新能源汽车充电技术 课件 2-1 了解新能源汽车常见补能方式

《新能源汽车充电技术》能力模块二掌握新能源汽车充电系统知识与结构识别方法任务一了解新能源汽车常见补能方式学习目标02技能目标1.了解直流电、交流电的概念；2.了解直流充电、交流充电的概念；3.了解直流充电桩的介绍；4.了解交流充电桩的介绍；5.了解换电模式的介绍。1.能说出什么是直流电和交流电；2.能说出什么是直流充电和交流充电；3.能完整的介绍直流充电桩和交流充电桩；4.能完整的介绍换电模式。知识目标0102教学重难点02教学难点直流充电、交流充电的概念。直流充电桩。交流充电桩。直流电和交流电。直流充电桩和交流充电桩。换电模式。教学重点0102纯电动汽车或插电式混合动力电动汽车的动力电池补充电能主要通过电网的交流电能转换为动力电池需要的直流电能。目前给动力电池进行补给的技术主要是充换电技术。充换电技术分为充电技术和换电技术，其中，充电技术可分为交流充电、直流充电和无线充电。本节课将学习新能源汽车常见的几种补能方式。任务导入目录/CONTENTS直流电、交流电的概念01.直流充电、交流充电的概念02.直流充电桩的介绍03.交流充电桩的介绍04.换电模式的介绍05.PART01直流电、交流电的概念

直流电简称DC，又称“恒流电”，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电，它是由爱迪生发现的。什么是直流电，什么是交流电呢？

60V直流电波形图

交流电简称AC，是指电流方向随时间作周期性变化的电流，在一个周期内的平均电流为零，它是由特斯拉发现的。不同于直流电的是交流电的方向会随着时间发生改变的，而直流电没有周期性变化。什么是直流电，什么是交流电呢？25V交流电波形图PART02直流充电、交流充电的概念

按结构形式比较主流的分类是将直流充电桩分为两种：一体式直流充电桩和分体式直流充电桩。

直流充电是指使用直流充电设备直接给新能源汽车的动力电池补充能量的方式。直流充电设备是直接安装固定在户外，接入电网，为新能源汽车的动力电池提供直流电源的充电装置，可直接为新能源汽车的电池充电。直流充电设备可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。

（一）直流充电介绍一体式双枪直流充电桩按照直流充电桩的功率分类，直流充电桩的功率可分为：15kw、20kw、30kw、40kw、45kw、60kw、80kw、90kw、120kw、160kw、180kw、240kw、360kw等。

直流充电是指使用直流充电设备直接给新能源汽车的动力电池补充能量的方式。直流充电设备是直接安装固定在户外，接入电网，为新能源汽车的动力电池提供直流电源的充电装置，可直接为新能源汽车的电池充电。直流充电设备可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。

（一）直流充电介绍按照直流充电枪的数量分类，可分为单枪直流充电桩、双枪直流充电桩以及四枪直流充电桩。

直流充电是指使用直流充电设备直接给新能源汽车的动力电池补充能量的方式。直流充电设备是直接安装固定在户外，接入电网，为新能源汽车的动力电池提供直流电源的充电装置，可直接为新能源汽车的电池充电。直流充电设备可以从功率大小、充电枪的多少、结构形式、安装方式等不同维度进行分类。

（一）直流充电介绍一体式双枪120kw直流充电桩（二）交流充电介绍

交流充电是指直接用电网AC220V交流电通过交流充电枪连接车辆给新能源汽车的动力电池充电。根据交流充电桩的安装方式分为便携式、落地式、壁挂式三种交流充电设备。

交流充电设备给新能源汽车提供AC220V的交流电，通过车载充电机OBC升压，整流后输出动力电池所需要的直流电。交流充电示意图（二）交流充电介绍

车载充电机OBC里面包括单片机1和单片机2，DSP。当然有的厂家方案只有一个单片机，CC/CP部分直接用DSP实现。交流桩的ARM控制K1、K2，S1。单片机1控制K3。单片机2控制S2。DSP控制K4。BMS控制PDU里面的K5，K6和动力电池包里面的K7。K5表示预充接触器，K6表示慢充接触器，K7表示动力电池总负接触器。交流充电示意图PART03直流充电桩的介绍（一）直流充电桩的认知直流充电桩内部结构示意图

直流充电桩的电气部分由主回路和二次回路组成。主回路的输入是三相交流电，经过输入断路器、交流智能电能表之后由充电模块（整流模块）将三相交流电转换为DC500V或DC750V的直流电，再连接熔断器和直流充电枪，给新能源汽车的动力充电。

二次回路由充电桩控制器、读卡器、显示屏、直流电表等组成。二次回路还提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示；显示屏作为人机交互设备则提供刷卡、充电方式设置与启停控制操作。（一）直流充电桩的认知直流充电桩内部结构示意图（二）直流充电桩的电气原理

1.直流充电桩内部的单个充电模块功率只有15kw，单个模块并不能满足充电功率的要求，需要多个充电模块并联在一起工作，因此需要有CAN总线来协调实现多个模块的均流；

