新能源汽車技術(shù) 課件 項(xiàng)目四 任務(wù)4 掌握充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修

純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)原理及檢修智能制造與汽車學(xué)院李蕊CONTENTSPARTONE充電系統(tǒng)概述一PARTTWO交流充電（慢充）二PARTTHREE技能訓(xùn)練四PARTFOUR直流充電（快充）三任務(wù)導(dǎo)入隨著國(guó)家大力推廣純電動(dòng)汽車，純電動(dòng)汽車的保有量在逐漸增加，純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。如果不能及時(shí)為車輛進(jìn)行電能的補(bǔ)給就會(huì)影響車輛的續(xù)航能力。本節(jié)課程通過(guò)理論+實(shí)踐，對(duì)純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)（交流、直流）結(jié)構(gòu)組成和功用的介紹，了解充電系統(tǒng)的工作原理及工作時(shí)車與樁之間的交互工程，對(duì)充電系統(tǒng)故障的檢測(cè)與維修進(jìn)行剖析。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解交/直流充電系統(tǒng)的組成；了解交/直流充電系統(tǒng)各個(gè)零部件的作用；了解交/直流充電系統(tǒng)工作時(shí)車與樁的交互過(guò)程；能根據(jù)電路圖對(duì)交/直流充電系統(tǒng)的電路進(jìn)行檢查及數(shù)據(jù)測(cè)量；能根據(jù)電路圖對(duì)純電動(dòng)汽車充系統(tǒng)類故障進(jìn)行排除；一、充電系統(tǒng)介紹充電系統(tǒng)概述充電模式充電系統(tǒng)概述純電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)是其能源補(bǔ)充系統(tǒng)，是為了保障純電動(dòng)汽車持續(xù)行駛而提供動(dòng)力能源。純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)來(lái)控制充電的啟動(dòng)和停止，同時(shí)可以根據(jù)動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)電量、溫度等來(lái)控制充電電流的大小和電池?zé)峁芾?，也可以根?jù)充電時(shí)間的長(zhǎng)短需要來(lái)選擇不同的充電模式（例如：交流充電、直流充電）。充電系統(tǒng)概述

