新能源汽車技術(shù) 課件 項(xiàng)目四 任務(wù)4 掌握充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修

純電動汽車充電系統(tǒng)原理及檢修智能制造與汽車學(xué)院李蕊CONTENTSPARTONE充電系統(tǒng)概述一PARTTWO交流充電（慢充）二PARTTHREE技能訓(xùn)練四PARTFOUR直流充電（快充）三任務(wù)導(dǎo)入隨著國家大力推廣純電動汽車，純電動汽車的保有量在逐漸增加，純電動汽車充電系統(tǒng)問題時(shí)有發(fā)生。如果不能及時(shí)為車輛進(jìn)行電能的補(bǔ)給就會影響車輛的續(xù)航能力。本節(jié)課程通過理論+實(shí)踐，對純電動汽車充電系統(tǒng)（交流、直流）結(jié)構(gòu)組成和功用的介紹，了解充電系統(tǒng)的工作原理及工作時(shí)車與樁之間的交互工程，對充電系統(tǒng)故障的檢測與維修進(jìn)行剖析。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解交/直流充電系統(tǒng)的組成；了解交/直流充電系統(tǒng)各個(gè)零部件的作用；了解交/直流充電系統(tǒng)工作時(shí)車與樁的交互過程；能根據(jù)電路圖對交/直流充電系統(tǒng)的電路進(jìn)行檢查及數(shù)據(jù)測量；能根據(jù)電路圖對純電動汽車充系統(tǒng)類故障進(jìn)行排除；一、充電系統(tǒng)介紹充電系統(tǒng)概述充電模式充電系統(tǒng)概述純電動汽車的充電系統(tǒng)是其能源補(bǔ)充系統(tǒng)，是為了保障純電動汽車持續(xù)行駛而提供動力能源。純電動汽車充電系統(tǒng)可以根據(jù)動力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)來控制充電的啟動和停止，同時(shí)可以根據(jù)動力電池的實(shí)時(shí)電量、溫度等來控制充電電流的大小和電池?zé)峁芾?，也可以根?jù)充電時(shí)間的長短需要來選擇不同的充電模式（例如：交流充電、直流充電）。充電系統(tǒng)概述

