新能源汽車電池及管理系統(tǒng)課件 3-1 充電系統(tǒng)的認(rèn)知

充電系統(tǒng)的認(rèn)知

任務(wù)導(dǎo)入：

新能源汽車在日常使用過程中，需要經(jīng)常對車上的動力電池進(jìn)行充電，作為新能源汽車檢修和管理人員，應(yīng)掌握充電系統(tǒng)的組成、充電方式、充電原理等相關(guān)知識，才能更好地為客戶服務(wù)。

1.任務(wù)目標(biāo)1.知識目標(biāo)

（1）熟悉新能源汽車充電系統(tǒng)的組成；

（2）熟悉新能源汽車充電方式；

（3）熟悉新能源汽車充電電路；

（4）掌握新能源汽車充電原理

2.能力目標(biāo)

（1）能描述新能源汽車充電系統(tǒng)組成；

（2）能描述新能源汽車充電方式；

（3）能描述新能源汽車充電流程；

（4）能依據(jù)電路原理圖、工作圖描述電路各端子定義；

（5）能描述新能源汽車充電原理一、新能源汽車充電系統(tǒng)的組成

（一）高壓充電系統(tǒng)

新能源汽車高壓充電系統(tǒng)如圖所示。

主要由高壓充電裝置（包括充電樁、車載充電機(jī)、充電口）、充電線束、高壓配電盒、動力電池、VCU、BMS、高壓線束等組成。新能源汽車高壓充電系統(tǒng)

高壓充電系統(tǒng)部件（a）充電樁；（b）充電口；（c）車載充電機(jī)、高壓配電盒總成；（d）整車控制器；（e）充電線束；（f）高壓線束

2.低壓充電系統(tǒng)的組成

新能源汽車低壓蓄電池充電系統(tǒng)主要由高壓動力電池、低壓蓄電池、DC/DC轉(zhuǎn)換器、高壓配電盒（高壓控制盒）、低壓線束等組成，如圖所示。

DC/DC轉(zhuǎn)換器

低壓線束二、新能源汽車動力電池充電方式及特點(diǎn)

新能源汽車動力電池充電方式主要有直流快充和交流慢充（常規(guī)充電）兩種。1.直流快充通過充電站的直流充電樁將380V的三相交流電變成直流高壓電動車上的直流快充接口，以較大的電流（150~400A）給動力電池快速（20min~2h）充電。（1）直流快充的優(yōu)點(diǎn)。充電時間短。（2）直流快充的缺點(diǎn)。降低動力電池使用壽命；建設(shè)充電站成本高；相比交流慢充，充電成本高。2.交流慢充通過交流充電樁或隨車配送的充電線將220V的單相交流電經(jīng)車上的交流慢充接口輸送到車載充電機(jī)，經(jīng)車載充電機(jī)整流、升壓后變成高壓直流電，以較小的電流（15A左右）、較長的時間（5~20h）給動力電池充電。（1）交流慢充的優(yōu)點(diǎn)。充電機(jī)價格及安裝成本低；充電場所限制少，充電靈活；充電電量足，電池壽命長；充電成本低，可利用家用電源或用電低谷時段進(jìn)行充電，降低了充電成本。（2）交流慢充的缺點(diǎn)。充電時間過長，難以滿足緊急用車的需求。三、新能源汽車充電系統(tǒng)工作原理1.直流快充充電控制引導(dǎo)電路

直流快充充電導(dǎo)引控制電路

K1，K2—直流充電樁高壓正、負(fù)接觸器；K3，K4—充電樁低壓喚醒正、負(fù)極接觸器；K5，K6—車載高壓配電盒正、負(fù)極接觸器；S—充電槍鎖止按鈕；檢測點(diǎn)1（即CC1）—充電樁檢測充電槍與車輛充電口連接狀態(tài)識別信號；檢測點(diǎn)2（即CC2）—車輛控制器檢測充電槍與車輛連接狀態(tài)識別信號（1）直流快充充電控制引導(dǎo)電路如圖所示（2）交流慢充充電控制引導(dǎo)電路便攜隨車充電盒充電導(dǎo)引控制電路交流慢充充電導(dǎo)引控制電路（3）充電控制導(dǎo)引電路主要端子定義

