新能源汽车动力电池及管理系统检修 课件 项目四 充电系统检修

项目四充电系统检修任务一充电系统认知新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修1任务引入Tasktointroduce一名客户想要购买一台比亚迪秦EV汽车，他第一次来到4S店了解电动汽车，想要了解比亚迪秦EV汽车的充电系统。作为一名销售顾问，请你为客户介绍新能源汽车充电系统的基本知识。03直流充电系统02交流充电系统01新能源汽车常见的补能方式目录CONTENTS新能源汽车常见的补能方式01新能源汽车的动力蓄电池是车辆的动力源，对新能源汽车的使用有很重要的影响，而动力蓄电池所搭载的电量并不是无穷无尽的，当电量消耗后要进行补充。充电系统为新能源汽车运行提供能量补给，是新能源汽车的重要基础支撑系统，也是新能源汽车商业化、产业化过程中的重要环节。1.电池的分类14交流充电直流充电换电1.交流充电接口交流充电指直接将电网输入给车辆车载充电机（以下简称OBC），通过OBC内部电路将交流电升压整流后给动力蓄电池充电。交流电可以是220VAC单相电或380VAC三相电。交流充电系统02比亚迪20款秦EV交流充电（慢充）接口我国的交流充电接口采用的是GB/T20234.2-2015中的标准，一共七个接口，见下表：交流充电系统02插座形状定义

CC充电连接确认CP控制导引N中线PE保护接地LI单相供电的火线L2三相供电的V相L3三相供电的W相2.交流充电过程交流充电系统02交流充电过程：将交流充电枪插入交流充电口，OBC的低压插件输出12V电源到交流充电口B53，交流充电枪端的CC与PE的电阻通过充电口处的12V电源，OBC会接收到电流大小变化即可知道充电枪的充电功率和充电电流。OBC的数据通过充配电总成的动力CAN与网关控制器进行交互，车身配电模块（以下简称BCM）控制IG3继电器吸合，BMC、VCU、电机控制器等模块得到双路电，BMC将电池当前状态通过动力CAN与充配电总成做信息交互，OBC输出一个占空比信号，交流充电枪进来的交流电通过OBC进行升压整流后给动力蓄电池充电。2.交流充电过程交流充电系统02交流充电控制连接示意图直流充电系统03直流充电是指直流充电桩已将380VAC通过直流模块转换成直流电，充电桩直接输出500VDC或750VDC的电通过配电系统给动力蓄电池充电。1.直流充电接口比亚迪20款秦EV直流充电（快充）接口直流充电系统03CC1：充电连接确认，车辆对充电桩，充电插座CC1端口与PE之间连接有1KΩ的电阻。CC2：充电连接确认，车辆对充电桩，充电枪CC1端口与PE之间连接有1KΩ的电阻。S+：充电通信CAN-H，连接非车载充电机与电动汽车的通信线。S-：充电通信CAN-L，连接非车载充电机与电动汽车的通信线。我国的直流充电接口采用的是GB/T20234.3-2015中的标准，一共九个接口，如下图所示：直流充电控制链接示意图直流充电系统03DC+：直流电源正，连接直流电源正与高压动力蓄电池正极。DC-：直流电源负，连接直流电源正与高压动力蓄电池负极。A+：低压辅助电源正，连接非车载充电机为电动汽车提供的低压辅助电源。A-：低压辅助电源负，连接非车载充电机为电动汽车提供的低压辅助电源。PE：保护接地，连接供电设备地线和车辆电平台。我国的直流充电接口采用的是GB/T20234.3-2015中的标准，一共九个接口，如下图所示：直流充电控制链接示意图直流充电系统032.直流充电过程直流充电过程：将直流充电枪插入直流充电口，直流充电枪端的S+、S-与BMC的充电CAN进行通信，直流充电口上的CC1与PE上的1kΩ电阻检测直流充电枪已插入充电口，同时充电枪端的CC2与PE上的1kΩ电阻点亮仪表充电指示灯，并提醒驾驶员“充电已连接，请稍后...”充电枪端的A+、A-辅助电源唤醒BMC，即BMC、VCU、电机控制器等模块得到双路电，BMC将电池当前状态通过充电CAN做信息交互，直流充电桩输出DC500V的电通过充配电总成中的接触器给动力蓄电池充电。直流充电系统032.直流充电过程直流充电控制连接示意图直流充电系统03注意：直流充电在进入到直流充电确认之前，通过烧结检测模块分别对直流充电正极接触器、充电充电负极接触器进行烧结检测。当检测直流充电正极接触器时，烧结检测模块控制直流充电负极接触器吸合，检测光耦电子元件是否导通，若导通则说明正极接触器烧结。检测负极接触器烧结过程如上。2.直流充电过程直流充电烧结检测原理示意图实

