新能源汽车电池及管理系统电子教案 3.1充电系统的认知

课题名称3.1充电系统的认知授课时数2教学目标知识目标：1.熟悉新能源汽车充电系统的组成；2.熟悉新能源汽车充电方式；3.熟悉新能源汽车充电电路；4.掌握新能源汽车充电原理能力目标：1.能描述新能源汽车充电系统组成；2.能描述新能源汽车充电方式；3.能描述新能源汽车充电流程；4.能依据电路原理图、工作图描述电路各端子定义；5.能描述新能源汽车充电原理素质与思政目标：1.树立安全意识、6S管理意识；2.养成自主学习、勤于思考的行为习惯教学重点1.识别充电系统的组成及各组成部分的作用；2.掌握充电系统的充电原理。教学难点1.识别充电系统的组成及各组成部分的作用；2.掌握充电系统的充电原理。教学方法讲授法、讨论法课型理论教具（含电教设备）PPT授课后记教学过程一、复习旧知（3分钟）二、导入新课（3分钟）新能源汽车在日常使用过程中，需要经常对车上的动力电池进行充电，作为新能源汽车检修和管理人员，应掌握充电系统的组成、充电方式、充电原理等相关知识，才能更好地为客户服务。讲解新知（20分钟）（一）新能源汽车充电系统的组成1.高压充电系统新能源汽车高压充电系统如图所示新能源汽车高压系统充电图主要由高压充电装置（包括充电桩、车载充电机、充电口）、充电线束、高压配电盒、动力电池、VCU、BMS、高压线束等组成。2.低压充电系统的组成新能源汽车低压蓄电池充电系统主要由高压动力电池、低压蓄电池、DC/DC转换器、高压配电盒（高压控制盒）、低压线束等组成，如图所示。DC/DC转换器低压线束（二）新能源汽车动力电池充电方式及特点1.直流快充通过充电站的直流充电桩将380V的三相交流电变成直流高压电动车上的直流快充接口，以较大的电流（150~400A）给动力电池快速（20min~2h）充电。（1）直流快充的优点。充电时间短。（2）直流快充的缺点。降低动力电池使用寿命；建设充电站成本高；相比交流慢充，充电成本高。2.交流慢充通过交流充电桩或随车配送的充电线将220V的单相交流电经车上的交流慢充接口输送到车载充电机，经车载充电机整流、升压后变成高压直流电，以较小的电流（15A左右）、较长的时间（5~20h）给动力电池充电。（1）交流慢充的优点。充电机价格及安装成本低；充电场所限制少，充电灵活；充电电量足，电池寿命长；充电成本低，可利用家用电源或用电低谷时段进行充电，降低了充电成本。（2）交流慢充的缺点。充电时间过长，难以满足紧急用车的需求。（三）新能源汽车充电系统工作原理1.直流快充充电控制引导电路如图所示直流快充充电引导控制电路K1，K2—直流充电桩高压正、负接触器；K3，K4—充电桩低压唤醒正、负极接触器；K5，K6—车载高压配电盒正、负极接触器；S—充电枪锁止按钮；检测点1（即CC1）—充电桩检测充电枪与车辆充电口连接状态识别信号；检测点2（即CC2）—车辆控制器检测充电枪与车辆连接状态识别信号便携随车充电盒充电导引控制电路充电控制导引电路主要端子定义：（1）交流充电口端子。L：火线。N：零线。PE：车身地（搭铁）。CC：充电连接确认。CP：控制确认。GND：接地（搭铁）。（2）直流充电口端子。DC+：直流电源正。DC-：直流电源负。CC1：充电连接确认。CC2：充电连接确认。S+：充电通信CAN-H。S-：充电通信CAN-L。PE：车身地（搭铁）。A+：低压辅助电源正。A-：低压辅助电源负。2.吉利帝豪EV系列直流快充控制原理吉利帝豪EV系列直流充电控制导引电路（1）充电枪与充电口插合：车辆处于不行驶状态（2）充电连接确认（3）充电桩自检阶段及低压辅助上电（4）充电参数配置（5）预充电阶段（6）充电准备就绪（7）充电阶段（8）充电结束（9）断开电源及电子锁3.江淮IEV6直流快充充电控制原理当直流充电桩的充电枪插入车辆充电口时，充电桩通过A+、A-向132模块三新能源汽车充电系统的检修133VCU提供12V电源，唤醒VCU，VCU工作后控制M/C（动力控制单元PCU）继电器闭合，VCU根据动力电池的可充电功率向充电桩发送充电电流指令。