新能源汽車(chē)充電系統(tǒng)學(xué)習(xí)單元2.3車(chē)載充電機(jī)結(jié)構(gòu)原理與檢修

新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修學(xué)習(xí)單元2.3車(chē)載充電機(jī)結(jié)構(gòu)原理與檢修【情境導(dǎo)入】

修理工在某新能源汽車(chē)4S店工作，一天接了一輛純電動(dòng)汽車(chē)，經(jīng)過(guò)詢(xún)問(wèn)以及客戶(hù)反映，該車(chē)無(wú)法進(jìn)行慢充充電，且儀表盤(pán)上無(wú)充電連接指示燈。經(jīng)過(guò)修理工檢查，該車(chē)車(chē)載充電機(jī)故障燈點(diǎn)亮，經(jīng)過(guò)檢查車(chē)載充電機(jī)內(nèi)部主控板損壞，需要更換車(chē)載充電機(jī)，你能正確進(jìn)行車(chē)載充電機(jī)的檢修嗎?【學(xué)習(xí)導(dǎo)航】充電機(jī)是對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池充電的設(shè)備。按照是否安裝在車(chē)上，充電機(jī)因此可分為車(chē)載式和固定式。固定式充電機(jī)是安裝在充電樁內(nèi)的大型充電機(jī)，主要以大功率和快速充電為主。而車(chē)載式充電機(jī)安裝在車(chē)內(nèi)，其優(yōu)勢(shì)是可以在車(chē)庫(kù)、住宅等任何地方隨時(shí)充電，功率相對(duì)較小。本課程主要學(xué)習(xí)車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)及檢修方法。學(xué)習(xí)情境2新能源汽車(chē)充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修

學(xué)習(xí)單元2.3車(chē)載充電機(jī)結(jié)構(gòu)原理與檢修1.能夠正確敘述車(chē)載充電機(jī)的作用、結(jié)構(gòu)。2.能夠正確檢修車(chē)載充電機(jī)。3.能夠正確更換車(chē)載充電機(jī)。4.能夠養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真工作的優(yōu)良品質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)情境2新能源汽車(chē)充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與檢修2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

一、車(chē)載充電機(jī)的作用車(chē)載充電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)OBC）又稱(chēng)為交流充電機(jī)，安裝在車(chē)上的充電機(jī)是新能源汽車(chē)慢充充電系統(tǒng)的重要組成部分，其可將民用的220V、50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為動(dòng)力蓄電池所需要的高壓直流電，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力蓄電池的電量補(bǔ)充。為能夠?qū)崿F(xiàn)新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池安全、可靠、自動(dòng)地充滿電，充電機(jī)依據(jù)整車(chē)控制器（VCU）和電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流或充電電壓等參數(shù)，從而滿足動(dòng)力蓄電池的充電需求，以完成充電任務(wù)。車(chē)載充電機(jī)工作不良或損壞會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛不能充電或充電不足等故障。車(chē)載充電機(jī)主要安裝在整車(chē)前機(jī)艙內(nèi)，如圖2-3-1所示為北汽老款EV160車(chē)載充電機(jī)安裝位置。有些純電動(dòng)汽車(chē)將車(chē)載充電機(jī)安裝在車(chē)輛動(dòng)力蓄電池附近，如圖2-3-2所示為比亞迪E6車(chē)載充電機(jī)安裝位置。

圖2-3-1老款EV160前機(jī)艙內(nèi)的車(chē)載充電機(jī)

圖2-3-2比亞迪E6車(chē)載充電機(jī)安裝位置2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

二、車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)1、車(chē)載充電機(jī)外部結(jié)構(gòu)車(chē)載充電機(jī)上游連接慢充口，下游連接高壓控制盒，同時(shí)與整車(chē)控制器VCU、電源管理系統(tǒng)BMS等進(jìn)行通信，為了保持車(chē)載充電機(jī)中各電子元件不被燒壞，因此外部有直流輸出端子、交流輸入端子、低壓通信端子和散熱片及散熱風(fēng)扇。車(chē)載充電機(jī)外部結(jié)構(gòu)，如圖2-3-3所示。

