项目六电动汽车充电技术认知课件

项目六电动汽车充电技术认知【典型工作任务】

【知识准备】第一课电动汽车充电装置【学习目标】

1.掌握电动汽车充电装置的类型及要求。

2.了解电动汽车的充电方式。

一、电动汽车充电装置简介

二、电动汽车的充电方式一、电动汽车充电装置简介图6- 1感应充电器二、电动汽车的充电方式1.常规充电方式或慢充电方式

常规充电方式（电动汽车车载充电器）如图6⁃ 2所示，该充电方式采用恒压、恒流的传统充电方式对电动汽车进行充电。图6- 2常规充电方式二、电动汽车的充电方式图6- 3充电插头的要求二、电动汽车的充电方式图6- 4电动汽车充电站二、电动汽车的充电方式图6- 5电动汽车恒流充电机2.快速充电方式二、电动汽车的充电方式图6- 6电动汽车快速充电站1)脉冲快速充电的最大优点为充电时间大为缩短。二、电动汽车的充电方式2)充电时充分发挥反应速度，消除极化，可适当增加电池容量，提高起动性能。

3)脉冲充电电流较大，对极板的活性物质的冲刷力强，活性物质易脱落，因此对电池组寿命有一定影响。

快速充电模式实质上为应急充电模式，其目的是短时间内给电动汽车充电。

3.更换电池充电方式

除了以上两种充电方式外，还可以采用更换电池组的方式，即在蓄电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换已经耗尽电的电池组。二、电动汽车的充电方式图6- 7杭州国家电网换电站表6- 1充电模式与换电模式的比较4.无线充电方式二、电动汽车的充电方式无线充电方式（图6⁃ 8、图6⁃ 9）即无需通过电缆来传递能量，而采用电磁感应、电场耦合、磁共振和无线电波等方式进行能量的传递。图6- 8无线充电二、电动汽车的充电方式图6- 9高通无线磁共振充电技术第二课电动汽车充电机【学习目标】

1.掌握电动汽车充电机基本知识。

2.了解电动汽车交流充电机和直流充电机的相关知识。

3.掌握DC/DC变换器相关知识。

一、充电机基本知识

二、交流充电机

三、直流充电机

四、DC/DC变换器一、充电机基本知识1.电动汽车充电机的类型

车载充电机按照功率不同，可以分为小功率（250～500W）充电机、中等功率（500～1000W）充电机和大功率（>1000W）充电机。

(1)接触式充电机和感应式充电机按照充电机和电网是否直接接触，充电机分为接触式充电机和感应式充电机。

(2)车载式充电机和非车载式充电机按照充电机和电动汽车的相对位置划分，充电机有车载式充电机和非车载式充电机两种类型。

非车载式充电机（图6⁃ 10）的功能类似于加油站里面的加油机，它安装于公共建筑（公共楼宇、商场、公共停车场等）和居民小区停车场或充电站内，为电动汽车充电。一、充电机基本知识图6- 10非车载式充电机一、充电机基本知识图6- 11充电机应用示意图一、充电机基本知识表6- 2常见电动汽车的充电时长表6- 2常见电动汽车的充电时长2.电动汽车充电连接方式

使用电缆和插接器将电动汽车接入电网的方法有以下三种。一、充电机基本知识(1)充电连接方式A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，如图6- 12所示。图6- 12充电连接方式A(2)充电连接方式B一、充电机基本知识图6- 13充电连接方式B(3)充电连接方式C将电动汽车和交流电网连接时，使用了和供电设备永久连接在一起的充电电缆和车辆插头，其中电缆组件是充电设备的一部分，如图6- 14所示。一、充电机基本知识图6- 14充电连接方式C二、交流充电机图6- 15交流充电机外形图1.分类