充電系統(tǒng)是新能源汽車動力電池補(bǔ)充能量以及向整車低壓用電設(shè)備進(jìn)行供電的系統(tǒng)。主要由：交流慢充系統(tǒng)、直流快充系統(tǒng)、DC-DC系統(tǒng)組成。其中慢充和DCDC功能由電源補(bǔ)給系統(tǒng)總成實(shí)現(xiàn)。相比傳統(tǒng)燃油車，電源補(bǔ)給系統(tǒng)（PDU）的DC-DC取代了發(fā)電機(jī)，充電系統(tǒng)就是原來的添加燃料系統(tǒng)。燃油車：發(fā)電機(jī)新能源汽車：DCDC注：舊技術(shù)充電機(jī)與DCDC為分開兩個(gè)零部件，目前主流新技術(shù)采用集成化一個(gè)零件。充電模式二、交流充電（慢充）交流充電系統(tǒng)組成交流充電原理交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電系統(tǒng)的故障檢測與維修交流充電系統(tǒng)組成在交流充電模式下，充電系統(tǒng)主要由供電設(shè)備（充電樁）、交流充電接口、高壓控制盒、整車控制器、動力電池、車載充電機(jī)、低壓控制線束和高壓線束等組成。車載充電機(jī)（OBC）是任何一輛純電電動汽車必須配置的元件，是純電動汽車充電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，尤其在交流充電系統(tǒng)中作用十分重要。其工作原理為：車載充電機(jī)內(nèi)部前電路為有源或無源的PFC電路，它的功能是將車載充電機(jī)的輸入端輸入的交流電整流成直流電并保證其功率因數(shù)。后級為LLC(諧振軟開關(guān))的全橋變換器，功能是將前級輸出的高壓直流電調(diào)整為合適的電壓，從而給動力電池輸出相應(yīng)的電壓及電流。交流充電系統(tǒng)原理(OBC+DCDC)380VAC220VAC充電及供電系統(tǒng)作用：電網(wǎng)220V及380V的交流電轉(zhuǎn)化成直流電給整車進(jìn)行充電儲存到動力電池中，并將動力電池高壓直流電通過DC-DC轉(zhuǎn)換為12V低壓，為整車低壓用電器提供電量。交流慢充接口定義信號類型定義備注CC充電連接確認(rèn)信號插搶后可在電池?cái)?shù)據(jù)流查看，未插槍CC=0歐，數(shù)據(jù)流里顯示初始值8000：3.3kw充電樁/家充線：680歐姆6.6kw充電樁：220歐姆注意：充電槍上的S3開關(guān)，若S3斷開（即被按下）CC=R4+RC，3300-3500歐，半連接狀態(tài)，不允許充電CP控制確認(rèn)插搶后診斷儀在電池?cái)?shù)據(jù)流查看（輸入交流電流/0.6，家充線限流80%）：10A家充線：插搶有效，CP占空比13%；16A家充線：插搶后為有效，CP占空比21%；3.3wk充電樁：插搶有效，CP占空比26%；6.6kw充電樁：插搶為有效，CP占空比53%；PE接地保護(hù)與三相插座地線相連，確認(rèn)插座接地L交流電源（火線）220V交流火線N零線220V交流零線NC1備用預(yù)留1空腳NC2備用預(yù)留2空腳交流充電系統(tǒng)原理慢充原理框圖cc交流充電系統(tǒng)原理交流充電系統(tǒng)原理慢充充電流程插充電槍（插電源/刷卡/掃碼）CP喚醒OBCOBC檢測CP頻率、占空比OBC喚醒VCU12V硬線信號VCU喚醒BCU12V硬線信號一、充電模式判斷根據(jù)CC阻值和CP占空比信號3.3kw充電樁/家充線：CC阻值=680Ω6.6kw充電樁：220Ω再結(jié)合cp占空比確定充電模式，不同充電模式BCU請求充電電流不一樣二、OBC檢測CP頻率、占空比，整個(gè)充電過程持續(xù)檢測BCU檢測CC阻值點(diǎn)亮充電連接燈BCU檢測電池?zé)o故障BCU高壓上電電池充電準(zhǔn)備就緒VCU檢測檔位、手剎VCU允許充電OBC閉合S2開關(guān)BCU發(fā)送充電需求電流、電壓Tbox/HU預(yù)約充電未開啟或在預(yù)約時(shí)間段開始充電點(diǎn)亮充電狀態(tài)指示燈交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電樁與電動汽車握手過程交流充電系統(tǒng)的故障檢測與維修故障現(xiàn)象：一輛能夠正常行駛的長安逸動460EV，交流不能正常充電，更換交流充電設(shè)備之后還是不能正常充電，具體表現(xiàn)為插槍后儀表無反應(yīng)。故障分析：由于車輛能夠正常行駛，所以首先排除動力電池故障（單體電池過放，欠壓，壓差過大，漏電，溫度等），高壓互鎖無故障，接觸器無故障（交流充電接觸器，能正常上電則預(yù)充，主接觸器均無故障），電源補(bǔ)給系統(tǒng)的電源，搭鐵，CAN線均無故障（電源補(bǔ)給系統(tǒng)包含有車載充電機(jī)（OBC），DC-DC，高壓配電三個(gè)部分，如有故障則DC-DC無法工作），那么只剩下車載充電機(jī)或是BCU給儀表的儀表指示燈控制信號。交流充電系統(tǒng)的故障檢測與維修查詢電路圖，分析可能原因：