圖2-3-3車(chē)載充電機(jī)2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

（1）直流輸出端子該端子接口通過(guò)高壓控制盒與動(dòng)力蓄電池連接的直流輸出接口如圖2-3-4所示。A腳為動(dòng)力蓄電池電源負(fù)極輸出端子，B腳為動(dòng)力蓄電池電源正極輸出端子。（2）交流輸入端子該端子接口通過(guò)高壓線與慢充充電口連接，如圖2-3-5所示。1腳與慢充口的L端（交流相線）相連；2腳與慢充口的N端（交流零線）相連接；3腳與慢充口的PE端（地線）相連接；4腳為空腳；5腳與慢充口的CC端（充電連接確認(rèn)線）相連接；6腳與慢充口的CP端（控制確認(rèn)線）相連接。

圖2-3-4直流輸出端子圖2-3-5交流輸入端2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

（3）車(chē)載充電機(jī)低壓通信控制端子該端子接口共有16個(gè)針腳，如圖2-3-6所示。車(chē)載充電機(jī)低壓通信控制端各針腳定義分別為：1腳為新能源CAN-L、2腳為新能源CAN-GND、5腳為高壓互鎖輸出（到高壓控制盒低壓插件）、8腳為GND（充電機(jī)搭鐵線）、9腳為新能源CAN-H、11腳為CC信號(hào)輸出（即CC線與VCU36腳連接，慢充連接確認(rèn)線）、13腳為高壓互鎖輸入（來(lái)至空調(diào)壓縮機(jī)低壓插件）、15腳為慢充喚醒信號(hào)線喚醒電壓為12V、16腳為充電機(jī)電源12V。其余各腳預(yù)留或未使用。（4）冷卻風(fēng)扇車(chē)載充電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間大電流充電狀況下，車(chē)載充電機(jī)內(nèi)的電子元器件會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果散熱不良會(huì)導(dǎo)致車(chē)載充電機(jī)降低充電電流，以免燒壞充電機(jī)。因此，為控制車(chē)載充電機(jī)溫度不至于過(guò)高，目前單體式的車(chē)載充電機(jī)采用風(fēng)冷方式。集成的車(chē)載充電機(jī)一般采用水冷方式。2、車(chē)載充電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)車(chē)載充電機(jī)內(nèi)部主要由主電路、控制電路、線束及標(biāo)準(zhǔn)件三部分組成。

圖2-3-6低壓通信控制端2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

三、車(chē)載充電機(jī)電路原理1、車(chē)載充電機(jī)電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程車(chē)載充電機(jī)在對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電時(shí)，首先將民用的交流220V電整流成穩(wěn)定的直流電壓；然后通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)電路將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電；再將高頻交流電轉(zhuǎn)換為合適的交流電壓；最后通過(guò)整流得到合適的直流充電電壓。車(chē)輛在慢充充電過(guò)程中，由于采用高頻電路轉(zhuǎn)換電壓，不采用傳統(tǒng)的變壓器提升電壓，所以可減小充電機(jī)體積、降低重量、提高轉(zhuǎn)換效率。充電轉(zhuǎn)換過(guò)程，如圖2-3-7所示。

圖2-3-7車(chē)載充電機(jī)充電轉(zhuǎn)換示意圖2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

2、車(chē)載充電機(jī)電路原理車(chē)載充電機(jī)要達(dá)到上述電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程，車(chē)載充電機(jī)需要兩大部分，主電路和充電機(jī)控制電路。充電機(jī)控制電路主要是對(duì)主電路進(jìn)行控制、檢測(cè)、計(jì)量、計(jì)算、修正、保護(hù)以及與外界網(wǎng)絡(luò)通信等功能，是車(chē)載充電機(jī)的“中樞大腦”。主電路主要作用是將220V交流電轉(zhuǎn)化為充電所需的直流電電壓，電源部分又分為PFC（有源功率因數(shù)校正電路）和LLC（諧振電路）兩部分，實(shí)際上我們可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。電路原理圖如圖2-3-8所示。

圖2-3-8車(chē)載充電機(jī)電路原理示意圖2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

