《新能源汽车动力电池及充电管理》课件-任务12 交流充电系统

任务12

交流充电系统目录CONTENTS交流充电系统故障检修1随车充电枪充电故障检修2交流充电桩故障检修3情景导入一辆纯电动汽车最近使用随车便捷式充电盒进行交流充电，插枪发现报警无法充电，你能帮解决此类故障吗？教学目标知识目标掌握交流充电系统诊断及检修；掌握随车充电枪充电故障诊断及检修。能力目标能正确诊断和检修交流充电系统故障；能正确诊断和检修随车充电枪充电故障。素质目标培养独立思考、多角度、辩证地分析问题习惯；培养大胆尝试，积极寻求有效的解决问题的能力和韧性。12.1

交流充电系统故障检修01新能源汽车充电模式充电模式：连接电动汽车到电网(电源)给电动汽车供电的方法。模式1：将电动汽车连接到交流电网(电源)时,在电源侧使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插头插座,在电源侧使用了相线、中性线和接地保护的导体。模式2：将电动汽车连接到交流电网(电源)时,在电源侧使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插头插座,在电源侧使用了相线、中性线和接地保护的导体,并且在充电连接时使用了缆上控制与保护装置(IC-CPD)。模式3：将电动汽车连接到交流电网(电源)时,使用了专用供电设备,将电动汽车与交流电网直接连接,并且在专用供电设备上安装了控制导引装置。模式4：将电动汽车连接到交流电网或直流电网时,使用了带控制导引功能的直流供电设备。注:模式2、模式3、模式4应具备控制导引功能。01新能源汽车充电模式新能源汽车充电连接方式：使用电缆和连接器将电动汽车接入电网(电源)的方法。连接方式1：将电动汽车和交流电网连接时,使用和电动汽车永久连接在一起的充电电缆和供电插头。注:电缆组件是车辆的一部分。中国不允许使用模式1的充电方式对电动汽车进行充电。01新能源汽车充电模式新能源汽车充电连接方式2连接方式2：将电动汽车和交流电网连接时,使用带有车辆插头和供电插头的独立的活动电缆组件。注:可拆卸电缆组件不是车辆或者充电设备的一部分。如：家用便携式交流充电盒01新能源汽车充电模式新能源汽车充电连接方式3注:电缆组件是充电设备的一部分。充电桩单相交流充电充电桩需要针对每个输出端口进行独立保护设计。明确单相供电最大电流为32A，采用三相充电设计时，明确采用连接方式3（即桩带线）。02交流慢充系统认知电动汽车慢速充电系统主要由供电设备（交流充电桩或家用交流电源）、充电枪、慢充充电接口、车载充电机、高压线束、高压控制盒、动力电池、整车控制器（VCU）和低压控制线束等部件组成。供电设备慢充口慢充线束车载充电机高压控制盒动力电池03交流慢充系统原理图电动汽车慢速充电原理系统04交流慢充系统充电过程

交流充电桩或家用16A供电插座提供的交流电经过车载充电机的整流、滤波、升压，转换为高压直流电，通过高压控制盒连接到动力蓄电池。慢速充电系统工作过程如图所示。（1）交流供电。将充电枪连接到交流充电桩或家用16A供电插座，充电桩经充电枪向电动汽车输入交流电。（3）检测充电需求。蓄电池管理系统（BMS）检测动力蓄电池是否需要充电，并计算所需充电电流。（2）充电唤醒。充电枪通过CC充电连接确认后，车载充电机向整车控制器（VCU）、蓄电池管理系统（BMS）发出连接确认信号和充电唤醒信号，整车控制器（VCU）唤醒仪表显示连接状态。04交流慢充系统充电过程（5）充电过程。车载充电机将外部设备提供的220V交流电整流为高压直流电储存到动力蓄电池。（4）发送充电指令。蓄电池管理系统（BMS）向车载充电机发送充电指令，动力蓄电池管理模块控制动力蓄电池正、负继电器闭合，开始进行充电。（6）停止充电。蓄电池管理系统（BMS）检测到充电完成后，给车载充电机发送指令，车载充电机停止工作，蓄电池正、负继电器断开，充电结束。05充电故障诊断视频：充电指示灯常亮故障的诊断（见mooc任务4-3）05充电故障诊断视频：交流充电信号CP线路故障诊断（见mooc任务4-3）05充电故障诊断视频：交流充电接触器控制线路故障诊断（见mooc任务4-3）12.1.13.3kW车载充电机元件、原理的认知与检修