：（1）交流充電口端子。

L：火線。

N：零線。

PE：車身地（搭鐵）。

CC：充電連接確認(rèn)。

CP：控制確認(rèn)。

GND：接地（搭鐵）。（2）直流充電口端子。

DC+：直流電源正。

DC-：直流電源負(fù)。

CC1：充電連接確認(rèn)。

CC2：充電連接確認(rèn)。

S+：充電通信CAN-H。

S-：充電通信CAN-L。

PE：車身地（搭鐵）。

A+：低壓輔助電源正。

A-：低壓輔助電源負(fù)。（4）典型車型充電控制導(dǎo)引電路吉利帝豪系列充電控制導(dǎo)引電路如圖所示。江淮IEV6充電控制導(dǎo)引電路如圖所示。2.吉利帝豪EV系列直流快充控制原理（1）充電槍與充電口插合：車輛處于不行駛狀態(tài)（2）充電連接確認(rèn)（3）充電樁自檢階段及低壓輔助上電（4）充電參數(shù)配置（5）預(yù)充電階段（6）充電準(zhǔn)備就緒（7）充電階段（8）充電結(jié)束（9）斷開電源及電子鎖吉利帝豪EV系列直流充電控制導(dǎo)引電路3.江淮IEV6直流快充充電控制原理當(dāng)直流充電樁的充電槍插入車輛充電口時，充電樁通過A+、A-向132模塊三新能源汽車充電系統(tǒng)的檢修133VCU提供12V電源，喚醒VCU，VCU工作后控制M/C（動力控制單元PCU）繼電器閉合，VCU根據(jù)動力電池的可充電功率向充電樁發(fā)送充電電流指令。同時，VCU控制直流充電接觸器、高壓正極接觸器、負(fù)極接觸器觸點(diǎn)閉合，充電樁的高壓直流電通過車輛充電接口、高壓接線盒（高壓配電盒）進(jìn)入動力電池，動力電池開始充電。江淮IEV6直流充電電路圖（1）直流快充系統(tǒng)正常充電的條件①充電連接確認(rèn)信號CC1、CC2正常。②BMS供電（12V）正常。③充電喚醒信號（12V）正常。④充電樁、整車控制器、BMS間通信正常。⑤動力電池溫度在5~45℃。⑥單體電池之間最高電壓與最低電壓的電壓差小于300mV。⑦單體電池之間最高溫度與最低溫度的溫差小于15℃。⑧電池組與車身絕緣值大于500Ω/V。⑨電池單體最高電壓不高于電池單體額定電壓0.4V。

（2）直流快充系統(tǒng)充電終止的條件①人為因素：人為刷卡結(jié)束充電、通過APP執(zhí)行終止充電指令、切斷三相交流電。

②充電樁因素：

充電樁有故障；通信故障；三次通信超時即可判斷為通信故障；充電槍與車輛連接斷開（含機(jī)械鎖按鈕被按下）；充電樁電壓高于動力電池最高允許電壓；充電電流小于5A。BMS因素。4.交流慢充系統(tǒng)充電控制原理以2019款比亞迪e5交流慢充充電電路如圖所示。

比亞迪e5交流慢充充電電路1—正極接觸器；2—分壓接觸器1；3—分壓接觸器2；4—負(fù)極接觸器；7—主接觸器；8—交流接觸器；9—預(yù)充接觸器充電樁功率低于7kW時，交流電通過高壓電控總成中車載充電機(jī)給動力電池充電；充電樁功率高于7kW時，交流電直接通過VTOG（雙向逆變交流充放電控制器）對動力電池進(jìn)行充電。車載充電機(jī)簡稱OBC。IG1、IG3稱為雙路繼電器，由車身控制模塊BCM控制其閉合與斷開。比亞迪e5交流慢充充電導(dǎo)引控制電路如圖所示。比亞迪e5交流慢充充電導(dǎo)引控制電路S1—低壓輔助電源開關(guān)；S2—占空比控制開關(guān)；S3—充電槍機(jī)械鎖止開關(guān)（1）比亞迪e5交流慢充系統(tǒng)充電控制原理①充電槍連接

