中職電動汽車動力電池課件：JL450-教學課件1.1 交流充電裝置的使用

學習單元1.1

交流充電裝置的使用學習情境1

充電裝置的使用學習導航1 情境導入學習單元1.1

交流充電裝置的使用學習目標理論知識拓展閱讀學習小結客戶購買了一輛吉利EV450純電動轎車，小李4S店服務人員需要給客戶演示如何進行充電，你知道如何給這兩EV450轎車進行充電操作嗎？情境導入學習單元1.1

交流充電裝置的使用能通過與客戶交流、查閱相關維修技術資料等方式獲取車輛信息。能根據(jù)需求制定操作路線。能正確對車輛進行慢充操作。能按照正確操作規(guī)范進行設備的整理。學習目標學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識充電模式車上充電系統(tǒng)慢充充電方式慢充充電策略吉利EV450交流充電口電路學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識動力電池作為純電動汽車的唯一能量來源需要外部充電補充電能。當動力電池剩余電量低于一定電量時在儀表板上會出現(xiàn)類似圖1-1-1的圖標，提醒使用者對電動汽車進行充電。充電是指將交流或直流電網(wǎng)（電源）調整為校準的電壓/電流，為電動汽車動力電池提供電能，也可額外地為車載電氣設備供電。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識當剩余電量低于一定值時為保護動力電池車輛會限速行駛。電動汽車充電是電動汽車使用過程中必不可少的環(huán)節(jié)，充電快慢影響著電動車使用者出行的規(guī)律。根據(jù)電動車動力電池組的技術特性和使用性質，可存在著不同充電模式。電動汽車還可以采用換電方式，在換電站進行動力電池的更換，更換時間只需要5-10分鐘，與燃油汽車進站加油時間相當。這種方式?jīng)Q定了電動汽車在電能耗盡后，只需在短時間內(nèi)更換電池而不用當時進行充電的優(yōu)點，但該方式也受電池的許多因素的限制，如電池型號是否匹配、接口是否通用等?？焖贀Q電池的方式常見于專業(yè)電動車電池更換站以及電池種類較為齊全的充電站。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用1.1.1充電模式電動汽車充電模式是指連接電動汽車到電網(wǎng)（電源）給電動汽車供電的方法。按照GB/T18487.1-2015規(guī)定，充電模式有四種：1.模式1-直接連接充電將電動汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時，在電源側使用了符合標準要求的插頭插座，在電源側使用了相線、中性線和接地保護的導體。這種模式是指直接將交流電網(wǎng)通過電纜組件直接連接車上充電設備（一般為車載充電機）。這種方式充電保護較弱，充電較慢。理論知識1.1.1充電模式模式2-交流適配器連接充電將電動汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時，在電源側使用了符合標準要求的插頭插座，在電源側使用了相線、中性線和接地保護的導體，并且在充電連接時使用了纜上控制欲保護裝置。這種模式是指采用交流適配器將電網(wǎng)（一般為家用電220V插座）與車上充電設備（一般為車載充電機）進行連接。這種方式費用較低，但充電較慢。模式3-交流充電樁充電將電動汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時，使用了專用供電設備，將電動汽車與交流電網(wǎng)直接連接，并且在專用供電設備上安裝了控制導引裝置。這種模式是指采用了交流充電樁連接車輛進行充電，采用線纜組件連接車上充電設備（一般為車載充電機）。這種方式需要安裝交流充電樁，充電速度較直流充電樁慢，但是有助于延長電池壽命。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.1充電模式4.模式4-直流充電樁充電將電動汽車連接到交流電網(wǎng)或直流電網(wǎng)時，使用了帶控制導引功能的直流供電設備。這種模式是指采用了直流充電樁連接車輛進行充電，充電時間短，但是不利于延長電池使用壽命。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用1.1.2

車上充電系統(tǒng)無論通過哪種充電模式，外部電網(wǎng)都需要通過線纜和其他設備等連接車輛，因此車上充電系統(tǒng)一般包括：交流充電口、車載充電機、直流充電口、高壓配電裝置、動力電池、電池管理器等，如圖1-1-2所示。理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用1.1.2