013.3kW充电机的内部部件谐波污染处理电路PE保护地线ACLACNPTC热敏电阻熔断器013.3kW充电机的内部部件用三极管做整流的应用功率变压器逆变用场效应管整流桥023.3kW充电机的工作原理1.交流电L、N先经防谐波洖染电路；2.经同步整流电路（下桥两个MOS管、D3和D4)，整流电流给电解电容器充电，电容形成储能；3.四个IGBT组成的逆变桥与Lr、变压器初级线圈、Cr形成LLC大功率逆变电路；4.次级线圈经四个二极管整流后，经末级电解电容储能（也称滤波）缓冲后给动力电池充电。033.3kW充电机的检修案例1.交流保险丝熔断：下游有短路或超载。2.PTC热敏电阻熔断：原因是上游的电网电源不稳定或PTC时间过长，性能下降。043.3kW车载充电机元件、原理的认知与检修

视频：3.3kW车载充电机元件、原理的认知与检修（见mooc任务4-3）12.1.26.6kW车载充电机VTOG功能的认知与检修

01红旗6.6kW充电机的内部部件直流输出低压控制L、N、PE线谐波控制冷却管路充电机控制器干扰控制01红旗6.6kW充电机的内部部件电解电容器减振高频滤波用电感功率变压器外接振荡电容器Cr01红旗6.6kW充电机的内部部件驱动用变压器驱动芯片电解电容器电力场效应管026.6kW充电机的工作原理026.6kW充电机的工作原理6.6kW充电机=3.3kW单向充电机+并联3.3kW双向充电机。1.

3.3kW单向充电机(1)交流电L、N先经防谐波洖染电路；(2)经同步整流电路（下桥两个MOS管、D3和D4)，整流电流给电解电容器充电，电容形成储能；(3)四个IGBT组成的逆变桥与Lr、变压器初级线圈、Cr形成LLC大功率逆变电路；(4)次级线圈经四个二极管整流后，经末级电解电容储能（也称滤波）缓冲后给动力电池充电。026.6kW充电机的工作原理2.

3.3kW双向充电机(1)交流电L、N先经防谐波洖染电路；(2)经左侧四个IGBT组成的同步整流电路，整流电流给电解电容器充电，电容形成储能；(3)中间四个IGBT组成的逆变桥与Lr、变压器初级线圈、Cr形成LLC大功率逆变电路；(4)右侧四个IGBT组成同步整流，次级线圈Lr、变压器次级线圈、Cr形成LLC大功率逆变电路，整流后经末级电解电容储能（也称滤波）缓冲后给动力电池充电。0286.6kW充电机的工作原理(5)当按下仪表台放电开关（DISCHARGE)时，或在充电口插上专用放电插座时；(6)电池电能经右侧四个IGBT组成的逆变电路向左输出到次级线圈Lr、变压器次级线圈、Cr形成LLC大功率逆变电路；(7)中间四个IGBT组成同步整流电路。(8)左侧四个IGBT组成逆变电路，输出220V50Hz交流电。031.交流保险丝熔断：下游有短路或超载。2.PTC热敏电阻熔断：PTC时间过长，性能下降；3.电力场效应管损坏；4.电力场效应管驱动电路损坏6.6kW充电机的检修案例046.6kw车载充电机VTOG功能的认知与检修视频：6.6kw车载充电机VTOG功能的认知与检修（见mooc任务4-3）12.1.3充电时间过长的原因与检查01不充电的原因不充电或充电时间过长的原因分析（1）电池管理系统检测到电池损坏；（2）电池管理系统与充电机通讯故障；（3）充电控制器的供电或搭铁故障；（4）车载充电机故损坏；（5）充电枪及座有故障；01充电时间过长的原因不充电或充电时间过长的原因分析（1）冷却系统冷却液不足；（2）电动冷却液泵损坏；（3）电动冷却泵继电器损坏；（4）散热器风扇电路故障；（5）线路故障；02若是不充电故障，则按以下顺序排除故障：