训Practicaltraining01设备及工具准备序号设备及工具名称数量1秦EV1辆2交流充电枪1套3直流充电枪1套设备及工具准备02场地设备准备检查实训场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患，配电箱、排插是否符合用电需求，如不正常请汇报老师并进行处理。1.禁止在车辆上电高压情况下检查与更换电池模组；2.禁止在带电状态下触碰任何带安全警示标志的部件；3.禁止徒手触摸所有橙色的线束。03安全防护准备04实训记录交流充电系统结构认知序号步骤记录完成情况1交流充电车辆插座分总成、充配电总成、高压配电线束总成、动力蓄电池总成组成

已完成□未完成□2按照电流的走向介绍各个主要的组成部件

已完成□未完成□04实训记录交流充电系统结构认知3交流充电口介绍

已完成□未完成□4充电过程的电流走向介绍：交流充电枪通过车辆交流充电口，将交流电送至充配电总成，经过充配电总成上层的滤波电路后到达下层OBC，OBC会将电网送来的交流电转换成高压直流电，通过高压配电线束分总成达到动力蓄电池，给动力蓄电池进行充电

已完成□未完成□5交流充电控制逻辑介绍

已完成□未完成□质检意见原因：已完成□未完成□04实训记录直流充电系统结构认知序号步骤记录完成情况1直流充电车辆插座分总成、充配电总成、高压配电线束总成、动力蓄电池总成组成

已完成□未完成□2按照电流的走向介绍各个主要的组成部件

已完成□未完成□04实训记录直流充电系统结构认知3直流充电口介绍

已完成□未完成□4充电过程的电流走向介绍：直流充电枪通过直流充电车辆插座分总成将高压直流电送到充配电总成内部，内部高压配电模块通过铜排、直流充电接触进行配电后，再通过高压配电线束总成把高压直流电送到动力蓄电池进行充电