車上充電系統(tǒng)可以看出，由于外部電網(wǎng)供電不同，一般車上充電系統(tǒng)的對外接口有兩個：交流充電口和直流充電口，分別針對的是交流充電（慢充充電）和直流充電（快充充電）兩種方式。交流充電時，外部電網(wǎng)接入的電能還需要車載充電機轉換為能夠給動力電池進行充電的高壓直流電。在有些車輛上直流充電口直接通過高壓線纜連接動力電池進行快充，例如吉利EV450轎車。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識慢充充電也稱為交流充電或常規(guī)充電方式，指用充電連接線將電動汽車和交流充電裝置連接進行充電的方式。根據(jù)充電裝置的不同，慢充充電又可以分為兩類：交流充電樁充電（充電模式3）和充電適配器充電（充電模式2）。慢充充電模式缺點是充電時間較長，但其對充電設備的要求并不高，充電器和安裝成本較低，可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本，更為重要的是可對電池深度充電，提升電池充放電效率，延長電池壽命。充電樁交流充電為標準充電模式時（充電樁充電），在環(huán)境溫度（大于0℃）的情況下，車輛從電量報警狀態(tài)到充滿電，耗時6-10小時。當使用充電適配器充電式時，充電功率為3KW左右，為家用標準空調插座（16A插座）所能提供的最大安全功率。理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用慢充充電方式交流充電樁充電將充電連接線直接連接交流充電樁進行充電，充交流接線可以連接交流公共充電樁和車輛，如圖1-1-3所示，學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.3

慢充充電方式充電連接線一端是藍色的充電槍，用來連接車輛交流充電口（慢充口），另一端是黑色充電槍，用來連接充電樁。連接車輛端的充電槍有7個針腳，如圖1-1-4所示。使用自帶的充電連接線時，一定要將藍色充電槍插入車身上交流充電口，將黑色充電槍插充電樁，然后打開充電樁電源（或打開計費開關）。有些交流充電樁也自帶了充電連接線，可以直接連接交流充電口進行充電。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.3

慢充充電方式2.通過交流適配器充電這種充電方式使用家庭用220V交流電進行充電，需要將隨車配置的交流充電適配器的三項插頭插入家庭用電，充電槍插入電動汽車慢充接口即可進行充電，如圖1-1-5所示。充電電流有16A和32A兩種，16A電流充電時間一般在6-8小時。32A電流充電時間一般在4-6小時。因此用戶在使用該類充電方式時一定要注意所用插座允許使用的最大電流，以免發(fā)生危險。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.3

慢充充電方式3.交流充電口采用慢充充電方式時，要將充電槍連接到交流充電口。部分車輛的交流充電口在原油箱加油口位置，也有部分車輛設置在車輛前部進氣柵格下。吉利EV450轎車的交流充電口位于車輛右前翼子板處，快充口位于車輛右后原油箱蓋位置。交流充電口和各個引腳的定義如圖1-1-6所示。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.3

慢充充電方式圖中各個針腳的作用如下：CP端：控制確認，該針腳信號正常說明充電槍和車上系統(tǒng)控制信號正常；CC端：充電連接器確認，該針腳信號正常說明充電槍和車身連接正常；N端：家庭用電220V零線端，該針腳為零線供電端；PE端：接地端，該針腳用于接地；L1端：家庭用電220V火線端，該針腳為火線供電端；L2端：空；L3端：空。慢充時，交流電通過充電樁或者適配器后，經(jīng)交流充電口進入車載充電系統(tǒng)，經(jīng)線束將交流電送入車載充電機，車載充電機將交流電轉化為直流電后經(jīng)高壓控制盒，通過高壓母線給動力電池進行充電。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.3

慢充充電方式4.慢充的特點常規(guī)慢充方式的優(yōu)點。充電所需功率和電流相對較低，充電設備成本比較低。可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本?？商岣叱潆娦屎脱娱L電池的使用壽命。常規(guī)慢充方式的缺點。充電時間過長，當車輛有緊急運行需求時難以滿足，并且需要專門的停車場地。電池和車載充電機與車輛是一個整體，使得整車的價格相對較高。常規(guī)慢充方式適用情況主要有：用戶對電動乘用車的行駛里程要求相對較低，車輛行駛里程能滿足用戶1

