第2章-電動(dòng)汽車(chē)交流充電技術(shù)

《新能源充電設(shè)施與檢修》

2020年3月8日課程內(nèi)容第1章新能源電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)概述第2章電動(dòng)汽車(chē)交流充電技術(shù)第3章電動(dòng)汽車(chē)直流充電技術(shù)第4章充電樁維護(hù)與保養(yǎng)第5章

充電模式二與充電模式三實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院第2章

電動(dòng)汽車(chē)交流充電技術(shù)

章節(jié)目標(biāo)完成本章節(jié)后，學(xué)員能夠：2.1車(chē)載充電機(jī)功能、結(jié)構(gòu)與原理2.2交流充電樁原理與使用2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程2.4充電過(guò)程中充電樁與車(chē)輛相關(guān)部件的控制與通訊北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.1車(chē)載充電機(jī)功能、結(jié)構(gòu)與原理

2.1.1車(chē)載充電機(jī)功能

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.1車(chē)載充電機(jī)功能、結(jié)構(gòu)與原理

2.1.1車(chē)載充電機(jī)功能

純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)采用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，主要功能是將交流20V或380V轉(zhuǎn)換為高壓直流電給動(dòng)力蓄電池進(jìn)行充電，保證車(chē)輛正常行駛。

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2.1.2車(chē)載充電機(jī)結(jié)構(gòu)

車(chē)載充電機(jī)拓?fù)潆娐?，整機(jī)功率拓?fù)溆烧麟娐?整流電路是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路，主要由整流二極管組成。

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2.1.3車(chē)載充電機(jī)的安裝位置

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2.1.3車(chē)載充電機(jī)的安裝位置

分體式車(chē)載充電機(jī)。在純電動(dòng)汽車(chē)初期發(fā)展階段，大多數(shù)車(chē)型的車(chē)載充電機(jī)都是獨(dú)立功能的模塊。

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2.1.3車(chē)載充電機(jī)的安裝位置

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2.1.3車(chē)載充電機(jī)的安裝位置

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2.1.4車(chē)載充電機(jī)工作流程

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2.1.4車(chē)載充電機(jī)工作流程

當(dāng)車(chē)載充電機(jī)連接到交流電后，通過(guò)電池管理系統(tǒng)(BMS)首先對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行采集分析和判斷，進(jìn)而調(diào)整充電機(jī)的充電參數(shù)。

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2.1.5車(chē)載充電機(jī)與動(dòng)力蓄電池的通訊方式

在充電系統(tǒng)中，車(chē)載充電機(jī)(OBC)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、整車(chē)控制器(VCU)、數(shù)據(jù)采集終端(RMS)這些相關(guān)節(jié)點(diǎn)使用500kbit/s的CAN總線來(lái)交互信息。慢充模式下，動(dòng)力蓄電池內(nèi)部的BMS通過(guò)低壓插接器與車(chē)載充電機(jī)相連接。

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2.1.5車(chē)載充電機(jī)與動(dòng)力蓄電池的通訊方式

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.2交流充電樁原理與使用

2.2.1移動(dòng)式交流充電樁原理與使用

移動(dòng)式交流充電樁由插頭、功能盒、車(chē)輛接口及線纜組成。充電時(shí)，應(yīng)先將充電模式2的插頭插入電源插座中，再與車(chē)輛的慢充口連接。車(chē)輛充電完畢或者人工終止充電時(shí)，應(yīng)先在車(chē)輛側(cè)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后再拔槍?zhuān)髷嚅_(kāi)電源側(cè)插頭。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.2交流充電樁原理與使用

2.2.1移動(dòng)式交流充電樁原理與使用

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.2交流充電樁原理與使用

2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

交流充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括主回路和二次回路。

主回路輸入斷路器具備過(guò)載、短路和漏電保護(hù)功能;繼電器控制電源的通斷;交流充電槍或交流充電座提供與純電動(dòng)汽車(chē)連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。

主回路由輸入保護(hù)斷路器、交流智能電能表、交流接觸器和充電接口插接器組成;二次回路由控制繼電器、急停開(kāi)關(guān)、運(yùn)行狀態(tài)指示燈、充電樁智能控制器和人機(jī)交互設(shè)備(顯示、輸入與刷卡)組成。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.2交流充電樁原理與使用

2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

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2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

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2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

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2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

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2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

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2.2.2固定式交流充電樁結(jié)構(gòu)及原理

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.2交流充電樁原理與使用

2.2.3交流充電樁充電使用流程

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院在使用交流充電樁充電時(shí)首先從充電樁側(cè)摘下充電槍?zhuān)缓笈c車(chē)輛慢充口可靠連接。在充電樁端刷卡啟動(dòng)充電，慢充啟動(dòng)，觀察車(chē)輛儀表和樁端顯示正常。充電結(jié)束或人工終止充電時(shí)，樁端刷卡停止充電結(jié)算成功觀察車(chē)輛儀表和樁端顯示均無(wú)充電電流，拔下充電槍放回充電樁。2.2交流充電樁原理與使用