已完成□未完成□5直流充电控制逻辑介绍

已完成□未完成□质检意见原因：已完成□未完成□感谢观看新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修项目四充电系统检修修任务二交流充电系统故障诊断与维护新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修1任务引入Tasktointroduce一辆比亚迪秦EV在连接交流充电枪后，仪表充电连接指示灯点亮，一直显示充电连接中，你作为一名助理工程师，要如何解决这个问题？04比亚迪秦EV交流充电口认知03车载充电机02交流充电系统的工作原理01交流充电系统的结构目录CONTENTS交流充电系统的结构01交流充电指电网输入给车辆的电压为交流电，可以是220VAC单向电或380VAC三相电。交流电通过标准充电插头和充电插座，进入车载充电机，车载充电机再把交流电转化为直流电，给动力蓄电池充电，完成基本的交流充电。1.电池的分类交流充电的部件主要有车载充电机、交流充电插座（交流充电插座线束）、充电线、交流充电桩或220V交流电源和车辆控制器（VCU、BMS）等组成交流充电系统的结构01交流充电的组成交流充电系统的结构01其中交流充电插座和车载充电机固定在车辆上，充电线随车配送，交流充电桩固定在停车场，各部件的作用如下：（1）车载充电机是交流充电系统的关键部件，其根据控制指令把交流电转化为直流电给电池充电。（2）交流充电插座是国家标准件，是车辆连接外部电网的接口，其接口有2个信号回路、1个接地回路、1个零线回路和3个火线回路一共有7个接口，根据输入的电压是220VAC或380VAC，应用相应的火线接口。（3）车辆控制器是实施监控车辆的状态，并发出控制指令给车载充电机，使其正常工作或停止工作，控制其工作电流和电压等，是车辆充电的控制大脑。交流充电系统的结构01其中交流充电插座和车载充电机固定在车辆上，充电线随车配送，交流充电桩固定在停车场，各部件的作用如下：（4）模式2充电线是连接外部电网和车辆的充电线，直接给车载充电机提供220VAC电源。其线缆上的功能盒可检测车辆和电网状态，连接或断开给车辆的供电，具有一定的保护功能。根据标准要求其输入的充电电流限制在13A以内，输入电压为220V的交流电压AC，所以采用模式2的充电线充电时，车载充电机的输入最大功率为2860W，即充电时间会延长。（5）交流充电桩也是车辆连接外部电网的部件，直接给车载充电机提供220VAC或380VAC电源。其也具有检测车辆和电网状态，连接或断开给车辆供电的功能。充电桩的供电电压有220VAC和380VAC，根据充电桩的输出功率而定。根据标准要求，如交流充电桩的输出电流大于32A时，供电电压必须采用380VAC。因此采用交流充电桩充电时，充电功率较大，即充电时间会缩短。交流充电系统的工作原理02交流充电方式总共有三种充电模式，分别为模式1、模式2和模式3。根据国家标准要求和充电安全，其中模式1严禁使用，以模式2为例，其模式2连接方式C的交流充电工作原理电气图如图所示。1.电气原理交流充电的电气原理图交流充电系统的工作原理02根据标准要求：CC信号是充电插头和充电插座是否连接的判断信号，同时车辆根据CC的信号值，判断RC阻值，确定线束的容量。CP信号是判断供电设备的供电能力，通过PWM值确定。电气原理图中的各电阻值和PWM值都必须满足标准要求，且控制器必须按照标准进行判断，以满足车辆在市场上的充电需求。1.电气原理交流充电的电气原理图交流充电系统的工作原理022.