充電系統(tǒng)是新能源汽車動(dòng)力電池補(bǔ)充能量以及向整車低壓用電設(shè)備進(jìn)行供電的系統(tǒng)。主要由：交流慢充系統(tǒng)、直流快充系統(tǒng)、DC-DC系統(tǒng)組成。其中慢充和DCDC功能由電源補(bǔ)給系統(tǒng)總成實(shí)現(xiàn)。相比傳統(tǒng)燃油車，電源補(bǔ)給系統(tǒng)（PDU）的DC-DC取代了發(fā)電機(jī)，充電系統(tǒng)就是原來(lái)的添加燃料系統(tǒng)。燃油車：發(fā)電機(jī)新能源汽車：DCDC注：舊技術(shù)充電機(jī)與DCDC為分開(kāi)兩個(gè)零部件，目前主流新技術(shù)采用集成化一個(gè)零件。充電模式二、交流充電（慢充）交流充電系統(tǒng)組成交流充電原理交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電系統(tǒng)的故障檢測(cè)與維修交流充電系統(tǒng)組成在交流充電模式下，充電系統(tǒng)主要由供電設(shè)備（充電樁）、交流充電接口、高壓控制盒、整車控制器、動(dòng)力電池、車載充電機(jī)、低壓控制線束和高壓線束等組成。車載充電機(jī)（OBC）是任何一輛純電電動(dòng)汽車必須配置的元件，是純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，尤其在交流充電系統(tǒng)中作用十分重要。其工作原理為：車載充電機(jī)內(nèi)部前電路為有源或無(wú)源的PFC電路，它的功能是將車載充電機(jī)的輸入端輸入的交流電整流成直流電并保證其功率因數(shù)。后級(jí)為L(zhǎng)LC(諧振軟開(kāi)關(guān))的全橋變換器，功能是將前級(jí)輸出的高壓直流電調(diào)整為合適的電壓，從而給動(dòng)力電池輸出相應(yīng)的電壓及電流。交流充電系統(tǒng)原理(OBC+DCDC)380VAC220VAC充電及供電系統(tǒng)作用：電網(wǎng)220V及380V的交流電轉(zhuǎn)化成直流電給整車進(jìn)行充電儲(chǔ)存到動(dòng)力電池中，并將動(dòng)力電池高壓直流電通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換為12V低壓，為整車低壓用電器提供電量。交流慢充接口定義信號(hào)類型定義備注CC充電連接確認(rèn)信號(hào)插搶后可在電池?cái)?shù)據(jù)流查看，未插槍CC=0歐，數(shù)據(jù)流里顯示初始值8000：3.3kw充電樁/家充線：680歐姆6.6kw充電樁：220歐姆注意：充電槍上的S3開(kāi)關(guān)，若S3斷開(kāi)（即被按下）CC=R4+RC，3300-3500歐，半連接狀態(tài)，不允許充電CP控制確認(rèn)插搶后診斷儀在電池?cái)?shù)據(jù)流查看（輸入交流電流/0.6，家充線限流80%）：10A家充線：插搶有效，CP占空比13%；16A家充線：插搶后為有效，CP占空比21%；3.3wk充電樁：插搶有效，CP占空比26%；6.6kw充電樁：插搶為有效，CP占空比53%；PE接地保護(hù)與三相插座地線相連，確認(rèn)插座接地L交流電源（火線）220V交流火線N零線220V交流零線NC1備用預(yù)留1空腳NC2備用預(yù)留2空腳交流充電系統(tǒng)原理慢充原理框圖cc交流充電系統(tǒng)原理交流充電系統(tǒng)原理慢充充電流程插充電槍（插電源/刷卡/掃碼）CP喚醒OBCOBC檢測(cè)CP頻率、占空比OBC喚醒VCU12V硬線信號(hào)VCU喚醒BCU12V硬線信號(hào)一、充電模式判斷根據(jù)CC阻值和CP占空比信號(hào)3.3kw充電樁/家充線：CC阻值=680Ω6.6kw充電樁：220Ω再結(jié)合cp占空比確定充電模式，不同充電模式BCU請(qǐng)求充電電流不一樣二、OBC檢測(cè)CP頻率、占空比，整個(gè)充電過(guò)程持續(xù)檢測(cè)BCU檢測(cè)CC阻值點(diǎn)亮充電連接燈BCU檢測(cè)電池?zé)o故障BCU高壓上電電池充電準(zhǔn)備就緒VCU檢測(cè)檔位、手剎VCU允許充電OBC閉合S2開(kāi)關(guān)BCU發(fā)送充電需求電流、電壓Tbox/HU預(yù)約充電未開(kāi)啟或在預(yù)約時(shí)間段開(kāi)始充電點(diǎn)亮充電狀態(tài)指示燈交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電系統(tǒng)的故障檢測(cè)與維修故障現(xiàn)象：一輛能夠正常行駛的長(zhǎng)安逸動(dòng)460EV，交流不能正常充電，更換交流充電設(shè)備之后還是不能正常充電，具體表現(xiàn)為插槍后儀表無(wú)反應(yīng)。故障分析：由于車輛能夠正常行駛，所以首先排除動(dòng)力電池故障（單體電池過(guò)放，欠壓，壓差過(guò)大，漏電，溫度等），高壓互鎖無(wú)故障，接觸器無(wú)故障（交流充電接觸器，能正常上電則預(yù)充，主接觸器均無(wú)故障），電源補(bǔ)給系統(tǒng)的電源，搭鐵，CAN線均無(wú)故障（電源補(bǔ)給系統(tǒng)包含有車載充電機(jī)（OBC），DC-DC，高壓配電三個(gè)部分，如有故障則DC-DC無(wú)法工作），那么只剩下車載充電機(jī)或是BCU給儀表的儀表指示燈控制信號(hào)。交流充電系統(tǒng)的故障檢測(cè)與維修查詢電路圖，分析可能原因：

