箱故障排除，特別是電池老化，要更換電池。對長期行駛的電動汽車，初次出現(xiàn)的電芯老化偶爾能充電，在接下來的充電、行駛、充電中可能故障會消除；

（2）充電槍故障，比如充電槍和充電座間隙增加，充電時過熱，這時應(yīng)更換新的充電槍和充電座；

（3）電池管理系統(tǒng)（BMS)線路、車載充電機（OBC)線路、輔助控制模塊（ACM）線路及控制單元本身故障。不充電的故障檢查03

若是充電時間長，則重點在冷卻系統(tǒng)查找故障。例如可通過摸一下充電機殼體是否過熱，看一下電子風(fēng)扇電機是否轉(zhuǎn)動。若電子風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)動，則進(jìn)行如下檢查：充電時間過長的檢查（1）冷卻液在儲液罐內(nèi)的高度（見圖），不足補加到正常高度范圍；03充電時間過長的檢查（2）用聽診器聽水泵是否轉(zhuǎn)動，并聽泵內(nèi)是否有氣體“打嗝”的聲音（見圖），若有氣體“打嗝”的聲音則需要對管路進(jìn)行排氣。04充電故障診斷視頻：充電時間過長的原因與檢查（見mooc任務(wù)4-3）任務(wù)小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)車載充電機安裝在汽車固定位置，車載充電機除了要提供充電功能外，還應(yīng)滿足小型化、輕量化、高可靠性、高效率的要求。課后作業(yè)：簡述車載充電機工作原理？12.2

隨車充電槍充電故障檢修12.2.11.6kW充電槍的原理認(rèn)知01這種帶有功能盒的隨車供電槍，結(jié)構(gòu)組成如圖所示，CP（引導(dǎo)）有自動斷電功能。找到插頭、功能盒、充電槍位置。帶有功能盒的隨車供電槍外形02

K1和K2為繼電器，當(dāng)沒有漏電情況發(fā)生時或CP控制引導(dǎo)信號顯示車上電池箱電池?zé)o故障時，K1和K2繼電器開關(guān)閉合。帶功能盒的隨車供電槍的工作原理L=Line火線； S1=Switch1功能盒中的電子開關(guān)。N=Neutral零線； S2=Switch2電池管理系統(tǒng)中的電 子開關(guān)；PE=ProtectionEarth保護(hù)地； S3=Switch3槍中機械的微動開關(guān)；帶功能盒的隨車供電槍02帶功能盒的隨車供電槍的工作原理（1）上圖檢測點3用于車輛控制裝置檢測車輛外部是否插入了充電槍供電槍插入后，車輛控制裝置（電池管理控制單元）從CC（充電連接確認(rèn)）輸出12V，RC電阻是表征槍充電功率的，車上電池管理系統(tǒng)根據(jù)RC電阻的大小確定發(fā)給車載充電機的最大電流，例如8A。供電槍內(nèi)部有按壓開關(guān)S3，R4電阻可以檢測線路是否有通斷。電流最終經(jīng)PE線回到車身從而回到電池管理控制單元。02帶功能盒的隨車供電槍的工作原理（2）上圖檢測點1用于給功能盒內(nèi)部的供電控制裝置提供反饋信號，S1為電子開關(guān)，是CP（控制導(dǎo)引信號）的電流流出端。（3）上圖檢測點2用于給車輛控制裝置提供反饋信號，S2為電子開關(guān)，當(dāng)需要實現(xiàn)停止供電時，正常充電時S3電子開關(guān)閉合，電池管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)充電異常時將S3電子開關(guān)斷開，檢測點1信號發(fā)生變化，控制供電控制裝置將K1和K2斷開，停止供電。02（4）漏電檢測這里的漏電檢測就漏電保護(hù)開關(guān)，原理是檢測火線和零線的電流和為0，若不為零，說明有漏電存在，超過30mA，則漏電保護(hù)開關(guān)斷開。帶功能盒的隨車供電槍的工作原理031.6kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修視頻：1.6kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修（見mooc任務(wù)4-3）12.2.23.3kW充電槍的原理認(rèn)知01“交流充電樁”準(zhǔn)確的名字應(yīng)稱為“公共場合的交流供電安全樁”。是一種在公共場合提供安全供電的一個設(shè)備。車主花錢自己裝的功率多為3.3kW，即最大電流為16A。3.3kW交流供電樁的外形請找到交流供電樁、充電槍位置02

