新能源汽车技术 课件 项目四 任务4 掌握充电系统的结构原理与检修

纯电动汽车充电系统原理及检修智能制造与汽车学院李蕊CONTENTSPARTONE充电系统概述一PARTTWO交流充电（慢充）二PARTTHREE技能训练四PARTFOUR直流充电（快充）三任务导入随着国家大力推广纯电动汽车，纯电动汽车的保有量在逐渐增加，纯电动汽车充电系统问题时有发生。如果不能及时为车辆进行电能的补给就会影响车辆的续航能力。本节课程通过理论+实践，对纯电动汽车充电系统（交流、直流）结构组成和功用的介绍，了解充电系统的工作原理及工作时车与桩之间的交互工程，对充电系统故障的检测与维修进行剖析。学习目标了解交/直流充电系统的组成；了解交/直流充电系统各个零部件的作用；了解交/直流充电系统工作时车与桩的交互过程；能根据电路图对交/直流充电系统的电路进行检查及数据测量；能根据电路图对纯电动汽车充系统类故障进行排除；一、充电系统介绍充电系统概述充电模式充电系统概述纯电动汽车的充电系统是其能源补充系统，是为了保障纯电动汽车持续行驶而提供动力能源。纯电动汽车充电系统可以根据动力电池的实时状态来控制充电的启动和停止，同时可以根据动力电池的实时电量、温度等来控制充电电流的大小和电池热管理，也可以根据充电时间的长短需要来选择不同的充电模式（例如：交流充电、直流充电）。充电系统概述

充电系统是新能源汽车动力电池补充能量以及向整车低压用电设备进行供电的系统。主要由：交流慢充系统、直流快充系统、DC-DC系统组成。其中慢充和DCDC功能由电源补给系统总成实现。相比传统燃油车，电源补给系统（PDU）的DC-DC取代了发电机，充电系统就是原来的添加燃料系统。燃油车：发电机新能源汽车：DCDC注：旧技术充电机与DCDC为分开两个零部件，目前主流新技术采用集成化一个零件。充电模式二、交流充电（慢充）交流充电系统组成交流充电原理交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电系统的故障检测与维修交流充电系统组成在交流充电模式下，充电系统主要由供电设备（充电桩）、交流充电接口、高压控制盒、整车控制器、动力电池、车载充电机、低压控制线束和高压线束等组成。车载充电机（OBC）是任何一辆纯电电动汽车必须配置的元件，是纯电动汽车充电系统的关键部件，尤其在交流充电系统中作用十分重要。其工作原理为：车载充电机内部前电路为有源或无源的PFC电路，它的功能是将车载充电机的输入端输入的交流电整流成直流电并保证其功率因数。后级为LLC(谐振软开关)的全桥变换器，功能是将前级输出的高压直流电调整为合适的电压，从而给动力电池输出相应的电压及电流。交流充电系统原理(OBC+DCDC)380VAC220VAC充电及供电系统作用：电网220V及380V的交流电转化成直流电给整车进行充电储存到动力电池中，并将动力电池高压直流电通过DC-DC转换为12V低压，为整车低压用电器提供电量。交流慢充接口定义信号类型定义备注CC充电连接确认信号插抢后可在电池数据流查看，未插枪CC=0欧，数据流里显示初始值8000：3.3kw充电桩/家充线：680欧姆6.6kw充电桩：220欧姆注意：充电枪上的S3开关，若S3断开（即被按下）CC=R4+RC，3300-3500欧，半连接状态，不允许充电CP控制确认插抢后诊断仪在电池数据流查看（输入交流电流/0.6，家充线限流80%）：10A家充线：插抢有效，CP占空比13%；16A家充线：插抢后为有效，CP占空比21%；3.3wk充电桩：插抢有效，CP占空比26%；6.6kw充电桩：插抢为有效，CP占空比53%；PE接地保护与三相插座地线相连，确认插座接地L交流电源（火线）220V交流火线N零线220V交流零线NC1备用预留1空脚NC2备用预留2空脚交流充电系统原理慢充原理框图cc交流充电系统原理交流充电系统原理慢充充电流程插充电枪（插电源/刷卡/扫码）CP唤醒OBCOBC检测CP频率、占空比OBC唤醒VCU12V硬线信号VCU唤醒BCU12V硬线信号一、充电模式判断根据CC阻值和CP占空比信号3.3kw充电桩/家充线：CC阻值=680Ω6.6kw充电桩：220Ω再结合cp占空比确定充电模式，不同充电模式BCU请求充电电流不一样二、OBC检测CP频率、占空比，整个充电过程持续检测BCU检测CC阻值点亮充电连接灯BCU检测电池无故障BCU高压上电电池充电准备就绪VCU检测档位、手刹VCU允许充电OBC闭合S2开关BCU发送充电需求电流、电压Tbox/HU预约充电未开启或在预约时间段开始充电点亮充电状态指示灯交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电桩与电动汽车握手过程交流充电系统的故障检测与维修故障现象：一辆能够正常行驶的长安逸动460EV，交流不能正常充电，更换交流充电设备之后还是不能正常充电，具体表现为插枪后仪表无反应。故障分析：由于车辆能够正常行驶，所以首先排除动力电池故障（单体电池过放，欠压，压差过大，漏电，温度等），高压互锁无故障，接触器无故障（交流充电接触器，能正常上电则预充，主接触器均无故障），电源补给系统的电源，搭铁，CAN线均无故障（电源补给系统包含有车载充电机（OBC），DC-DC，高压配电三个部分，如有故障则DC-DC无法工作），那么只剩下车载充电机或是BCU给仪表的仪表指示灯控制信号。交流充电系统的故障检测与维修查询电路图，分析可能原因：