1.充電確認(rèn)CC故障

2.充電連接信號(hào)故障

3.儀表指示燈故障

4.車載充電機(jī)自身故障交流充電系統(tǒng)的故障檢測(cè)與維修故障處理：故障處理：1.檢查交流充電口1#至BCU-3#線路是否良好2.檢查交流充電口6#至PDU-20#線路是否良好3.檢查PDU8#至VCU-51#是線路否良好4.更換車載充電機(jī)故障總結(jié)：車輛端CC是有一個(gè)12V常電，充電設(shè)備端CC與PE是有一個(gè)電阻（電阻阻值根據(jù)充電設(shè)備功率而定，例如：7KW充電樁是220Ω，1.5KW充電槍是1.5KΩ）。當(dāng)插槍充電時(shí)，CP喚醒OBC，OBC再硬線喚醒VCU，再由VCU喚醒BCU，此時(shí)BCU喚醒，檢測(cè)到自身CC電壓被拉低，此時(shí)通過(guò)充電連接信號(hào)發(fā)送給BCU，BCU控制接觸器完成預(yù)充，同時(shí)發(fā)送儀表指示燈控制給到組合儀表，點(diǎn)亮充電連接指示燈。二、直流充電（快充）直流充電系統(tǒng)組成直流充電原理直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程交流充電系統(tǒng)的故障檢測(cè)與維修直流充電系統(tǒng)的組成(OBC+DCDC)380VAC直流快充接口定義接口功能定義DC+直流電源正，連接直流電源正與電池正極與動(dòng)力電池直流充電線束接口正極連接DC-直流電源負(fù)，連接直流電源負(fù)與電池負(fù)極與動(dòng)力電池直流充電線束接口負(fù)極連接PE保護(hù)接地（PE）連接供電設(shè)備地線和車輛車身地線與車身接地連接S+直流充電通信CAN_H，連接直流快充樁與電動(dòng)汽車的通信線S+與S-分別為直流充電樁與電動(dòng)汽車can-H和can-L通訊線。直流充電樁與電動(dòng)汽車BMS組成直流充電can網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛快充時(shí)信號(hào)交互。其中直流充電樁和BMS主板分別有1個(gè)120終端電阻，由快充口S+和S-低壓信號(hào)線經(jīng)過(guò)動(dòng)力電池低壓信號(hào)線，最后與BMS主板建立通訊。直接測(cè)量快充口的S+與S-之間可測(cè)得120歐電阻。S-直流充電通信CAN_L，連接直流快充樁與電動(dòng)汽車的通信線CC1充電連接確認(rèn)1直流充電樁檢測(cè)與電動(dòng)汽車連接可靠，檢測(cè)直流充電插座內(nèi)的1000歐電阻。直接測(cè)量快充口CC1與PE之間電阻值1000歐。CC2充電連接確認(rèn)2電動(dòng)汽車BMS檢測(cè)直流充電槍連接可靠，檢測(cè)直流充電槍的1000歐電阻?？赏ㄟ^(guò)診斷儀電池?cái)?shù)據(jù)流CC2阻值為1000歐。A+低壓輔助電源正，連接直流快充樁為電動(dòng)汽車提供的低壓12V輔助電源掃碼或刷卡后，直流充電樁通過(guò)A+接口向電動(dòng)汽車輸出12V正喚醒電，喚醒VCU。直流充電口A+腳與VCUA+腳相通。A-低壓輔助電源負(fù)，連接直流快充樁為電動(dòng)汽車提供的低壓輔助電源與電動(dòng)汽車車身地連接，與車身地相通注：直流快充線束內(nèi)有溫度傳感器（熱敏電阻），由VCU進(jìn)行檢測(cè)充電溫度，當(dāng)插座與充電槍接觸不良造成局部過(guò)熱時(shí)及時(shí)停止充電。直流充電原理直流充電原理直流快充原理圖直流充電樁（含充電槍）車身快充接口動(dòng)力電池（BMS）VCUDC+DC-快充高壓線束S+：直流充電CAN高S-：直流充電CAN低CC1：連接確認(rèn)1PECC2：連接確認(rèn)2A+A-∫∫CC2R=1000ΩR=1000ΩR=120ΩR=120Ω低壓信號(hào)高壓回路CC1低壓輔助電源12V+插座溫度傳感器直流快充流程圖插充電槍，檢測(cè)CC1（刷卡/掃碼）A+硬線喚醒VCUVCU喚醒BCUBCU檢測(cè)CC2判定充電模式BCU檢測(cè)電池?zé)o故障VCU允許BCU高壓上電電池進(jìn)入高壓激活狀態(tài)收到VCU允許充電BCU閉合直流充電繼電器電池充電準(zhǔn)備就緒BCU與充電樁報(bào)文交互充電樁檢測(cè)車端外側(cè)電壓無(wú)異常開(kāi)始輸出開(kāi)始充電CC2電阻信號(hào)為1000±3%Ω判斷為直流快充模式；VCU檢測(cè)檔位、手剎充電樁進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)VIN通訊BCU進(jìn)入充電準(zhǔn)備BCU發(fā)送需求電壓電流直流充電原理直流快充控制引導(dǎo)圖直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程插頭連接階段——S閉合、未插入插座（摘槍）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程插頭連接階段——S打開(kāi)、未插入插座（捏槍）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程插頭連接階段——S打開(kāi)、插入插座（捏著插槍）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程插頭連接階段——S打開(kāi)、鎖定（插入松手）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程充電握手階段——（輔助電源閉合）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程絕緣檢測(cè)階段——（檢測(cè)是否絕緣）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程絕緣檢測(cè)階段——（釋放能量）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程辨識(shí)匹配階段——（樁與BCU互相識(shí)別）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程辨識(shí)匹配階段——（檢測(cè)電池電壓是否異常）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程辨識(shí)匹配階段——（準(zhǔn)備開(kāi)始充電）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程充電階段直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程停止階段直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程停止階段——（釋放能量）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程停止階段——（輔助電源斷開(kāi)）直流充電樁與電動(dòng)汽車握手過(guò)程四、技能訓(xùn)練交流/直流充電口數(shù)據(jù)測(cè)量（CC、CP、PE)交流充電口C