2.2.4交流充電樁對(duì)供電電源的要求

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院①交流充電樁依GB/T18487.1-2015之8.2的要求：在連接方式A和連接方式B中，交流電網(wǎng)應(yīng)具有中性線并連接至標(biāo)準(zhǔn)插座。在連接方式C中，中性線應(yīng)連接至車(chē)輛插頭。②11516.2-2010之8.3的要求：交流充電樁應(yīng)采用交流380/220V的電壓等級(jí)供電。③充電樁柜體應(yīng)與電源接地線連接且接地電阻值不大于4Ω。④充電樁的輸入額定電壓為AC220/380V,輸入額定電流為：10A/16A/32A/63A⑤允許電壓波動(dòng)范圍為額定電壓的±15%。⑥頻率為50Hz±1Hz2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

充電模式3連接方式B由供電裝置，接觸器K1和K2，電阻R1、R2、R3、R4、RC，二極管VD1，開(kāi)關(guān)S1、S2、S3，車(chē)載充電機(jī)和車(chē)輛控制裝置(此處特指車(chē)輛充電控制裝置，部分車(chē)型是獨(dú)立的，也有的車(chē)型與整車(chē)控制器集成。)組成。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

1)第一階段:慢充準(zhǔn)備階段，未插槍。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

2）第二階段:樁端開(kāi)始插槍?zhuān)琍E線首先接觸(GB/T202342—2015中6.3規(guī)定)

3)第三階段:樁端繼續(xù)插槍?zhuān)赑E線接觸之后，L、N線接通。

4)第四階段:樁端繼續(xù)插槍?zhuān)赑E線和L、N線接通之后，CC和CP接觸但未能完成全部耦合。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

5)第五階段:充電樁端插槍?zhuān)涣黢詈弦呀?jīng)完成。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

6)第六階段:車(chē)端插槍?zhuān)琍E線先接觸，之后L、N線接觸。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

7)第七階段:車(chē)端繼續(xù)插槍?zhuān)赑E線和L、N線接觸之后，CC、CP接觸。

此時(shí)在慢充系統(tǒng)中發(fā)生了如下一些變化:

（1）此時(shí)由于插槍S3開(kāi)關(guān)受機(jī)械聯(lián)動(dòng)影響，由原來(lái)的常閉改為斷開(kāi)狀態(tài)。車(chē)輛控制裝置檢測(cè)點(diǎn)3通過(guò)RC串聯(lián)R4經(jīng)PE構(gòu)成回路，此時(shí)車(chē)輛控制器判斷車(chē)端耦合器為半連接狀態(tài)。

（2）位于樁端和車(chē)端的CP均已接通，樁端供電控制裝置控制信號(hào)經(jīng)S1、R1、VD1、R3連接到PE構(gòu)成回路，此時(shí)充電樁檢測(cè)點(diǎn)1的電壓為DC9V(車(chē)端CP未接通時(shí)沒(méi)有串入R3電阻且為斷路狀態(tài)時(shí)，電壓為12V)，判斷車(chē)端充電槍已連接。

（3）當(dāng)充電樁識(shí)別到檢測(cè)點(diǎn)1為DC9V(即判斷車(chē)端交流耦合器已連接)后，供電控制裝置將S1切換至PWM波(占空比)信號(hào)，此時(shí)CP線上為頻率10Hz的9VPWM信號(hào)，即充電樁準(zhǔn)備就緒。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

8)第八階段:車(chē)輛端繼續(xù)插槍?zhuān)涣黢詈掀魍耆B接。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

8)第八階段:車(chē)輛端繼續(xù)插槍?zhuān)涣黢詈掀魍耆B接。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

車(chē)輛控制裝置通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻值來(lái)判斷車(chē)輛插頭與車(chē)輛插座的連接狀態(tài)，它們之間的關(guān)系見(jiàn)表2-3。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

車(chē)輛控制裝置通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻值來(lái)確認(rèn)當(dāng)前充電連接裝置(電纜)的額定容量。

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2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

車(chē)輛控制裝置通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻值來(lái)確認(rèn)當(dāng)前充電連接裝置(電纜)的額定容量。

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院2.3使用交流充電樁對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電過(guò)程

2.3.1交流充電樁與車(chē)載充電機(jī)的連接握手過(guò)程

9)第九階段:當(dāng)S3閉合，車(chē)輛檢測(cè)到充電槍為全連接狀態(tài)后，充電機(jī)會(huì)根據(jù)動(dòng)力蓄電池的充電需求在自檢無(wú)故障時(shí)，閉合S2，表示車(chē)輛準(zhǔn)備就緒，請(qǐng)求充電。當(dāng)車(chē)輛閉合了S2開(kāi)關(guān)后，CP線上PWM波信號(hào)降至6V，充電樁以此判斷車(chē)輛已經(jīng)準(zhǔn)備好。因此充電樁閉合接觸器K1、K2，進(jìn)入充電。

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2.3.2車(chē)載充電機(jī)對(duì)動(dòng)力蓄電池的充電過(guò)程

北京匯智慧眾汽車(chē)技術(shù)研究院此時(shí)慢充樁已經(jīng)喚醒OBC，隨后OBC通過(guò)硬線信號(hào)喚醒BMS，再由BMS喚醒VCU并引導(dǎo)整車(chē)上電。在此階段，BMS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)動(dòng)力蓄電池內(nèi)部的采樣數(shù)據(jù)，包含了溫度、電壓、電流、SOC、絕緣等狀態(tài)，這些狀態(tài)值也會(huì)通過(guò)CAN線與車(chē)載充電機(jī)（OBC）進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息交互。在這一階段雙方均在判斷是否達(dá)到充電停止條件。當(dāng)車(chē)載充電機(jī)自身檢測(cè)到故障時(shí)或者BMS檢測(cè)到