圖中，通過(guò)EMI濾除電磁干擾波。220V三相交流電通過(guò)全橋整流電路整流成直流電。在整流過(guò)程中只有在220V交流電壓的正負(fù)峰值附近二極管才導(dǎo)通，產(chǎn)生脈沖電流，造成電源功率因數(shù)降低。因此，在整流電路后面加上一個(gè)升壓的boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。于是，通過(guò)控制PFC開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通使輸入電流能跟蹤輸入電壓的變化。在這個(gè)電路中，PFC電感L在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，在開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，電感L上感應(yīng)出右正左負(fù)的電壓，將導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的能量通過(guò)升壓二極管對(duì)大的濾波電容充電，輸出能量。在此過(guò)程中將整流后的直流電壓斬波成交變的高頻電壓。交變的高頻電壓通過(guò)LLC電路中的變壓器升壓到合適的充電電壓后通過(guò)整流二極管整流成直流電，充入動(dòng)力蓄電池中。LLC電路通過(guò)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以降低電源的開(kāi)關(guān)損耗，提高功率變換器的效率和功率密度。四、典型純電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)車(chē)載充電機(jī)屬于純電動(dòng)汽車(chē)慢充裝備，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要由兩種功率大小3.3kW（輸入：AC220V/16A，輸出：DC200~420V/10A）和6.6kW（輸入：AC220V/32A，輸出：DC200~420V/20A）。下面以北汽新能源EV200車(chē)載充電機(jī)為例，其輸入電壓為AC220V，輸出電壓為DC410V，提供給動(dòng)力蓄電池充電電流約為7A，根據(jù)動(dòng)力蓄電池容量30kWh，一般在7~9h充滿電，充電機(jī)功率約為3.3kW，電流約為16A。1、主要技術(shù)參數(shù)，見(jiàn)表2-3-1所示。2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

表2-3-1北汽新能源EV200車(chē)載充電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)輸入?yún)?shù)輸入相數(shù)單相輸入電壓/VAC220±20%輸入電流/A≤6（在額定功率下）頻率/Hz45~65啟動(dòng)沖擊電流/A≤10軟啟動(dòng)時(shí)間/s3~5輸出參數(shù)輸出功率（額定）/W3360輸出電壓（額定）/VDC240~410輸出電流/A0~7.5穩(wěn)壓精度≤±0.6%負(fù)載調(diào)整率≤±0.6%輸出電壓紋波（峰值）<1%轉(zhuǎn)換效率效率≥99%冷卻方式冷卻風(fēng)冷2、車(chē)載充電機(jī)的保護(hù)功能為了保護(hù)車(chē)載充電機(jī)免受過(guò)電流、過(guò)電壓損壞，其自身具有以下保護(hù)功能：（1）輸入過(guò)電壓切斷保護(hù)功能。（2）輸入欠電壓報(bào)警和切換功能。（3）輸入過(guò)電流、欠電流切斷保護(hù)功能。（4）直流輸出過(guò)電流切斷保護(hù)功能。（5）輸出短路切斷保護(hù)功能。（6）輸出電極接反保護(hù)功能。2.3.1車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理

在輸入電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定電壓時(shí)，會(huì)燒毀車(chē)載充電機(jī)。在長(zhǎng)時(shí)間大電流充電狀態(tài)下，車(chē)載充電機(jī)會(huì)積聚大量的熱量，如果散熱不良會(huì)導(dǎo)致車(chē)載充電機(jī)啟動(dòng)保護(hù)功能，降低充電電流。充電電流過(guò)大或溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致充電機(jī)損壞。車(chē)載充電機(jī)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）根據(jù)動(dòng)力蓄電池特性設(shè)計(jì)充電曲線，可以延長(zhǎng)動(dòng)力蓄電池的壽命。（2）使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，單獨(dú)對(duì)電源管理系統(tǒng)BMS進(jìn)行供電，由電源管理系統(tǒng)BMS控制智能充電，無(wú)須人工值守。（3）保護(hù)功能齊全，使用范圍廣，具有多重保護(hù)功能。（4）整機(jī)溫度保護(hù)為75℃，當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度高于75℃時(shí)，充電機(jī)輸出電流減小，高于85℃時(shí)，充電機(jī)停止輸出。2.3.2車(chē)載充電機(jī)的檢修