1.充電確認(rèn)CC故障

2.充電連接信號故障

3.儀表指示燈故障

4.車載充電機(jī)自身故障交流充電系統(tǒng)的故障檢測與維修故障處理：故障處理：1.檢查交流充電口1#至BCU-3#線路是否良好2.檢查交流充電口6#至PDU-20#線路是否良好3.檢查PDU8#至VCU-51#是線路否良好4.更換車載充電機(jī)故障總結(jié)：車輛端CC是有一個(gè)12V常電，充電設(shè)備端CC與PE是有一個(gè)電阻（電阻阻值根據(jù)充電設(shè)備功率而定，例如：7KW充電樁是220Ω，1.5KW充電槍是1.5KΩ）。當(dāng)插槍充電時(shí)，CP喚醒OBC，OBC再硬線喚醒VCU，再由VCU喚醒BCU，此時(shí)BCU喚醒，檢測到自身CC電壓被拉低，此時(shí)通過充電連接信號發(fā)送給BCU，BCU控制接觸器完成預(yù)充，同時(shí)發(fā)送儀表指示燈控制給到組合儀表，點(diǎn)亮充電連接指示燈。二、直流充電（快充）直流充電系統(tǒng)組成直流充電原理直流充電樁與電動汽車握手過程交流充電系統(tǒng)的故障檢測與維修直流充電系統(tǒng)的組成(OBC+DCDC)380VAC直流快充接口定義接口功能定義DC+直流電源正，連接直流電源正與電池正極與動力電池直流充電線束接口正極連接DC-直流電源負(fù)，連接直流電源負(fù)與電池負(fù)極與動力電池直流充電線束接口負(fù)極連接PE保護(hù)接地（PE）連接供電設(shè)備地線和車輛車身地線與車身接地連接S+直流充電通信CAN_H，連接直流快充樁與電動汽車的通信線S+與S-分別為直流充電樁與電動汽車can-H和can-L通訊線。直流充電樁與電動汽車BMS組成直流充電can網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛快充時(shí)信號交互。其中直流充電樁和BMS主板分別有1個(gè)120終端電阻，由快充口S+和S-低壓信號線經(jīng)過動力電池低壓信號線，最后與BMS主板建立通訊。直接測量快充口的S+與S-之間可測得120歐電阻。S-直流充電通信CAN_L，連接直流快充樁與電動汽車的通信線CC1充電連接確認(rèn)1直流充電樁檢測與電動汽車連接可靠，檢測直流充電插座內(nèi)的1000歐電阻。直接測量快充口CC1與PE之間電阻值1000歐。CC2充電連接確認(rèn)2電動汽車BMS檢測直流充電槍連接可靠，檢測直流充電槍的1000歐電阻。可通過診斷儀電池?cái)?shù)據(jù)流CC2阻值為1000歐。A+低壓輔助電源正，連接直流快充樁為電動汽車提供的低壓12V輔助電源掃碼或刷卡后，直流充電樁通過A+接口向電動汽車輸出12V正喚醒電，喚醒VCU。直流充電口A+腳與VCUA+腳相通。A-低壓輔助電源負(fù)，連接直流快充樁為電動汽車提供的低壓輔助電源與電動汽車車身地連接，與車身地相通注：直流快充線束內(nèi)有溫度傳感器（熱敏電阻），由VCU進(jìn)行檢測充電溫度，當(dāng)插座與充電槍接觸不良造成局部過熱時(shí)及時(shí)停止充電。直流充電原理直流充電原理直流快充原理圖直流充電樁（含充電槍）車身快充接口動力電池（BMS）VCUDC+DC-快充高壓線束S+：直流充電CAN高S-：直流充電CAN低CC1：連接確認(rèn)1PECC2：連接確認(rèn)2A+A-∫∫CC2R=1000ΩR=1000ΩR=120ΩR=120Ω低壓信號高壓回路CC1低壓輔助電源12V+插座溫度傳感器直流快充流程圖插充電槍，檢測CC1（刷卡/掃碼）A+硬線喚醒VCUVCU喚醒BCUBCU檢測CC2判定充電模式BCU檢測電池?zé)o故障VCU允許BCU高壓上電電池進(jìn)入高壓激活狀態(tài)收到VCU允許充電BCU閉合直流充電繼電器電池充電準(zhǔn)備就緒BCU與充電樁報(bào)文交互充電樁檢測車端外側(cè)電壓無異常開始輸出開始充電CC2電阻信號為1000±3%Ω判斷為直流快充模式；VCU檢測檔位、手剎充電樁進(jìn)行絕緣監(jiān)測VIN通訊BCU進(jìn)入充電準(zhǔn)備BCU發(fā)送需求電壓電流直流充電原理直流快充控制引導(dǎo)圖直流充電樁與電動汽車握手過程插頭連接階段——S閉合、未插入插座（摘槍）直流充電樁與電動汽車握手過程插頭連接階段——S打開、未插入插座（捏槍）直流充電樁與電動汽車握手過程插頭連接階段——S打開、插入插座（捏著插槍）直流充電樁與電動汽車握手過程插頭連接階段——S打開、鎖定（插入松手）直流充電樁與電動汽車握手過程充電握手階段——（輔助電源閉合）直流充電樁與電動汽車握手過程絕緣檢測階段——（檢測是否絕緣）直流充電樁與電動汽車握手過程絕緣檢測階段——（釋放能量）直流充電樁與電動汽車握手過程辨識匹配階段——（樁與BCU互相識別）直流充電樁與電動汽車握手過程辨識匹配階段——（檢測電池電壓是否異常）直流充電樁與電動汽車握手過程辨識匹配階段——（準(zhǔn)備開始充電）直流充電樁與電動汽車握手過程充電階段直流充電樁與電動汽車握手過程停止階段直流充電樁與電動汽車握手過程停止階段——（釋放能量）直流充電樁與電動汽車握手過程停止階段——（輔助電源斷開）直流充電樁與電動汽車握手過程四、技能訓(xùn)練交流/直流充電口數(shù)據(jù)測量（CC、CP、PE)交流充電口C