2019款比亞迪e5交流充電系統(tǒng)原理框圖

②連接確認(rèn)③充電準(zhǔn)備比亞迪e5雙路繼電器控制電路④充電開始。⑤充電結(jié)束。32A單相交流充電樁供電口電子鎖在交流供電回路切斷100ms后解鎖。（2）慢充系統(tǒng)正常充電條件①充電連接確認(rèn)信號正常。②充電機(jī)供電電源220V和12V正常，充電機(jī)正常。③充電喚醒信號12V正常。④充電機(jī)、VCU、BMS之間通信正常；主接觸器正常。⑤電池溫度在0~45℃。⑥單體電池最高電壓與最低電壓的電壓差小于300mV。⑦單體電池最高溫度與最低溫度的溫差小于15℃。⑧電池絕緣性能大于500Ω/V。⑨單體電池最高電壓不大于額定單體電壓0.4V。⑩線路連接正常。5.低壓蓄電池充電原理

低壓蓄電池在以下幾種狀態(tài)下需進(jìn)行補(bǔ)充充電：高壓動力電池交流慢充、直流快充、車輛上電、車輛放置狀態(tài)。（1）車輛上電時低壓蓄電池的補(bǔ)充充電接通車輛電源開關(guān)喚醒VCU和BMS，BMS檢測到低壓蓄電池電量過低時，將該信號傳遞給整車控制器VCU并發(fā)出充電請求信號，VCU向BMS發(fā)出允許充電信號，BMS接通預(yù)充電路進(jìn)行高壓預(yù)充電。VCU發(fā)送允許充電信號的同時，向DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)送喚醒信號，DC/DC轉(zhuǎn)換器通電工作，將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電給低壓蓄電池充電。（2）動力電池交流慢充時低壓蓄電池的補(bǔ)充充電低壓蓄電池充電原理框圖（3）動力電池直流快充時低壓蓄電池的補(bǔ)充充電當(dāng)充電槍插入車輛快充接口后，快充CC信號喚醒VCU和BMS，BMS檢測到電壓蓄電池電壓過低時，將該信號傳遞給整車控制器VCU并發(fā)出充電請求信號，VCU向BMS發(fā)出允許充電信號，BMS接通預(yù)充電路進(jìn)行高壓預(yù)充電。VCU發(fā)送允許充電信號的同時，向DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)送喚醒信號，DC/DC轉(zhuǎn)換器通電工作。預(yù)充電完成后，BMS控制交流快充系統(tǒng)給動力電池充電，同時DC/DC轉(zhuǎn)換器將動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電給低壓蓄電池充電。

（4）車輛放置狀態(tài)低壓蓄電池的補(bǔ)充充電車輛長時間放置后，VCU休眠，定時計(jì)時器正常計(jì)時，當(dāng)計(jì)時器達(dá)到設(shè)定的時間后，喚醒VCU，VCU采集低壓蓄電池電壓并與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較。VCU檢測到的蓄電池電壓低于設(shè)定值，且無IGN電源信號及充電喚醒信號，則喚醒BMS及DC/DC轉(zhuǎn)換器。BMS檢測動力電池SOC信息，若SOC滿足設(shè)定值，DC/DC轉(zhuǎn)換器則把動力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電給蓄電池充電。VCU持續(xù)與DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信息交互，當(dāng)蓄電池滿電后，VCU向BMS和DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)送關(guān)閉指令，高壓下電，蓄電池停止充電，定時器清零并重新計(jì)時。

課堂練習(xí)一、填空 1.新能源汽車高壓充電系統(tǒng)由

等組成。

2.新能源汽車低壓充電系統(tǒng)由

等組成。

3.新能源汽車的充電方式主要有

和

兩種。

4.直流快充是指

。

5.交流慢充是指

。

6.直流快充的優(yōu)點(diǎn)是

；直流快充的缺點(diǎn)有

、

、

。

7.交流慢充的優(yōu)點(diǎn)有

、

、

、

；交流慢充的缺點(diǎn)是

。8.交流充電口的端子L表示

，N表示

，PE表示

，CP表示

，CC表示

，GND表示

。

9.直流充電口的端子DC+表示

，DC-表示

，A+表示

，CC1、CC2表示

，S+表示

，S-表示

。

10.向VCU、BMS提供

V的喚醒信號電壓，使VCU、BMS工作。

11.充電時，直流充電樁根據(jù)

信號確認(rèn)充電槍與充電口是否正常連接；BMS則根據(jù)

信號確認(rèn)車輛充電口與充電槍是否正常連接。

12.充電槍與車輛充電口“握手”環(huán)節(jié)，充電樁與BMS通過

與

進(jìn)行通信。

13.直流快充系統(tǒng)正常充電的條件有以下幾條：

①