《新能源汽車(chē)動(dòng)力電池及充電管理》課件-任務(wù)13  直流充電系統(tǒng)

任務(wù)13

直流充電系統(tǒng)目錄CONTENTS直流充電系統(tǒng)故障檢修1直流充電樁故障檢修2情景導(dǎo)入一輛純電汽車(chē)在直流快充過(guò)程中，大概充電時(shí)間為6分鐘左右，充電出現(xiàn)跳槍?zhuān)俅尾鍢屢褵o(wú)法正常充電，車(chē)輛儀表顯示快充系統(tǒng)故障。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握直流充電系統(tǒng)故障診斷及檢修；掌握直流充電樁故障診斷與檢修。能力目標(biāo)能正確診斷和檢修直流充電系統(tǒng)故障；能正確診斷和檢修直流充電樁故障。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)愛(ài)崗敬業(yè)、高品質(zhì)服務(wù)的職業(yè)道德；培養(yǎng)積極的勞動(dòng)態(tài)度和良好的勞動(dòng)習(xí)慣。13.1直流充電系統(tǒng)故障檢修011.請(qǐng)同學(xué)找到直流充電模塊在充電樁示意圖中的位置；2.找到直流充電模塊對(duì)應(yīng)的黃線、綠線、紅線（分別對(duì)應(yīng)為L(zhǎng)1、L2、L3）；3.找到黃綠線：對(duì)應(yīng)保護(hù)地PE，PE接充電樁的外殼；4.直流充電模塊上是否接有藍(lán)線？（提示：藍(lán)線對(duì)應(yīng)零線N）5.直流充電模塊的正、負(fù)兩輸出線是什么顏色？

在直流充電模塊主電路接線無(wú)脫開(kāi)，低壓線束供電和通訊正常時(shí)，直流充電模塊的正常運(yùn)行指示燈會(huì)點(diǎn)亮。大型電動(dòng)汽車(chē)直流充電樁02更換直流充電模塊故障燈是直流充電模塊是否有故障的一個(gè)指示；告警燈即警告燈，代表現(xiàn)在有沒(méi)有正常運(yùn)行，不代表一定有故障。02更換直流充電模塊具體操作：

在斷電的情況下，拔出有故障的直流充電模塊，插入新的直流充電模塊，拔動(dòng)拔碼開(kāi)關(guān)地址，圖中地址碼按原直流充電模塊的地址碼，本圖中地址碼為“2”。（注：圖中拔碼開(kāi)關(guān)分別代表1、2、4、8、16，可表示0至31共32個(gè)地址）。02更換直流充電模塊小思考：

若想表示地址為03，就拔動(dòng)1、2兩個(gè)拔碼開(kāi)關(guān)。那么如果想表示地址為5，應(yīng)該如何拔動(dòng)拔碼開(kāi)關(guān)？任務(wù)小結(jié)本節(jié)學(xué)習(xí)大型電動(dòng)汽車(chē)直流充電樁工作原理，大功率直流充電樁是多個(gè)小功率（比如6.6kW）直流充電模塊并聯(lián)的結(jié)果，若某個(gè)直流充電模塊發(fā)生損壞將立即會(huì)降低電流輸出能力，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行更換或修理。課后作業(yè)：如果一個(gè)直流充電樁要實(shí)現(xiàn)32kw的充電功率，應(yīng)插入多少個(gè)6.6kw的直流充電模塊？13.2

直流充電樁故障檢修13.2.1充電站的組成及功能01電動(dòng)汽車(chē)充電站的組成

充電站一般包括站內(nèi)建筑、站內(nèi)外行車(chē)道、充電區(qū)、臨時(shí)停車(chē)區(qū)及供配電設(shè)施等，根據(jù)充電站的規(guī)模不同略有差異，充電站的站內(nèi)外道路應(yīng)在總圖布置時(shí)充分考慮。02電動(dòng)汽車(chē)充電站的分類(lèi)