交流充电机一般按照充电枪的数量、安装方式以及容量进行分类。二、交流充电机2.功能

交流充电机应具备以下功能：

(1)人机交互功能充电机应能显示或借助外部设备显示各状态下的相关信息，显示字符应清晰、完整，没有缺损现象，不需依靠环境光源即可辨认。

(2)计量功能

1)充电机应具备电能计量功能。

2)充电机宜提供实施电能表现场检定的接口。

(3)付费交易功能充电机应具备付费交易功能，可实现充电控制及充电计费，并应支持IC卡和二维码支付。

(4)通信功能能够通过LAN/WIFI/2G/3G/4G、蓝牙等方式与外部进行通信。二、交流充电机(5)安全防护功能应设置有急停开关；主回路应具备带负载分合电路功能；具备过负荷保护、短路保护和漏电保护功能；具有D级防雷装置；设置有电子锁止装置，锁止装置在充电过程中应保持锁止状态；具有接触器故障检测功能。

3.控制引导电路

交流充电典型控制引导电路如图6⁃ 16所示。图6- 16交流充电典型控制引导电路二、交流充电机(1)连接确认与电子锁车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接。图6- 17振荡器电压(2)充电连接装置载流能力和供电设备供电功率的识别车辆控制装置通过测量检测点3和PE之间的电阻值来确认当前充电连接装置的额二、交流充电机定容量；通过测量检测点2的PWM信号占空比来确认当前供电设备的最大供电电流。

占空比与充电电流限值的映射关系见表6⁃ 3和表6⁃ 4。表6- 3充电设施产生的占空比与充电电流限值的映射关系二、交流充电机表6- 4电动汽车检测的占空比与充电电流限值的映射关系(3)充电过程的监测车辆控制装置可以对检测点3与PE之间的电阻值以及检测点2的PWM信号占空比进行监测，供电控制装置可以对检测点4及检测点1的电压值进行监测。

(4)慢速充电接口定义

1)电气参数值及功能。二、交流充电机表6- 5慢速充电接口端子定义2)触头布置方式。三、直流充电机1.分类

直流充电机按照充电枪的数量分为单枪和双枪；按照功率来分，单枪式可分为30kW、60kW、120kW三种类型，双枪式为120kW（60kW+60kW）。

2.输出电压等级

1)乘用车：一般为DC200～500V。

2)商用车：一般为DC350～750V。

3)通用型：一般为DC200～750V。

3.结构

直流充电机包括充电模块主控制器、绝缘检测模块、智能电表、刷卡模块、通信模块、空气开关、主继电器、辅助开关电源等部分。三、直流充电机图6- 18直流充电机内部电气结构图三、直流充电机图6- 19直流充电机结构示意图4.控制流程三、直流充电机直流充电机的充电控制流程包括授权、物理连接、握手、配置、充电、充电结束以及故障处理等，如图6⁃ 20所示。图6- 20直流充电机控制流程三、直流充电机5.功能需求

1)直流充电机适用于锂离子电池、镍氢蓄电池、铅酸蓄电池等电池。

2)充电过程中全部听从BMS的指令，不允许手动设定。

3)BMS充电控制通信(CAN通信)遵循GB/T27930—2015的规定。

4)具备人机交互功能和计量功能。

6.技术要求

1)环境要求：工作环境温度为-20～50℃，相对湿度为5%～95％，海拔高度不大于1000m。

2)输入三相交流电源要求：额定电压为AC(380±15%)V，频率为(50±1)Hz。

3)噪声小于65dB。三、直流充电机4)输出电压：DC200～500V，DC350～750V。

5)输出电流(推荐)：针对125A规格的充电枪为50A/100A/125A，针对250A规格的充电枪为150A/200A/250A。

6)低压辅助电源(BMS供电)：(12±5%)V，(10±1%)A；(24±5%)V，(5±1%)A。

7.防护要求

1)户外要求等级为IP54，室内为IP30。

2)三防要求：内部接插件、电路板等电路要求防潮湿，防霉变，防烟雾。

3)铁质外壳和暴露在外的支架、零件需要双层防锈；非铁质外壳也应具有防氧化保护膜或进行防氧化处理。

8.快速充电口位置三、直流充电机以北汽新能源EV200汽车为例，快速充电口位于车辆前部车标位置处，通过该充电接口与直流充电桩相连，如图6⁃ 21所示。图6- 21快速充电口位置图三、直流充电机9.工作原理