天使用需要，利用晚間停運時間可以完成充電。由于常規(guī)慢充充電電流和充電功率比較小，因此在居民區(qū)、停車場和公共充電站都可以進行充電。規(guī)模較大的集中充電站，能夠同時為多輛電動乘用車提供停車場地并進行充電。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.4

慢充充電策略鋰離子電池慢充時一般采用恒壓充電的方式進行充電，超過一定電壓值，電池物質會發(fā)生分解，影響電池的安全性。所以鋰離子電池對充電終止電壓的精度要求很高，一般誤差不能超過額定值的百分之一。對于鋰離子電池，充電過程一般分為三個階段：預充電階段、恒流充電階段和恒壓充電階段。如圖1-1-7所示。理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用1.1.4

慢充充電策略預充電階段是電池電壓較低時，電池不能承受大電流的充電，這時有必要以小電流對電池進行浮充，主要是完成對過放電的鋰電池進行修復；當電池電壓達到一定值時，電池可以承受大電流充電，這時以恒定的大電流充電，以使鋰離子快速均勻的轉移?？梢杂靡韵聝煞N方法判斷是否停止恒流充電：學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.4

慢充充電策略電池最高電壓終止法：電池電壓達到最高電壓限制時，到了電池承受電壓的極限時，應終止恒流充電；電池最高溫度終止法，電池溫度達到60℃時，立即停止充電。隨后，進入恒壓充電階段，充電電流逐漸降低，單節(jié)電池的恒壓充電電壓應在規(guī)定值的正負百分之一變化。恒壓充電的截止條件一般用最小充電電流來控制，充電電流很小時（一般為0.05C，或恒流充電電流的1/10），表明電池充滿，應停止充電。理論知識學習單元1.1

交流充電裝置的使用1.1.5

吉利EV450交流充電口電路吉利EV450慢充充電口電路如圖1-1-8所示。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.5

吉利EV450交流充電口電路可以看出，吉利EV450交流充電口與車載充電機通過BV27-1（L）、BV27-3（N）和BV27-2（PE）三條線束連接進行電能的輸送，分別為L1、N和PE。車載充電機接收到交流充電口輸送來的交流電之后轉化為高壓直流電給動力電池進行充電。交流充電口與車載充電機之間有BV10-49、BV10-47和BV10-413條LED燈控制線路，用來控制充電過程中充電口LED1、LED2和LED3燈的顯示；有兩條充電口溫度檢測線路，分別為充電插座溫度檢測+和充電插座溫度檢測-；交流充電口上CC和CP信號分別為充電連接確認和充電控制確認。當車上充電口未連接充電槍時，CC信號電壓為12V，無電流；當充電槍連接車輛充電口時，CC信號為12V，高壓電控總成檢測該線路電阻來確定是否連接完成以及該充電槍的額定充電功率。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.5

吉利EV450交流充電口電路充電槍上CC端子相關電路如圖1-1-9所示。圖中充電槍上CC端子與充電口CC端子對應，充電槍上PE端子與充電口PE端子對應，R與RC為電阻，S為常閉微動開關。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.5

吉利EV450交流充電口電路具體過程如下：不插電時，充電口CC端子為12V且無電流。將充電槍插入時，操作人員按下充電槍按鈕，開關S斷開，R與RC電阻串聯(lián)；當槍上CC端子和充電口CC端子連接后，車輛控制裝備檢測電路電阻為R和RC電阻之和，表示充電槍已插入但是操作人員未松開充電槍按鈕。當操作人員把充電槍到位并松開按鈕時，S開關閉合，此時R電阻被短路，因此車輛控制裝備檢測電路組織為RC電阻，充電槍已經(jīng)插好且操作人員已經(jīng)離開充電槍，此時充電槍與充電口連接正常，具備充電條件。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.5

吉利EV450交流充電口電路不同額定充電功率的充電槍RC電阻阻值是不同的，具體如表1-1所示。充電口上CP端子在不連接充電槍時，電壓為0V，插上充電槍且未充電狀態(tài)時，CP端子為9V的PWM信號，當CP端子降低為6V的PWM信號時表示充電槍控制確認信號正常，可以進行充電。額定充電功率RC阻值3.3KW及以下680Ω7KW220Ω40KW100Ω學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.5