K1和K2為繼電器，當(dāng)沒有漏電情況發(fā)生時或CP控制引導(dǎo)信號顯示車上電池箱電池?zé)o故障時，K1和K2繼電器開關(guān)閉合。充電樁的工作原理L=Line火線； S1=Switch1功能盒中的電子開關(guān)。N=Neutral零線； S2=Switch2電池管理系統(tǒng)中的電 子開關(guān)；PE=ProtectionEarth保護(hù)地； S3=Switch3槍中機械的微動開關(guān)；不需要車主帶雙頭槍充電樁的工作原理0201020304（1）檢測點3用于車輛控制裝置檢測車輛外部是否插入了充電槍：供電槍插入后，車輛控制裝置（電池管理控制單元）從CC（充電連接確認(rèn)）輸出12V，RC電阻是表征槍充電功率的，車上電池管理系統(tǒng)根據(jù)RC電阻的大小確定發(fā)給車載充電機的最大電流，例如32A。供電槍內(nèi)部有按壓開關(guān)S3，R4電阻可以檢測線路是否有通斷。電流最終經(jīng)PE線回到車身從而回到電池管理控制單元。（2）檢測點1用于給功能盒內(nèi)部的供電控制裝置提供反饋信號，S1為電子開關(guān)，是CP（控制導(dǎo)引信號）的電流流出端。（3）檢測點2用于給車輛控制裝置提供反饋信號，S2為電子開關(guān)，當(dāng)需要實現(xiàn)停止供電時，正常充電時S3電子開關(guān)閉合，電池管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)充電異常時將S3電子開關(guān)斷開，檢測點1信號發(fā)生變化，控制供電控制裝置將K1和K2斷開，停止供電。（4）漏電檢測：這里的漏電檢測就漏電保護(hù)開關(guān)，原理是檢測火線和零線的電流和為0，若不為零，說明有漏電存在，超過30mA，則漏電保護(hù)開關(guān)斷開。033.3kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修視頻：3.3kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修（見mooc任務(wù)4-3）12.2.36.6kW充電槍的原理認(rèn)知01“交流充電樁”準(zhǔn)確的名字應(yīng)稱為“公共場合的交流供電安全樁”。是一種在公共場合提供安全供電的一個設(shè)備。能找到交流供電樁、充電槍位置。6.6kW交流充電樁的外形不需要車主帶雙頭槍需要車主帶雙頭槍02K1和K2為繼電器，當(dāng)沒有漏電情況發(fā)生時或CP控制引導(dǎo)信號顯示車上電池箱電池?zé)o故障時，K1和K2繼電器開關(guān)閉合。充電樁的工作原理L=Line火線； S1=Switch1功能盒中的電子開關(guān)。N=Neutral零線； S2=Switch2電池管理系統(tǒng)中的電 子開關(guān)；PE=ProtectionEarth保護(hù)地； S3=Switch3槍中機械的微動開關(guān)；不需要車主帶雙頭槍02充電樁增加CC檢測雙頭槍，兩槍頭不能反用。充電樁的工作原理需要車主帶雙頭槍（4）漏電檢測這里的漏電檢測就漏電保護(hù)開關(guān)，原理是檢測火線和零線的電流和為0，若不為零，說明有漏電存在，超過30mA，則漏電保護(hù)開關(guān)斷開。02充電樁的工作原理4123（3）檢測點2用于給車輛控制裝置提供反饋信號，S2為電子開關(guān)，當(dāng)需要實現(xiàn)停止供電時，正常充電時S3電子開關(guān)閉合，電池管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)充電異常時將S3電子開關(guān)斷開，檢測點1信號發(fā)生變化，控制供電控制裝置將K1和K2斷開，停止供電。（1）檢測點3用于車輛控制裝置檢測車輛外部是否插入了充電槍供電槍插入后，車輛控制裝置（電池管理控制單元）從CC（充電連接確認(rèn)）輸出12V，RC電阻是表征槍充電功率的，車上電池管理系統(tǒng)根據(jù)RC電阻的大小確定發(fā)給車載充電機的最大電流，例如32A。供電槍內(nèi)部有按壓開關(guān)S3，R4電阻可以檢測線路是否有通斷。電流最終經(jīng)PE線回到車身從而回到電池管理控制單元。（2）檢測點1用于給功能盒內(nèi)部的供電控制裝置提供反饋信號，S1為電子開關(guān)，是CP（控制導(dǎo)引信號）的電流流出端。036.6kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修視頻：6.6kw充電槍的原理認(rèn)知與檢修（見mooc任務(wù)4-3）12.3交流充電樁故障檢修01交流充電樁是給電動汽?提供交流電源的充電裝置。其基本組成包括樁體、電?模塊、計量模塊等。其中，樁體包括外殼和?機交互界?，電?模塊包括接觸器、控制引導(dǎo)電路、充電插座、電纜轉(zhuǎn)接端?排、安全防護(hù)裝置等。交流充電樁結(jié)構(gòu)02主回路輸入斷路器具備過載、短路和漏電保護(hù)功能;交流接觸器控制電源的通斷;連接器提供與電動汽車連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。二次回路提供"啟?！笨刂婆c"急停”操作;信號燈提供"侍機"、"充電"與"充滿”狀態(tài)指示;交流智能電能表進(jìn)行交流充電計量;人機交互設(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮鳌＝涣鞒潆姌豆ぷ髟?2交流充電樁整體工作流程:a.合上充電樁的空氣開關(guān)；b.把充電槍連接到汽車充電口,經(jīng)CC確認(rèn)插槍后，CP把插槍信號傳給主控板；c.主控板檢測到充電樁的指