1.充电确认CC故障

2.充电连接信号故障

3.仪表指示灯故障

4.车载充电机自身故障交流充电系统的故障检测与维修故障处理：故障处理：1.检查交流充电口1#至BCU-3#线路是否良好2.检查交流充电口6#至PDU-20#线路是否良好3.检查PDU8#至VCU-51#是线路否良好4.更换车载充电机故障总结：车辆端CC是有一个12V常电，充电设备端CC与PE是有一个电阻（电阻阻值根据充电设备功率而定，例如：7KW充电桩是220Ω，1.5KW充电枪是1.5KΩ）。当插枪充电时，CP唤醒OBC，OBC再硬线唤醒VCU，再由VCU唤醒BCU，此时BCU唤醒，检测到自身CC电压被拉低，此时通过充电连接信号发送给BCU，BCU控制接触器完成预充，同时发送仪表指示灯控制给到组合仪表，点亮充电连接指示灯。二、直流充电（快充）直流充电系统组成直流充电原理直流充电桩与电动汽车握手过程交流充电系统的故障检测与维修直流充电系统的组成(OBC+DCDC)380VAC直流快充接口定义接口功能定义DC+直流电源正，连接直流电源正与电池正极与动力电池直流充电线束接口正极连接DC-直流电源负，连接直流电源负与电池负极与动力电池直流充电线束接口负极连接PE保护接地（PE）连接供电设备地线和车辆车身地线与车身接地连接S+直流充电通信CAN_H，连接直流快充桩与电动汽车的通信线S+与S-分别为直流充电桩与电动汽车can-H和can-L通讯线。直流充电桩与电动汽车BMS组成直流充电can网络，实现车辆快充时信号交互。其中直流充电桩和BMS主板分别有1个120终端电阻，由快充口S+和S-低压信号线经过动力电池低压信号线，最后与BMS主板建立通讯。直接测量快充口的S+与S-之间可测得120欧电阻。S-直流充电通信CAN_L，连接直流快充桩与电动汽车的通信线CC1充电连接确认1直流充电桩检测与电动汽车连接可靠，检测直流充电插座内的1000欧电阻。直接测量快充口CC1与PE之间电阻值1000欧。CC2充电连接确认2电动汽车BMS检测直流充电枪连接可靠，检测直流充电枪的1000欧电阻。可通过诊断仪电池数据流CC2阻值为1000欧。A+低压辅助电源正，连接直流快充桩为电动汽车提供的低压12V辅助电源扫码或刷卡后，直流充电桩通过A+接口向电动汽车输出12V正唤醒电，唤醒VCU。直流充电口A+脚与VCUA+脚相通。A-低压辅助电源负，连接直流快充桩为电动汽车提供的低压辅助电源与电动汽车车身地连接，与车身地相通注：直流快充线束内有温度传感器（热敏电阻），由VCU进行检测充电温度，当插座与充电枪接触不良造成局部过热时及时停止充电。直流充电原理直流充电原理直流快充原理图直流充电桩（含充电枪）车身快充接口动力电池（BMS）VCUDC+DC-快充高压线束S+：直流充电CAN高S-：直流充电CAN低CC1：连接确认1PECC2：连接确认2A+A-∫∫CC2R=1000ΩR=1000ΩR=120ΩR=120Ω低压信号高压回路CC1低压辅助电源12V+插座温度传感器直流快充流程图插充电枪，检测CC1（刷卡/扫码）A+硬线唤醒VCUVCU唤醒BCUBCU检测CC2判定充电模式BCU检测电池无故障VCU允许BCU高压上电电池进入高压激活状态收到VCU允许充电BCU闭合直流充电继电器电池充电准备就绪BCU与充电桩报文交互充电桩检测车端外侧电压无异常开始输出开始充电CC2电阻信号为1000±3%Ω判断为直流快充模式；VCU检测档位、手刹充电桩进行绝缘监测VIN通讯BCU进入充电准备BCU发送需求电压电流直流充电原理直流快充控制引导图直流充电桩与电动汽车握手过程插头连接阶段——S闭合、未插入插座（摘枪）直流充电桩与电动汽车握手过程插头连接阶段——S打开、未插入插座（捏枪）直流充电桩与电动汽车握手过程插头连接阶段——S打开、插入插座（捏着插枪）直流充电桩与电动汽车握手过程插头连接阶段——S打开、锁定（插入松手）直流充电桩与电动汽车握手过程充电握手阶段——（辅助电源闭合）直流充电桩与电动汽车握手过程绝缘检测阶段——（检测是否绝缘）直流充电桩与电动汽车握手过程绝缘检测阶段——（释放能量）直流充电桩与电动汽车握手过程辨识匹配阶段——（桩与BCU互相识别）直流充电桩与电动汽车握手过程辨识匹配阶段——（检测电池电压是否异常）直流充电桩与电动汽车握手过程辨识匹配阶段——（准备开始充电）直流充电桩与电动汽车握手过程充电阶段直流充电桩与电动汽车握手过程停止阶段直流充电桩与电动汽车握手过程停止阶段——（释放能量）直流充电桩与电动汽车握手过程停止阶段——（辅助电源断开）直流充电桩与电动汽车握手过程四、技能训练交流/直流充电口数据测量（CC、CP、PE)交流充电口C