一、車(chē)載充電機(jī)的故障檢查1、根據(jù)車(chē)載充電機(jī)指示燈判斷故障車(chē)載充電機(jī)上有三個(gè)指示燈，如圖2-3-9所示，用來(lái)顯示充電狀態(tài)。（1）各指示燈功能POWER燈：電源指示燈（綠色），當(dāng)接通交流電后，電源指示燈點(diǎn)亮。RUN燈：正常工作指示燈（綠色），當(dāng)充電機(jī)接通動(dòng)力蓄電池進(jìn)入充電狀態(tài)，充電指示燈點(diǎn)亮。FAULT燈：警告指示燈（紅色），當(dāng)充電機(jī)內(nèi)部有故障時(shí)點(diǎn)亮。（2）顯示充電狀態(tài)充電正常時(shí)，POWER燈和RUN燈點(diǎn)亮。當(dāng)啟動(dòng)0.5min后仍有POWER燈點(diǎn)亮，可能動(dòng)力蓄電池?zé)o充電請(qǐng)求或已充滿電即沒(méi)有對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電。當(dāng)FAULT燈點(diǎn)亮?xí)r，則說(shuō)明充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，沒(méi)有對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電。當(dāng)三個(gè)燈都不點(diǎn)亮?xí)r，檢查充電樁以及充電線束及插接件，沒(méi)有對(duì)車(chē)輛進(jìn)行充電。

圖2-3-9車(chē)載充電機(jī)上的指示燈2.3.2車(chē)載充電機(jī)的檢修

2、故障檢查（1）車(chē)載充電機(jī)POWER燈不亮，故障燈FAULT不亮首先檢查充電連接是否完好，若連接完好；檢查慢充樁或家用220V插座是否有電，若沒(méi)電更換慢充樁或220V插座。在充電電源正常的情況下，檢查充電連接線，若連接線正常，檢查車(chē)載充電機(jī)低壓供電是否正常。連接好充電線后，用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量車(chē)載充電機(jī)16腳是否有12V電壓，若沒(méi)有12V電，檢查車(chē)載充電機(jī)供電端；若低壓供電正常，斷開(kāi)充電連接，用萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量車(chē)載充電機(jī)搭鐵是否正常（即8腳與車(chē)身搭鐵之間），若搭鐵故障檢查搭鐵端。（2）車(chē)載充電機(jī)POWER燈點(diǎn)亮，充電指示燈不亮首先檢查動(dòng)力蓄電池SOC值，檢查動(dòng)力蓄電池是否有充電需求。若SOC值低，并不能進(jìn)行充電，檢查充電插座或充電樁搭鐵是否正常，不正常更換充電插座或充電樁；充電電源端搭鐵正常，更換充電線，如仍不能正常充電；檢查慢充口PE端搭鐵是否正常，若搭鐵不量，測(cè)量充電口PE端至車(chē)載充電機(jī)PE導(dǎo)線是否斷路；若搭鐵正常，用萬(wàn)用表測(cè)量慢充口CC端到車(chē)載充電機(jī)CC端是否導(dǎo)通，若導(dǎo)線斷路更換線束；如果正常，連接好充電槍?zhuān)萌f(wàn)用表電壓擋測(cè)量VCU慢充喚醒信號(hào)電壓是否為12V，若電壓為零，測(cè)量車(chē)載充電機(jī)至VCU之間喚醒線是否斷路，若斷路更換線束；若正常，使用萬(wàn)用表測(cè)量VCU慢充連接確認(rèn)信號(hào)線是否有12V電壓（即VCU36腳電壓），若電壓不正常，測(cè)量車(chē)載充電機(jī)至VCU之間連接確認(rèn)信號(hào)線是否斷路，若斷路更換線束；若慢充連接確認(rèn)信號(hào)正常，檢查慢充口CP端至車(chē)載充電機(jī)CP端導(dǎo)線是否連接正常，若斷路更換線束；CP端線束正常，檢查VCU、BMS以及動(dòng)力蓄電池技術(shù)狀況。2.3.2車(chē)載充電機(jī)的檢修