快速充电安全保护系统工作原理图如图6⁃ 22所示，该系统包括非车载充电机控制器，电阻R1、R2、R3、R4、R5，开关S，充电桩高压正负继电器K1、K2，充电桩低压唤醒正负继电器K3、K4，充电回路继电器K5、K6，其中车辆控制装置可以集成在电池管理系统（BMS）中。图6- 22快速充电安全保护系统工作原理图三、直流充电机10.快速充电接口端子

快速充电接口端子的定义如图6⁃ 23所示。

1)S-：充电通信CAN_L，该端子与动力BMS数据采集终端通信。

2)CC2：充电连接确认，该端子接整车控制器。

3)S+：充电通信CAN_H，该端子接动力BMS及数据采集终端。

4)CC1：充电连接确认，CC1与PE之间有一个1000Ω的电阻。

5)DC-：直流电源负极，经过高压控制盒快速充电负继电器，输出到动力电池高压负极。

6)DC+：直流电源正极，经过高压控制盒快速充电正继电器，输出到动力电池高压正极。

7)A-：低压辅助电源负极，该端子接蓄电池负极。

8)PE：车身地(搭铁)，该端子接蓄电池正极。三、直流充电机6-24A.TIF三、直流充电机图6- 23快速充电接口端子定义9)A+：低压辅助电源正极，该端子为12V快速充电唤醒信号。三、直流充电机在充电接口连接过程中，触点连接顺序为：保护接地→电源正与电源负→辅助电源正与辅助电源负→充电通信触点；在脱开的过程中，触点断开顺序为：充电通信触点→辅助电源正与辅助电源负→电源正与电源负→保护接地。

11.主要特点

1)有两个直流插芯、PE和通信插芯。

2)通过机械锁扣及插接器内集成的额定锁定机构实现锁定和解锁。

3)操作便捷，材料坚固、优质。

4)采用防低温机械锁定机构。

5)配有温度传感器，用于监控充电插头内的温度。

直流充电系统的技术参数：额定电压最高为DC750V，额定电流最高为250A，插入车辆插座时的防护等级为IP55。四、DC/DC变换器图6- 24DC/DC变换器位置示意图1.电气参数

输入电压范围为150～500V，输出电压为12V/24V，最大输出电流为100～200A，功率为1～2kW。四、DC/DC变换器2.冷却方式

冷却方式主要有水冷和自然冷却两种。

3.防水等级

要求防水等级为IP65。

4.工作方式

采用恒流控制或恒压控制的方式。

5.分类

DC/DC变换器分为非隔离DC/DC变换器和带隔离DC/DC变换器。

6.工作流程

DC/DC变换器端子如图6⁃ 25所示，各端子的含义见表6⁃ 6。四、DC/DC变换器图6- 25DC/DC变换器端子四、DC/DC变换器表6- 6DC/DC变换器各端子的含义1)高压输入范围为DC290～420V。

2)低压使能输入范围为DC9～14V。

DC/DC变换器的工作流程如下：

1)整车“ON”挡上电或充电唤醒上电。

2)动力电池完成高压系统预充电流程。

3)VCU发给DC/DC变换器使能信号。

4)DC/DC变换器开始工作。

【任务实施】任务充电系统故障诊断与部件检测1.实训目的

2.实训设备

3.实训过程3.实训过程(1)高压互锁故障及其排除

1)故障现象：整车报高压故障。

2)故障原因：某个高压插件未插或未插到位造成高压互锁，如图6- 26所示。图6- 26高压互锁故障现象示意图3.实训过程图6- 27高压互锁故障原因示意图3)故障排除：仔细检查各插接件是否松旷，如有则手动插紧或者更换插接件。