（1）电池、电池管理系统及高压配电箱故障排除，特别是电池老化，要更换电池。对长期行驶的电动汽车，初次出现的电芯老化偶尔能充电，在接下来的充电、行驶、充电中可能故障会消除；

（2）充电枪故障，比如充电枪和充电座间隙增加，充电时过热，这时应更换新的充电枪和充电座；

（3）电池管理系统（BMS)线路、车载充电机（OBC)线路、辅助控制模块（ACM）线路及控制单元本身故障。不充电的故障检查03

若是充电时间长，则重点在冷却系统查找故障。例如可通过摸一下充电机壳体是否过热，看一下电子风扇电机是否转动。若电子风扇电机转动，则进行如下检查：充电时间过长的检查（1）冷却液在储液罐内的高度（见图），不足补加到正常高度范围；03充电时间过长的检查（2）用听诊器听水泵是否转动，并听泵内是否有气体“打嗝”的声音（见图），若有气体“打嗝”的声音则需要对管路进行排气。04充电故障诊断视频：充电时间过长的原因与检查（见mooc任务4-3）任务小结本节学习车载充电机安装在汽车固定位置，车载充电机除了要提供充电功能外，还应满足小型化、轻量化、高可靠性、高效率的要求。课后作业：简述车载充电机工作原理？12.2

随车充电枪充电故障检修12.2.11.6kW充电枪的原理认知01这种带有功能盒的随车供电枪，结构组成如图所示，CP（引导）有自动断电功能。找到插头、功能盒、充电枪位置。带有功能盒的随车供电枪外形02

K1和K2为继电器，当没有漏电情况发生时或CP控制引导信号显示车上电池箱电池无故障时，K1和K2继电器开关闭合。带功能盒的随车供电枪的工作原理L=Line火线； S1=Switch1功能盒中的电子开关。N=Neutral零线； S2=Switch2电池管理系统中的电 子开关；PE=ProtectionEarth保护地； S3=Switch3枪中机械的微动开关；带功能盒的随车供电枪02带功能盒的随车供电枪的工作原理（1）上图检测点3用于车辆控制装置检测车辆外部是否插入了充电枪供电枪插入后，车辆控制装置（电池管理控制单元）从CC（充电连接确认）输出12V，RC电阻是表征枪充电功率的，车上电池管理系统根据RC电阻的大小确定发给车载充电机的最大电流，例如8A。供电枪内部有按压开关S3，R4电阻可以检测线路是否有通断。电流最终经PE线回到车身从而回到电池管理控制单元。02带功能盒的随车供电枪的工作原理（2）上图检测点1用于给功能盒内部的供电控制装置提供反馈信号，S1为电子开关，是CP（控制导引信号）的电流流出端。（3）上图检测点2用于给车辆控制装置提供反馈信号，S2为电子开关，当需要实现停止供电时，正常充电时S3电子开关闭合，电池管理系统发现充电异常时将S3电子开关断开，检测点1信号发生变化，控制供电控制装置将K1和K2断开，停止供电。02（4）漏电检测这里的漏电检测就漏电保护开关，原理是检测火线和零线的电流和为0，若不为零，说明有漏电存在，超过30mA，则漏电保护开关断开。带功能盒的随车供电枪的工作原理031.6kw充电枪的原理认知与检修视频：1.6kw充电枪的原理认知与检修（见mooc任务4-3）12.2.23.3kW充电枪的原理认知01“交流充电桩”准确的名字应称为“公共场合的交流供电安全桩”。是一种在公共场合提供安全供电的一个设备。车主花钱自己装的功率多为3.3kW，即最大电流为16A。3.3kW交流供电桩的外形请找到交流供电桩、充电枪位置02