控制策略交流充电的控制策略步骤如下：（1）车载充电机检测CC和CP信号，车载充电机可根据CC信号判断充电线的容量，根据CP信号，判断供电设备的供电能力。（2）车辆处于休眠或停车状态时，当充电插头插上充电插座时，车载充电机检测到CC或CP，自身唤醒。交流充电系统的工作原理022.控制策略交流充电的控制策略步骤如下：（3）车载充电机自唤醒后，唤醒VCU和BMS。（4）VCU和BMS被唤醒后，开始进入交流充电模式，并检测车辆状态，即车辆是否有故障，电池是否满电。（5）车载充电机反馈充电线束状态和供电设备信息给BMS。（6）BMS根据车载充电机反馈的信息和车辆的状态，发送开始充电或停止充电指令给车载充电机。交流充电系统的工作原理022.控制策略交流充电的控制策略步骤如下：（7）充电线或交流充电桩的供电控制装置，通过CP信号判断车辆状态，连接或断开K1和K2，即连接或断开交流电的输入。（8）车载充电机根据接收到的指令，开始或停止工作，给车辆充电或停止充电进入休眠。交流充电系统的工作原理022.控制策略在整个充电的开始，车辆和交流充电桩（或充电线）都会先判断充电接口是否连接完好，车辆才会判断是否启动充电，所以客户必须插抢到位，这也是为了保证充电安全。在使用上，客户只需插抢，无需执行其他操作，车辆随即进入充电模式，开始充电，提高了客户使用的便利性。在实际使用中，如果车辆在充电过程，当电网没有电时，车辆会自动进入休眠，减少自身的能耗；当又来电时，车辆也会自动唤醒，并检测车辆状态，如车辆未满电时会继续充电，如已满电，会停止充电并进入休眠，减少能量消耗。交流充电系统的工作原理022.控制策略交流充电电流相对较小，有利于电池的使用寿命，且不易过热和发生故障。直流充电虽然能更快的完成充电，但对车辆的电池损伤较大，也易发生过热，从而起火，因此建议车辆多采用交流充电模式，可有效延长电池寿命和减少事故发生。031.定义车载充电机将交流充电口传递过来的（220V/50Hz）交流电转换为直流高压电为动力蓄电池充电。车载充电机根据BMS的实时状态调节充电电流。032.结构车载充电机车载充电机由交流输入接口、功率单元、控制单元、低压辅助单元、直流输出接口等部分组成，充电过程中一般由车载充电机作为电池管理系统、充电接触器、仪表盘、冷却系统等低压用电设备的电源。车载充电机连接示意图如图所示。032.结构车载充电机但如果功率需要，也可以启用两个备用pin口（pin口NC1和pin口NC2），可以实现380V输（1）输入接口输入接口一共7个pin口，三类连接，包括高压电源连接、高压中性线、车辆底盘地、低压信号的充电连接确认和控制确认。标准的输入接口采用工频单相输入220V电压。032.结构车载充电机由控制器比较测量值与期望值之间的差距，再将调节要求传递给PWM回路（PWM脉冲宽度调制技术），用脉冲宽度变化去控制高压回路中功率器件的开闭时间的长短，最终实现输出电流和电压尽量接近于主控系统要求的数值。（2）控制单元控制单元主要用于采样输出电流和电压，经过处理后将实时值传递给PID（一种闭环自动控制技术，是比例、积分、微分控制器的简称）控制回路。032.结构车载充电机（4）功率单元功率单元一般包括输入整流，逆变电路和输出整流3个部分，将输入的工频交流电转化成适合动力蓄电池系统能够接受的适当电压的直流电。（3）低压辅助单元低压辅助单元是一个标准低压电源，输出电压12V或者24V，用于充电期间，给电动汽车上的用电器供电，比如电池管理系统、热管理系统、汽车仪表等。032.结构车载充电机其中，高压连个pin口与动力蓄电池相连；充电请求信号线作用是当充电机的输入端口与外部电源之间完成充电连接确认以后，通过“充电请求信号”线向车辆控制器发送充电请求信号，同时或延时一小段时间后，用低压辅助电源给整车供电。