吉利EV450交流充電口電路交流充電口上還有交流充電口鎖閉馬達控制線路（BV10-44和BV10-57）和鎖閉狀態(tài)檢測信號線路（BV10-30）.充電口蓋狀態(tài)開關用來檢測充電口蓋是否鎖閉，如不鎖閉則認為充電未完成，開關打開，充電口不能接地，車輛不能上電，用來防止充電過程中對車輛的誤操作。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.6

電動汽車無線充電技術有線充電技術能源轉換一次性獲得，電能損失小，節(jié)能環(huán)保;交直流轉換一次性，不存在中高頻電磁輻射;充電樁及充電機等充電設備技術門檻不太高，經(jīng)濟投入不大，維修方便;充電功率調節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級的動力電池儲能補給。其缺點是：充電設備的移動搬運和電源的引線過長，人工操作繁瑣;充電站及充電設備公共占地而積過大;人工操作過程中，極易出現(xiàn)設備的過度磨損等不安全性隱患。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.6

電動汽車無線充電技術無線充電技術使用方便、安全，無火花及觸電危險，無積塵和接觸損耗，無機械磨損和相應的維護問題，可適應多種惡劣環(huán)境和天氣。其缺點是：設備的經(jīng)濟成本投入較高，維修費用大;實現(xiàn)遠距離大功率無線電磁轉換，能量損耗相對較高;無線充電設備的電磁輻射會對環(huán)境造成污染。無線充電技術引源于無線電力輸送技術。無線電力傳輸也稱無線能量傳輸或無線電能傳輸，主要通過電磁感應、電磁共振、射頻、微波、激光等方式實現(xiàn)非接觸式的電力傳輸。根據(jù)在空間實現(xiàn)無線電力傳輸供電距離的不同，可以把無線電力傳輸形式分為短程、中程和遠程傳輸三大類。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.6

電動汽車無線充電技術1.短程傳輸通過電磁感應電力傳輸(ICPT)技術來實現(xiàn)，一般適用于小型便攜式電子設備供電。ICPT主要以磁場為媒介，利用可分離變壓器耦合，通過初級和次級線圈感應產(chǎn)生電流，電磁場可以穿透一切非金屬的物體，電能可以隔著很多非金屬材料進行傳輸，從而將能量從傳輸端轉移到接收端，實現(xiàn)無電氣連接的電能傳輸。電磁感應傳輸功率大，能達幾百千瓦，但電磁感應原理的應用受制于過短的供電端和受電端距離，傳輸距離上限是10cm左右。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.6

電動汽車無線充電技術2.中程傳輸通過電磁耦合共振電力傳輸(ERPT)技術或射頻電力傳輸(RFPT)技術實現(xiàn)，中程傳輸可為手機、MP3等儀器提供無線電力傳輸。ERPT技術主要是利用接收天線固有頻率與發(fā)射場電磁頻率相一致時引起電磁共振，發(fā)生強電磁耦合的工作原理，通過非輻射磁場實現(xiàn)電能的高效傳輸。電磁共振型與電磁感應型相比，采用的磁場要弱得多，傳輸功率可達幾千瓦，能實現(xiàn)更長距離的傳輸，傳輸距離可達3-4

m。RFPT主要通過功率放大器發(fā)射射頻信號，通過檢波、高頻整流后得到直流電，供負載使用。RFPT距離較遠，能達10

m，但傳輸功率很小，為幾毫瓦至百毫瓦。學習單元1.1

交流充電裝置的使用理論知識1.1.6

電動汽車無線充電技術3.遠程傳輸通過微波電力傳輸(MPT)技術或激光電力傳輸(LPT)技術來實現(xiàn)。遠程傳輸對于太空科技領域如人造衛(wèi)星、航天器之間的能量傳輸以及新能源開發(fā)利用等有重要的戰(zhàn)略意義。MPT是將電能轉化為微波，讓微波經(jīng)自由空間傳送到目標位置，再經(jīng)整流，轉化成