電動(dòng)汽車(chē)充電站采用的規(guī)劃模式可以因地制宜:如對(duì)滿足運(yùn)營(yíng)要求的示范區(qū)用車(chē)，以及可利用固定停車(chē)場(chǎng)在夜間停運(yùn)時(shí)段進(jìn)行充電的集團(tuán)車(chē)隊(duì)和社會(huì)車(chē)輛，可采用依地區(qū)“集中式、大規(guī)?！钡牟键c(diǎn)原則；對(duì)微型車(chē)輛可采用“分散式、小規(guī)?！钡牟键c(diǎn)原則。目前，電動(dòng)汽車(chē)電池能量密度低，續(xù)駛里程有限，因此，電動(dòng)汽車(chē)充電站規(guī)模宜綜合考慮電動(dòng)汽車(chē)充電需求、車(chē)輛的日均行駛里程和單位里程能耗水平等因素，以及開(kāi)展相應(yīng)的商業(yè)活動(dòng)等要求。02

電動(dòng)汽車(chē)充電站規(guī)模的不同，相應(yīng)的配套設(shè)施差異很大，為更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作，本規(guī)范將電動(dòng)汽車(chē)充電站規(guī)模劃分為大型、中型和小型三類(lèi)：電動(dòng)汽車(chē)充電站的分類(lèi)1.大型充電站是指配電容量大于等于500kVA，具備為各類(lèi)乘用車(chē)、商用車(chē)充電的能力，且充電設(shè)備數(shù)量不少于10臺(tái)；2.中型充電站是指配電容量大于等于100kVA，小于500kVA，且充電設(shè)備數(shù)量不少于3臺(tái)；3.小型充電站是指配電容量小于100kVA，且充電設(shè)備數(shù)量不少于3臺(tái)。03電動(dòng)汽車(chē)充電站的供能主電路電網(wǎng)—大型變壓器—交流配電柜—交流配電箱—220V—交流充電樁；電網(wǎng)—大型變壓器—交流配電柜—交流配電箱—380V—交流充電樁；電網(wǎng)—大型變壓器—交流配電柜—交流配電箱—380V—直流充電樁；04數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng)：即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的分散控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem)與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。04數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)

充電站數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）主要完成采集、處理、存儲(chǔ)來(lái)自交、直流充電機(jī)及配電系統(tǒng)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，提供圖形化人機(jī)界面及語(yǔ)音報(bào)警功能，完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)及下發(fā)控制命令，用以監(jiān)控充電機(jī)及配電系統(tǒng)的運(yùn)行。除配電站監(jiān)控SCADA功能外，還提供針對(duì)充電站的諸如智能負(fù)荷調(diào)控等高級(jí)應(yīng)用功能，為充電站安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供保障手段。04數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)主要由以下部分組成：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端單元(RTU)、可編程邏輯控制器(PLC)、通信基礎(chǔ)設(shè)施、人機(jī)界面(HMI)。04數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)

通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶、服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。

客戶用于人機(jī)交互，如用文字、動(dòng)畫(huà)顯示現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)、閥門(mén)進(jìn)行操作。還有一種"超遠(yuǎn)程客戶"，它可以通過(guò)Web發(fā)布在Internet上進(jìn)行監(jiān)控。

服務(wù)器與硬件設(shè)備通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。硬件設(shè)備(如PLC)一般既可以通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)方式連接，也可以以總線方式連接到服務(wù)器上。點(diǎn)到點(diǎn)連接一般通過(guò)串口(RS232)，總線方式可以是RS485，以太網(wǎng)等連接方式。05充電區(qū)充電站的計(jì)量點(diǎn)設(shè)置分為兩類(lèi)：1.第一類(lèi)為電力營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)計(jì)量，用于電網(wǎng)與充電站間的貿(mào)易結(jié)算；2.

第二類(lèi)為充電站充電服務(wù)計(jì)量，用于充電站與電動(dòng)汽車(chē)使用者間的貿(mào)易結(jié)算。05充電區(qū)

方案一：主要用于10kV側(cè)開(kāi)關(guān)為真空斷路器且自動(dòng)化程度要求較高的充電站。

（1）保護(hù)部分：進(jìn)線變配微機(jī)保護(hù)，具備三段式過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低壓側(cè)零序電流保護(hù)、超溫告警或跳閘、低壓保護(hù)等保護(hù)功能，開(kāi)關(guān)采用開(kāi)關(guān)自帶的過(guò)流保護(hù)功能。（2）測(cè)控部分：具備配電系統(tǒng)各間隔的電流電壓等電氣參數(shù)的遙測(cè)功能、開(kāi)關(guān)位置的遙信功能以及重要開(kāi)關(guān)（10kV開(kāi)關(guān)、進(jìn)線開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)）的遙控功能。