K1和K2为继电器，当没有漏电情况发生时或CP控制引导信号显示车上电池箱电池无故障时，K1和K2继电器开关闭合。充电桩的工作原理L=Line火线； S1=Switch1功能盒中的电子开关。N=Neutral零线； S2=Switch2电池管理系统中的电 子开关；PE=ProtectionEarth保护地； S3=Switch3枪中机械的微动开关；不需要车主带双头枪充电桩的工作原理0201020304（1）检测点3用于车辆控制装置检测车辆外部是否插入了充电枪：供电枪插入后，车辆控制装置（电池管理控制单元）从CC（充电连接确认）输出12V，RC电阻是表征枪充电功率的，车上电池管理系统根据RC电阻的大小确定发给车载充电机的最大电流，例如32A。供电枪内部有按压开关S3，R4电阻可以检测线路是否有通断。电流最终经PE线回到车身从而回到电池管理控制单元。（2）检测点1用于给功能盒内部的供电控制装置提供反馈信号，S1为电子开关，是CP（控制导引信号）的电流流出端。（3）检测点2用于给车辆控制装置提供反馈信号，S2为电子开关，当需要实现停止供电时，正常充电时S3电子开关闭合，电池管理系统发现充电异常时将S3电子开关断开，检测点1信号发生变化，控制供电控制装置将K1和K2断开，停止供电。（4）漏电检测：这里的漏电检测就漏电保护开关，原理是检测火线和零线的电流和为0，若不为零，说明有漏电存在，超过30mA，则漏电保护开关断开。033.3kw充电枪的原理认知与检修视频：3.3kw充电枪的原理认知与检修（见mooc任务4-3）12.2.36.6kW充电枪的原理认知01“交流充电桩”准确的名字应称为“公共场合的交流供电安全桩”。是一种在公共场合提供安全供电的一个设备。能找到交流供电桩、充电枪位置。6.6kW交流充电桩的外形不需要车主带双头枪需要车主带双头枪02K1和K2为继电器，当没有漏电情况发生时或CP控制引导信号显示车上电池箱电池无故障时，K1和K2继电器开关闭合。充电桩的工作原理L=Line火线； S1=Switch1功能盒中的电子开关。N=Neutral零线； S2=Switch2电池管理系统中的电 子开关；PE=ProtectionEarth保护地； S3=Switch3枪中机械的微动开关；不需要车主带双头枪02充电桩增加CC检测双头枪，两枪头不能反用。充电桩的工作原理需要车主带双头枪（4）漏电检测这里的漏电检测就漏电保护开关，原理是检测火线和零线的电流和为0，若不为零，说明有漏电存在，超过30mA，则漏电保护开关断开。02充电桩的工作原理4123（3）检测点2用于给车辆控制装置提供反馈信号，S2为电子开关，当需要实现停止供电时，正常充电时S3电子开关闭合，电池管理系统发现充电异常时将S3电子开关断开，检测点1信号发生变化，控制供电控制装置将K1和K2断开，停止供电。（1）检测点3用于车辆控制装置检测车辆外部是否插入了充电枪供电枪插入后，车辆控制装置（电池管理控制单元）从CC（充电连接确认）输出12V，RC电阻是表征枪充电功率的，车上电池管理系统根据RC电阻的大小确定发给车载充电机的最大电流，例如32A。供电枪内部有按压开关S3，R4电阻可以检测线路是否有通断。电流最终经PE线回到车身从而回到电池管理控制单元。（2）检测点1用于给功能盒内部的供电控制装置提供反馈信号，S1为电子开关，是CP（控制导引信号）的电流流出端。036.6kw充电枪的原理认知与检修视频：6.6kw充电枪的原理认知与检修（见mooc任务4-3）12.3交流充电桩故障检修01交流充电桩是给电动汽⻋提供交流电源的充电装置。其基本组成包括桩体、电⽓模块、计量模块等。其中，桩体包括外壳和⼈机交互界⾯，电⽓模块包括接触器、控制引导电路、充电插座、电缆转接端⼦排、安全防护装置等。交流充电桩结构02主回路输入断路器具备过载、短路和漏电保护功能;交流接触器控制电源的通断;连接器提供与电动汽车连接的充电接口，具备锁紧装置和防误操作功能。二次回路提供"启停”控制与"急停”操作;信号灯提供"侍机"、"充电"与"充满”状态指示;交流智能电能表进行交流充电计量;人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。交流充电桩工作原理02交流充电桩整体工作流程:a.合上充电桩的空气开关；b.把充电枪连接到汽车充电口,经CC确认插枪后，CP把插枪信号传给主控板；c.主控板检测到充电桩的指