(2)DC/DC变换器常见故障及其排除

1)故障现象：DC/DC变换器不能正常工作。3.实训过程2)故障排除：

①检查插接器是否正常连接。

②检查高压熔丝是否熔断。

(3)充电桩显示车辆未连接故障及其排除

1)故障原因：

①环形线路熔丝损坏。

②搭铁点搭铁不良。

③快充枪、快充口的快充线束，低压电气盒，整车控制器，动力电池低压控制插件等部件的低压辅助电源针脚、连接确认针脚、快充总线针脚等损坏。

④动力电池和数据采集终端快充总线间的电阻不符合。

2)故障排除：3.实训过程①检查快速充电桩与快充口的连接是否可靠。

②检查PE端是否搭铁良好(标准阻值在0.5Ω以下)，检查快充口CC1与PE之间的阻值是否符合要求，阻值应为950～1050Ω。

③检查充电唤醒信号是否正常。逐步检查熔丝电阻、电压(12V)，快充口与快充线束的导通情况，低压电气盒的导通情况，如不导通应该更换。

④检查车辆连接信号是否正常。检查快充唤醒信号及相关线束是否正常，如果正常，但车辆仍不能通信，则检查车辆端连接确认信号是否正常。

(4)AC/DC功能检查

1)检测项目：车载充电机的工作状态。

2)检测方法：对车辆进行充电，查看指示灯是否正常。3.实训过程①Power灯：电源指示灯，当接通交流电后，电源指示灯亮起。

②Charge灯：当充电机接通电池进入充电状态后，充电指示灯亮起。

③Error灯：报警指示灯，充电机内部有故障时亮起。

提示：

(5)充电线的检查(有无裂纹、破损)

1)检查充电线功能，查看外观及其插头状态。

2)目测充电线外观是否有破损、裂痕，同时进行充电测试，检测充电线是否导通。

提示：

(6)检查充电口盖开关状态

如果充电口盖（图6⁃ 28）出现问题，则车辆将无法正常起动。3.实训过程1)当充电口盖板打开时，仪表充电指示灯应常亮；当关闭充电口盖时，仪表充电指示灯应熄灭。图6- 28充电口盖2)检查充电口盖能否正常开启或关闭。

(7)DC/DC变换器功能检查3.实训过程1)所需工具：万用表。

2)检测项目：DC/DC输出电压。

3)检测方法：DC/DC输出电压的检测方法如图6- 29所示。

①将车钥匙置于“OFF”挡，断开所有用电器并拔出钥匙。图6- 29DC/DC输出电压的检测方法3.实训过程②按压低压蓄电池锁压件，打开盖板并裸露出低压蓄电池正极。

③使用专用万用表的电压挡位测量低压蓄电池的电压，并记录此电压值。

④将车钥匙置于“ON”挡位置。

⑤使用专用万用表电压挡测量低压蓄电池的电压，这时所测得的电压值是DC/DC变换器输出的电压。

注意：

4)检测结果：DC/DC变换器的正常输出电压为13.2～13.5V(或13.5～14V，关闭车上用电设备的情况下)。

【项目小结】3.实训过程1.车载充电装置是安装在电动汽车上的采用地面交流电网和车载电源对电池组进行充电的装置，包括车载充电机、车载充电发电机组和运行能量回收充电装置。

2.电动汽车的充电方式：常规充电方式或慢速充电方式；快速充电方式；无线充电方式；更换电池充电方式。

3.无线充电方式即无需通过电缆来传递能量，而是采用电磁感应、电场耦合、磁共振和无线电波四种方式进行能量的传递。

4.交流充电机是给电动汽车提供交流电源的充电装置。

5.交流充电机的功能：人机交互功能、计量功能、付费交易功能、通信功能、安全防护功能。

6.直流充电机通过内部AC- DC充电模块，将交流电转换成直流