（3）車(chē)載充電機(jī)FAULT燈點(diǎn)亮若FAULT燈點(diǎn)亮，說(shuō)明車(chē)載充電機(jī)自身控制系統(tǒng)故障或車(chē)載充電機(jī)冷卻系統(tǒng)故障，更換車(chē)載充電機(jī)。二、車(chē)載充電機(jī)的更換當(dāng)車(chē)載充電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，需要進(jìn)行更換，具體更換步驟如下：1、準(zhǔn)備工作給車(chē)輛安裝三件套；打開(kāi)前機(jī)艙蓋，安裝翼子板布、前格柵布。2、按照規(guī)范流程進(jìn)行高壓斷電操作。3、車(chē)載充電機(jī)拆卸流程（1）依次斷開(kāi)低壓和高壓線束，如圖2-3-10所示。（2）拆卸固定螺栓，如圖2-3-11所示。（3）取下DC/DC變換器，如圖2-3-12所示。圖2-3-11拆卸固定螺栓

圖2-3-12取下車(chē)載充電機(jī)圖2-3-10斷開(kāi)低壓、高壓線束2.3.2車(chē)載充電機(jī)的檢修

4、更換新的車(chē)載充電機(jī)將車(chē)載充電機(jī)安裝到位后，安裝固定螺栓；安裝高壓線束和低壓線束。5、安裝后檢查（1）安全檢查，檢查各部件安裝是否牢固，高低壓線束安裝是否到位。（2）進(jìn)行慢充充電，檢查儀表顯示慢充正常，如圖2-3-13所示。（3）拔下充電槍?zhuān)∠虑案駯挪?、翼子板布以及三件套?/p>

圖2-3-13慢充儀表顯示情景小結(jié)

1.新能源汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理。2.新能源汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)的檢修及安全注意事項(xiàng)。維修工單2.3

任務(wù)名稱(chēng)2.3車(chē)載充電機(jī)的檢修時(shí)間

班級(jí)

學(xué)生姓名

學(xué)生學(xué)號(hào)

成績(jī)

實(shí)訓(xùn)設(shè)備純電動(dòng)汽車(chē)2兩臺(tái)、絕緣工具2套、防護(hù)用具2套、車(chē)間安全防護(hù)用具2套、工具車(chē)和絕緣工具2套、檢測(cè)儀器（絕緣萬(wàn)用表、放電工裝、電流鉗等）2套。實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地

日期

任務(wù)描述修理工在某新能源汽車(chē)4S店工作，一天接了一輛純電動(dòng)汽車(chē)，經(jīng)過(guò)詢(xún)問(wèn)以及客戶(hù)反映，該車(chē)無(wú)法進(jìn)行慢充充電，且儀表盤(pán)上無(wú)充電連接指示燈。你能正確進(jìn)行車(chē)載充電機(jī)的檢修嗎?任務(wù)目的能夠準(zhǔn)確識(shí)別車(chē)載充電機(jī)外部結(jié)構(gòu)，能夠正確檢修和更換車(chē)載充電機(jī)。一、車(chē)載充電機(jī)各指示燈含義二、檢修步驟1、驗(yàn)證故障現(xiàn)象：車(chē)鑰匙位置：□Start□On□Acc□Lock連接充電槍?zhuān)骸跄艹潆姟醪荒艹潆娷?chē)輛儀表盤(pán)顯示：□顯示充電連接指示燈□不顯示充電連接指示燈充電電壓

V充電電流

A2、故障檢測(cè)：（1）檢查車(chē)載充電機(jī)指示燈□POWER□RUN□FAULT（2）車(chē)載充電機(jī)低壓控制電路檢測(cè)①測(cè)量車(chē)載充電機(jī)低壓供電電壓

V，□正常□不正常②測(cè)量車(chē)載充電機(jī)搭鐵線

，□正?！醪徽＂蹨y(cè)量車(chē)載充電器CC端至慢充口CC端導(dǎo)線

Ω，□正?！醪徽＂軠y(cè)量車(chē)載充電器CP端至慢充口CP端導(dǎo)線

Ω，□正?！醪徽＂轀y(cè)量VCU慢充喚醒電壓

V，□正?！醪徽＂逌y(cè)量VCU連接確認(rèn)信號(hào)電壓

V，□正?！醪徽?、車(chē)載充電機(jī)更換（1）車(chē)輛高壓斷電流程作業(yè)步驟：