另外，為了提高配電系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)配電站無(wú)人或少人值班，在側(cè)配置分段備自投裝置。在其中一路電源失電的情況下，備自投裝置可以快速將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合上，提高充電站供電的可靠性。05充電區(qū)

方案二：主要用于10kV側(cè)開(kāi)關(guān)為負(fù)荷開(kāi)關(guān)，造價(jià)較低的充電站。

（1）保護(hù)部分：進(jìn)線變開(kāi)關(guān)用熔斷器保護(hù)；開(kāi)關(guān)采用開(kāi)關(guān)自帶的過(guò)流保護(hù)功能。（2）測(cè)控部分：具備配電系統(tǒng)各間隔的電流電壓等電氣參數(shù)的遙測(cè)功能、開(kāi)關(guān)位置的遙信功能以及重要開(kāi)關(guān)（10kV開(kāi)關(guān)、進(jìn)線開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)線開(kāi)關(guān)）的遙控功能。不配置分段備自投裝置。在其中一路電源失電的情況下，需要人工將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合上。13.2.2直流充電樁的元件組成及作用011.六個(gè)直流充電模塊

功率相同（6.6KW），圖中共40KW,通過(guò)地址碼區(qū)分。

充電功率通過(guò)直流充電模塊數(shù)量調(diào)節(jié)。實(shí)物圖元件位置直流充電樁的元件組成及作用01

直流充電模塊的背部，帶有運(yùn)行、告警和故障指示，并有代表這個(gè)直流充電模塊的地址碼，以區(qū)分不同的直流充電模塊。實(shí)物圖元件位置01實(shí)物圖元件位置2.空氣開(kāi)關(guān)3.防雷保護(hù)01實(shí)物圖元件位置4.總過(guò)流開(kāi)關(guān)01實(shí)物圖元件位置6.直流保險(xiǎn)5.直流繼電器01實(shí)物圖元件位置7.相電流傳感器01實(shí)物圖元件位置8.用于給車(chē)上BMS供電的交流變直流的開(kāi)關(guān)電源9.用于給車(chē)上直流充電模塊控制器供電的交流變直流的開(kāi)關(guān)電源021.

L1、L2、L3三相電火線,PE保護(hù)地。2.

K0三相交流接觸器：開(kāi)關(guān)作用。3.

直流充電模塊：由整流器AC/DC、變壓器T及DC/DC組成，是直流充電模塊的主電路，直流充電模塊數(shù)量可任意增加。4.

電流測(cè)量：非接觸式，霍爾式，用作反饋信號(hào)。5.

12V/24V直流電源：給電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)供電。6.

IMD：漏電檢測(cè)電路。7.

K1及K2直流繼電器：開(kāi)關(guān)作用。元件組成及作用028.

K3、K4：電動(dòng)汽車(chē)管理系統(tǒng)供電繼電器；9.

直流充電樁控制器：對(duì)整個(gè)充電樁進(jìn)行管理;10.

充電槍?zhuān)汉_(kāi)關(guān)充電連接識(shí)別及電子鎖控制；11.

DC+、DC-：直流充電；12.

PE：保護(hù)地；13.

S+、S-：CAN總線;14.

Cc1：樁端連接識(shí)別；15.

Cc2：車(chē)端連接識(shí)別；16.

A+、A-：給電動(dòng)汽車(chē)管理系統(tǒng)供電；17.

電子鎖：鎖槍到充電座。元件組成及作用03直流充電樁的元件組成名稱及作用視頻：直流充電樁的元件組成名稱及作用（見(jiàn)mooc任務(wù)4-4）13.2.3直流充電樁的基本原理認(rèn)知011.系統(tǒng)自檢：

直流充電樁控制器在控制充電的同時(shí)，也在時(shí)刻檢查自身的故障。包括供電故障、直流充電模塊故障、電流測(cè)量故障、絕緣檢查故障、繼電器或接觸器故障等。系統(tǒng)自檢022.當(dāng)直流電充槍插到車(chē)輛的直流充電座上時(shí)，電池管理系統(tǒng)Cc2流出的電流經(jīng)充電槍Cc2經(jīng)圖中Cc2向左向上經(jīng)R3接地，完成直流充電槍的連接識(shí)別。3.A+A-實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)上電池管理系統(tǒng)的供電，防止電池管理系統(tǒng)因供電不足，控制失效。4.K1、K2繼電器閉合準(zhǔn)備給電池充電。正常工作原理025.車(chē)上電池管理系統(tǒng)通過(guò)Cc2識(shí)別出充電連接后，通