（5）输出端口输出端口包括低压辅助电源正负极两个pin口、高压充电回路正负极两个pin口、底盘地、通信线CANH和CANL（还可以有CAN屏蔽）和充电请求信号线。033.充电原理车载充电机车载充电机有两大部分，电源部分（主电路）和充电机控制主板（控制电路）。电源部分主要作用是将220V交流电转化为300V的直流电，电源部分又分为PFC和LLC两部分，实际上可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。当车载充电机接上交流电后，并不是立刻将电能输出给电池，而是通过BMS电池管理系统首先对电池的状态进行采集分析和判断，进而调整充电机的充电参数。033.充电原理车载充电机充电机控制主板主要是对电源部分进行控制、监测、计量、计算、修正、保护以及与外界网络通信等功能，是车载充电机的“中枢大脑”。车载充电机的工作原理如图所示。034.功能车载充电机（1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体蓄电池的实时数据。（2）可通过高速CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。（3）能提供完备的安全防护措施，主要有：034.功能车载充电机（3）能提供完备的安全防护措施，主要有：①交流输入过压保护功能、交流输入欠压告警功能、交流输入过流保护功能、直流输出过流保护功能、直流输出短路保护功能、输出软启动功能，防止电流冲击。②在充电过程中，充电机能保证动力蓄电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体蓄电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。034.功能车载充电机③自动判断充电插接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电。④充电联锁功能，保证充电机与动力蓄电池连接分开以前车辆不能启动。⑤高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出。⑥车载充电机具有阻燃功能。（1）比亚迪秦EV交流充电口安装在车辆右侧后方。新能源汽车充电口一般安装位置有正前、左前、左后、右后四种方式。比亚迪秦EV交流充电口认知04交流充电口安装位置（2）打开方式：首先需要使用智能钥匙解锁车辆，然后使用手掌按压交流充电口保护盖，保护壳就会弹出来，不需要跟之前一样必须在驾驶内打开，这样提高了充电便利性。比亚迪秦EV交流充电口认知04打开交流充电口（3）认知交流充电口各端子定义及作用，可参考前面理论知识。比亚迪秦EV交流充电口认知04交流充电口各端子（4）认知充配电总成，找到交流充电插件。充配电总成安装在前舱内，打开前舱盖，便可以看见（打开前舱盖需要在驾驶室内2次解锁前舱盖开关）。比亚迪秦EV交流充电口认知04拔下车载充电机各部位插头（5）认知交流充电所关联到的部件。①汽车BCM是车身控制模块（BCM）就是设计功能强大的控制模块，实现离散的控制功能，对众多用电器进行控制。汽车BCM位于汽车主驾驶左上方的黑色盒子里。比亚迪秦EV交流充电口认知04BCM模块②双路电继电器安装在前舱配电盒内，其作用主要是通过控制低压线路的电流来控制高压线路的电流，起到电流开关的作用。③电池管理控制器BMC安装位置在低压蓄电池下面。比亚迪秦EV交流充电口认知04双路电继电器实