2.充电模块的输入来自电网，是属于大功率供电，涉及到电网和人身安全，特别是人身安全，需要在输入端安装空气开关（学名是“塑壳断路器”），防雷开关甚至漏电开关；

3.直流充电桩的输出是高压、大电流，动力电池是电化学品，容易爆炸，要防止误操作的安全问题，因此输出端要安装有熔断器；

4.安全问题是最高优先级的，除了有输入端设计安全措施之外，机械锁、电子锁、绝缘检测、泄放电阻是一定要有的；（二）直流充电桩的电气原理

5.动力电池是否接受充电，不是由直流充电桩决定的，由电池管理系统BMS决定的。BMS下发“是否允许充电，是否终止充电，可以接受多大电压，多大电流充电”的指令给控制器，控制器再下发给直流充电模块。因此，需要有实现控制器和BMS之间的CAN通信，控制器和充电模块之间的CAN通信；

6.所有充电站内的充电桩要接受监控管理，控制器需要通过WiFi或4G/5G等网络通讯模块和后台连接；

7.充电桩壳体上需要有一目了然的指示灯，通常是三个指示灯，分别表示充电、故障和电源。PART04交流充电桩的介绍

交流充电设备是为新能源汽车提供交流电源的装置，一般由接触器、控制导引电路、漏电保护电路、过流过压保护电路、计量模块、防雷模块、通信模块、人机交互界面等组成，其额定功率有单相2kW10A、3.3kW16A、6.6kW32A及三相40kw63A。

充电时所使用的充电连接装置的物理尺寸、机械结构、电气特性等应符合GB/T20234.1—2015《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》、GB/T201234.2—2015《电动汽车传导充电用连接装置第2部分∶交流充电接口》的相关要求，以保证充电连接物理适应性。PART05换电模式的介绍01（一）换电技术的概念和分类

概念

汽车换电技术是指将新能源汽车已经衰减或能量耗尽的动力电池从车身中拆下并替换全新或满电状态的动力电池的技术。（一）换电技术的概念和分类

分类

（1）单次换电的认知

换电技术目前主要分为单次换电和快换电池2种，单次换电主要为电池容量衰减到80%的新能源汽车一次性更换新的动力电池，这样可以保证汽车继续以车辆出厂时的电池容量行驶，续航里程得到保障。02（一）换电技术的概念和分类

分类

（2）单次换电的缺点

目前比亚迪、上汽荣威、吉利、广汽等新能源汽车企业可以提供免费单次更换动力电池的业务，此业务模式的缺点：

①新更换的动力电池容量与之前的相同，新更换的动力不能增加新车出厂时的续航里程。

②增加新能源企业存储退役电池的压力，以及衰减的动力电池被无资质的企业暴力拆解，有害物质污染环境。02（一）换电技术的概念和分类

分类

（3）快速换电的认知

在目前充电桩普及程度不高的环境下，新能源汽车企业为了解决消费者对里程焦虑，在此背景下汽车企业开始研发多次换电技术，又称为快换电池技术，是指可以在新能源汽车使用的任意时间段，通过特定的装置短时间内快速更换动力电池，与燃油车的加油过程类似，使汽车可以继续以足够的续航里程行驶，快换电池技术相比于单次换电技术更加高效、灵活、机动，可以真正解决行驶过程中电量耗尽的问题，快换电池技术是未来换电技术的主要发展方向和趋势。02（一）换电技术的概念和分类

分类

快速换电的缺点

①由于新能源汽车的动力电池尺寸不一，造成无法针对市场上所有的新能源汽车享受快速换电的福利；

②建换电站的造价高昂。02（二）换电技术的发展历程

21世纪初示范发展推广初期

2006年国内新能源汽车产业尚处于萌芽状态

2010年开发完成了中国首台可上牌的纯电动汽车，并完成了基础换电技术的储备，发展了一套标准箱换电的技术。（二）换电技术的发展历程

2017年蔚来汽车公布针对私人车主的NioPower换电技术，可以实现3min以内完成动力电池的快速更换，是全球首个面向私人用户的汽车换电服务系统。

2022年2月宁德时代推出自己独特的换电体系EVOGO，宁德时代称之为巧克力换电，在这套换电系统中，将动力电池构造组成一块块结构，而在用户使用时，可以将1-3块电池进行搭配，给予用户在换电需求选择的更大权力和可能性，在巧克力换电站中，每个换电站最多可存储48个换电块，每块电池换电时间约为1分钟。（二）换电技术的发展历程2022年4月18日，宁德时代旗下的巧克力换电服务正式在厦门启动，首批启动服务的4座换电站分别位于厦门思明区、湖里区和海沧区，宁德时代表示，在今年年底，将在厦门完成30座快换站的投建，届时，厦门岛上可以达到每3公里的服务半径内均有1座快换站。宁德时代EVOGO换电站PART06任务实施请查阅资料，了解本任务“相关知识”中的内容。完成以下填空。

1.直流电简称DC，又称“_____________”，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电，它是由___________发现的。

2.交流电简称AC，是指电流方向随__________作周期性变化的电流，在一个周期内的平均电流为_______，它是由__________发现的。

3.直流充电是指使用________________设备直接给新能源汽车的动力电池补充________的方式。

4.按结构形式比较主流的分类是将直流充电桩分为两种：__________式直流充电桩和__________式直流充电桩。