過(guò)S+、S-實(shí)現(xiàn)與直流充電樁控制模塊的通訊。6.車(chē)上電池管理系統(tǒng)通過(guò)S+、S-輸出電池狀態(tài)到充

電樁控制器，充電樁控制器檢查車(chē)上電池的狀態(tài)數(shù)

據(jù)后，輸出恒流充電的目標(biāo)電流。正常工作原理02

7.車(chē)上電池管理系統(tǒng)時(shí)時(shí)檢查車(chē)上電池的狀態(tài)輸出給充電樁控制器。隨著充電時(shí)間增加，恒壓充電電流下降了3A以下時(shí)，充電樁控制器輸出恒壓充電的目標(biāo)電壓。

8.車(chē)上電池管理系統(tǒng)時(shí)時(shí)檢查車(chē)上電池的狀態(tài)輸出給充電樁控制器。隨著充電時(shí)間增加，車(chē)上電池電壓上升到目標(biāo)電壓時(shí)，充電樁進(jìn)入涓涓細(xì)流電流控制。

9.在充電槍脫開(kāi)時(shí)，Cc2線斷開(kāi)。正常工作原理03

10.泄放電路將充樁的殘余電荷放掉，防止充電槍端口介面端子電擊傷人。

11.K1、K2繼電器斷開(kāi)。槍脫開(kāi)后的人員保護(hù)03

12.在出現(xiàn)漏電故障時(shí)，充電樁輸出電流下降為0時(shí)，K1、K2繼電器斷電。槍脫開(kāi)后的人員保護(hù)04直流充電樁的基本原理認(rèn)知視頻：直流充電樁的基本原理認(rèn)知（見(jiàn)mooc任務(wù)4-4）13.2.4直流充電樁三相電源供電的檢查01找到總開(kāi)關(guān)位置，找到直流充電模塊的供電用三相空氣開(kāi)關(guān)：1.黃線、綠線、紅線對(duì)應(yīng)為L(zhǎng)1、L2、L3；2.藍(lán)線：對(duì)應(yīng)零線N；3.黃綠線：對(duì)應(yīng)保護(hù)地PE，PE接充電樁的外殼。大型電動(dòng)汽車(chē)直流充電樁02

如圖所示萬(wàn)用表的黑表筆為公共端接在藍(lán)色線（零線），電的正、負(fù)以零線為標(biāo)準(zhǔn)?？傞_(kāi)關(guān)缺相的檢查L(zhǎng)1L2L3NL1L2L3N02

（一）開(kāi)關(guān)上部測(cè)量1.黃線L1對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；2.綠線L2對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；3.紅線L3對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；總開(kāi)關(guān)缺相的檢查L(zhǎng)1L2L3NL1L2L3N02（二）開(kāi)關(guān)合時(shí)，開(kāi)關(guān)下部測(cè)量1.黃線L1對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；2.綠線L2對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；3.紅線L3對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；哪相沒(méi)有220V，說(shuō)明哪相缺相?？傞_(kāi)關(guān)缺相的檢查L(zhǎng)1L2L3NL1L2L3N03如圖所示萬(wàn)用表的黑表筆為公共端接在藍(lán)色線（零線），電的正、負(fù)以零線為標(biāo)準(zhǔn)。直流充電模塊三相空氣開(kāi)關(guān)缺相的檢查L(zhǎng)1L2L3L1L2L303（一）開(kāi)關(guān)上部測(cè)量1.黃線L1對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；2.綠線L2對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；3.紅線L3對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；直流充電模塊三相空氣開(kāi)關(guān)缺相的檢查L(zhǎng)1L2L3L1L2L303（二）開(kāi)關(guān)合時(shí)，開(kāi)關(guān)下部測(cè)量1.黃線L1對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；2.綠線L2對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；3.紅線L3對(duì)藍(lán)線N電壓應(yīng)為220V；注：