同时，VCU控制直流充电接触器、高压正极接触器、负极接触器触点闭合，充电桩的高压直流电通过车辆充电接口、高压接线盒（高压配电盒）进入动力电池，动力电池开始充电。（1）直流快充系统正常充电的条件①充电连接确认信号CC1、CC2正常。②BMS供电（12V）正常。③充电唤醒信号（12V）正常。④充电桩、整车控制器、BMS间通信正常。⑤动力电池温度在5~45℃。⑥单体电池之间最高电压与最低电压的电压差小于300mV。⑦单体电池之间最高温度与最低温度的温差小于15℃。⑧电池组与车身绝缘值大于500Ω/V。⑨电池单体最高电压不高于电池单体额定电压0.4V。（2）直流快充系统充电终止的条件①人为因素：人为刷卡结束充电、通过APP执行终止充电指令、切断三相交流电。（2）充电桩因素：充电桩有故障；通信故障；三次通信超时即可判断为通信故障；充电枪与车辆连接断开（含机械锁按钮被按下）；充电桩电压高于动力电池最高允许电压；充电电流小于5A。BMS因素。4.交流慢充系统充电控制原理比亚迪e5交流慢充充电电路1—正极接触器；2—分压接触器1；3—分压接触器2；4—负极接触器；7—主接触器；8—交流接触器；9—预充接触器充电桩功率低于7kW时，交流电通过高压电控总成中车载充电机给动力电池充电；充电桩功率高于7kW时，交流电直接通过VTOG（双向逆变交流充放电控制器）对动力电池进行充电。车载充电机简称OBC。IG1、IG3称为双路继电器，由车身控制模块BCM控制其闭合与断开。比亚迪e5交流慢充充电导引控制电路S1—低压辅助电源开关；S2—占空比控制开关；S3—充电枪机械锁止开关低压蓄电池充电原理低压蓄电池在以下几种状态下需进行补充充电：高压动力电池交流慢充、直流快充、车辆上电、车辆放置状态。（1）车辆上电时低压蓄电池的补充充电接通车辆电源开关唤醒VCU和BMS，BMS检测到低压蓄电池电量过低时，将该信号传递给整车控制器VCU并发出充电请求信号，VCU向BMS发出允许充电信号，BMS接通预充电路进行高压预充电。VCU发送允许充电信号的同时，向DC/DC转换器发送唤醒信号，DC/DC转换器通电工作，将动力电池的高压直流电转换成低压直流电给低压蓄电池充电。（2）动力电池交流慢充时低压蓄电池的补充充电当充电枪插入车辆慢充接口后，慢充CC信号唤醒VCU和BMS，BMS检测到电压蓄电池电压过低时，将该信号传递给整车控制器VCU并发出充电请求信号，VCU向BMS发出允许充电信号，BMS接通预充电路进行高压预充电。VCU发送允许充电信号的同时，向DC/DC转换器发送唤醒信号，DC/DC转换器通电工作。预充电完成后，BMS控制交流慢充系统给动力电池充电，同时，DC/DC转换器将动力电池的高压直流电转换成低压直流电给低压蓄电池充电。（3）动力电池直流快充时低压蓄电池的补充充电当充电枪插入车辆快充接口后，快充CC信号唤醒VCU和BMS，BMS检测到电压蓄电池电压过低时，将该信号传递给整车控制器VCU并发出充电请求信号，VCU向BMS发出允许充电信号，BMS接通预充电路进行高压预充电。VCU发送允许充电信号的同时，向DC/DC转换器发送唤醒信号，DC/DC转换器通电工作。预充电完成后，BMS控制交流快充系统给动力电池充电，同时DC/DC转换器将动力电池的高压直流电转换成低压直流电给低压蓄电池充电。（4）车辆放置状态低压蓄电池的补充充电车辆长时间放置后，VCU休眠，定时计时器正常计时，当计时器达到设定的时间后，唤醒VCU，VCU采集低压蓄电池电压并与设定的电压值进行比较。VCU检测到的蓄电池电压低于设定值，且无IGN电源信号及充电唤醒信号，则唤醒BMS及DC/DC转换器。BMS检测动力电池SOC信息，若SOC满足设定值，DC/DC转换器则把动力电池的高压直流电转换成低压直流电给蓄电池充电。VCU持续与DC/DC转换器进行信息交互，当蓄电池满电后，VCU向BMS和DC/DC转换器发送关闭指令，高压下电，蓄电池停止充电，定时器清零并重新计时。