训Practicaltraining01设备及工具准备序号设备及工具名称数量1秦EV1辆2交流充电枪1套3道通解码仪1台4万用表1套设备及工具准备02场地设备准备检查实训场地和设备设施是否清洁及存在安全隐患，配电箱、排插是否符合用电需求，如不正常请汇报老师并进行处理。1.禁止在车辆上电高压情况下检查与更换电池模组；2.禁止在带电状态下触碰任何带安全警示标志的部件；3.禁止徒手触摸所有橙色的线束。03安全防护准备04实训记录交流充电故障诊断（CP故障）序号步骤记录完成情况1确认故障现象：车辆连接充电枪后，仪表充电连接指示灯点亮，一直显示充电连接中

已完成□未完成□2车辆上电后，连接道通解码仪。进入到车载充电机模块读取数据流，保持此界面不动

已完成□未完成□3车辆不下电，连接充电枪。观察车载充电机CP的数据流变化，发现CP一直为0％。异常

已完成□未完成□04实训记录交流充电故障诊断（CP故障）4检查充电枪的CP电压，拔下充电枪测量枪口CP角对PE电压值，测量值为12V，正常

已完成□未完成□5根据电路图检查：连接充电枪，在充配电总成侧测量BK46/5号角对搭铁电压正常值为12V-8V左右，实际测量值为0V。异常

已完成□未完成□6测量BK46/5号角到充电口CP角线路电阻值，电阻值为无穷大。说明此线路存在断路情况

已完成□未完成□7故障恢复，车辆正常充电

已完成□未完成□质检意见原因：已完成□未完成□感谢观看新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修项目四充电系统检修修任务三直流充电系统故障诊断与维护新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修1任务引入Tasktointroduce一名客户想要购买一台比亚迪秦EV汽车，他第一次来到4S店了解电动汽车，想要了解比亚迪秦EV汽车的充电系统。作为一名销售顾问，请你为客户介绍新能源汽车充电系统的基本知识。03直流充电系统检测方法02直流充电系统的工作原理01直流充电系统的结构目录CONTENTS直流充电系统的结构01在直流充电模式下，充电系统主要由直流充电桩、直流充电接口、直流充电高压线束、高压电控总成、动力蓄电池等组成。充电桩功能类似于加油站里面的加油机，直流桩的输入端与交流电网380V三相电直接连接，内部直接将高压交流电转化为高压直流电，输出端装有充电枪用于连接直流充电口。1.供电设备直流充电桩2.直流充电口（1）直流充电口通过直流充电柜的直流充电口将高压直流电供给动力蓄电池充电。直流充电系统的结构01直流充电口结构图DC-：高压输出负极，经过高压控制盒快充负继电器，输出到动力蓄电池高压负极。DC+：高压输出正极，经过高压控制盒快充正继电器，输出到动力蓄电池高压正极。PE（GND）：车身搭铁，接车身。A-：低压辅助电源负极，接蓄电池负极。直流充电系统的结构01直流充电口结构图A+：低压辅助电源正极，为12V快充唤醒信号。CC1：直流连接确认线，属内部电路，CC1与PE之间有一个1000Ω的电阻。CC2：直流连接确认线。S+：直流CAN-H，与BMS（BMS）及数据采集终端通信。S-：直流CAN-L，与BMS（BMS）及数据采集终端通信。直流充电系统的结构01直流充电口结构图（2）直流充电口端子直流充电口端子测量见下表：直流充电系统的结构011～A-（低压辅助电源负）4～CC1（车身地）1KΩ+30Ω2～A+（低压辅助电源正）5～S-(CAN-L)3～CC2（直流充电感应信号）6～S+(CAN-H)3.直流高压电缆连接直流充电口到高压电控总成之间的线束。直流充电系统的结构01直流充电高压线束由于电网中的380V交流电无法直接对动力蓄电池直接输入，所以在直流充电的过程中输入电动汽车的高压直流电需要经过直流充电桩的转换整流。直流充电桩由输入整流装置、输入控制装置、输出控制装置和充电管理装置等组成，其系统框图如下图所示。直流充电系统的工作原理02直流充电桩系统框图直流充电系统的工作原理02电网中380V交流电通过脉冲宽度调制（PWM）整流装置对输入的三相交流电进行整流，经滤波后，形成稳定的直流母线电压650V提供给后级输出控制装置，为输出控制装置提供动力电源。1.直流充电桩的工作原理直流输入控制装置的数据通信模块（DCM）对直流电能计量并控制直流供电系统也起到安全防护作用。直流输出控制装置（PUM）与车载电池管理系统（BMS）通信，进行DC/DC功率变换，输出动力蓄电池所需电压、电流，而用户则通过直流充电管理装置进行人机交互，实现身份识别、费用收取、票据打印、数据管理、控制充电电量等。动力蓄电池的发展进程022.直流充电系统的工作原理（2）充电唤醒充电枪连接到车辆快速充电接口，整车控制器（VCU）通过充电连接确认线CC判断快速充电接口是否正确连接，如果判断正确连接后，启用唤醒线路将车辆内部的充电系统电路和部件唤醒。（1）直流供电车辆直流充电口连接到直流充电桩，直流充电桩通过充电枪为电动汽车提供高压直流电源。动力蓄电池的发展进程022.直流充电系统的工作原理（4）发送充电指令如果检测到动力蓄电池有充电需求时，整车控制器（VCU）通过输出高压接触器接通指令到高压控制盒，接通动力蓄电池与直流充电桩间的高压电路，开始进行充电。（3）检测充电需求电池管理系统（BMS）检测动力蓄电池是否需要进行充电。动力蓄电池的发展进程022.直流充电系统的工作原理（6）充电停止电池管理系统（BMS）检测到充电完成后，给整车控制器（VCU）发送指令，快速充电系统停止工作，断开动力蓄电池继电器，充电结束。（5）充电过程充电过程中，整车控制器（VCU）向仪表输出充电显示信息，外部供电设备的高压直流电通过直流充电桩储蓄到动力蓄电池。1.检查直流充电口总成高压线束（1）拔出直流充电口总成的高压接插件。直流充电系统检测方法03（2）测试正负极电缆是否导通。以上测试情况正常，则进行下步检查；如果测试情况不正常，则更换直流充电口。直流充电系统检测方法032.检查直流充电口总成低压线束（1）将起动开关置于“OFF”位置。（2）拔出电池管理器低压接插