充電系統的認知

任務導入：

新能源汽車在日常使用過程中，需要經常對車上的動力電池進行充電，作為新能源汽車檢修和管理人員，應掌握充電系統的組成、充電方式、充電原理等相關知識，才能更好地為客戶服務。

1.任務目標1.知識目標

（1）熟悉新能源汽車充電系統的組成；

（2）熟悉新能源汽車充電方式；

（3）熟悉新能源汽車充電電路；

（4）掌握新能源汽車充電原理

2.能力目標

（1）能描述新能源汽車充電系統組成；

（2）能描述新能源汽車充電方式；

（3）能描述新能源汽車充電流程；

（4）能依據電路原理圖、工作圖描述電路各端子定義；

（5）能描述新能源汽車充電原理一、新能源汽車充電系統的組成

（一）高壓充電系統

新能源汽車高壓充電系統如圖所示。

主要由高壓充電裝置（包括充電樁、車載充電機、充電口）、充電線束、高壓配電盒、動力電池、VCU、BMS、高壓線束等組成。新能源汽車高壓充電系統

高壓充電系統部件（a）充電樁；（b）充電口；（c）車載充電機、高壓配電盒總成；（d）整車控制器；（e）充電線束；（f）高壓線束

2.低壓充電系統的組成

新能源汽車低壓蓄電池充電系統主要由高壓動力電池、低壓蓄電池、DC/DC轉換器、高壓配電盒（高壓控制盒）、低壓線束等組成，如圖所示。

DC/DC轉換器

低壓線束二、新能源汽車動力電池充電方式及特點

新能源汽車動力電池充電方式主要有直流快充和交流慢充（常規充電）兩種。1.直流快充通過充電站的直流充電樁將380V的三相交流電變成直流高壓電動車上的直流快充接口，以較大的電流（150~400A）給動力電池快速（20min~2h）充電。（1）直流快充的優點。充電時間短。（2）直流快充的缺點。降低動力電池使用壽命；建設充電站成本高；相比交流慢充，充電成本高。2.交流慢充通過交流充電樁或隨車配送的充電線將220V的單相交流電經車上的交流慢充接口輸送到車載充電機，經車載充電機整流、升壓后變成高壓直流電，以較小的電流（15A左右）、較長的時間（5~20h）給動力電池充電。（1）交流慢充的優點。充電機價格及安裝成本低；充電場所限制少，充電靈活；充電電量足，電池壽命長；充電成本低，可利用家用電源或用電低谷時段進行充電，降低了充電成本。（2）交流慢充的缺點。充電時間過長，難以滿足緊急用車的需求。三、新能源汽車充電系統工作原理1.直流快充充電控制引導電路

直流快充充電導引控制電路

K1，K2—直流充電樁高壓正、負接觸器；K3，K4—充電樁低壓喚醒正、負極接觸器；K5，K6—車載高壓配電盒正、負極接觸器；S—充電槍鎖止按鈕；檢測點1（即CC1）—充電樁檢測充電槍與車輛充電口連接狀態識別信號；檢測點2（即CC2）—車輛控制器檢測充電槍與車輛連接狀態識別信號（1）直流快充充電控制引導電路如圖所示（2）交流慢充充電控制引導電路便攜隨車充電盒充電導引控制電路交流慢充充電導引控制電路（3）充電控制導引電路主要端子定義

：（1）交流充電口端子。

L：火線。

N：零線。

PE：車身地（搭鐵）。

CC：充電連接確認。

CP：控制確認。

GND：接地（搭鐵）。（2）直流充電口端子。

DC+：直流電源正。

DC-：直流電源負。

CC1：充電連接確認。

CC2：充電連接確認。

S+：充電通信CAN-H。

S-：充電通信CAN-L。

PE：車身地（搭鐵）。

A+：低壓輔助電源正。

A-：低壓輔助電源負。（4）典型車型充電控制導引電路吉利帝豪系列充電控制導引電路如圖所示。江淮IEV6充電控制導引電路如圖所示。2.吉利帝豪EV系列直流快充控制原理（1）充電槍與充電口插合：車輛處于不行駛狀態（2）充電連接確認（3）充電樁自檢階段及低壓輔助上電（4）充電參數配置（5）預充電階段（6）充電準備就緒（7）充電階段（8）充電結束（9）斷開電源及電子鎖吉利帝豪EV系列直流充電控制導引電路3.江淮IEV6直流快充充電控制原理當直流充電樁的充電槍插入車輛充電口時，充電樁通過A+、A-向132模塊三新能源汽車充電系統的檢修133VCU提供12V電源，喚醒VCU，VCU工作后控制M/C（動力控制單元PCU）繼電器閉合，VCU根據動力電池的可充電功率向充電樁發送充電電流指令。同時，VCU控制直流充電接觸器、高壓正極接觸器、負極接觸器觸點閉合，充電樁的高壓直流電通過車輛充電接口、高壓接線盒（高壓配電盒）進入動力電池，動力電池開始充電。江淮IEV6直流充電電路圖（1）直流快充系統正常充電的條件①充電連接確認信號CC1、CC2正常。②BMS供電（12V）正常。③充電喚醒信號（12V）正常。④充電樁、整車控制器、BMS間通信正常。⑤動力電池溫度在5~45℃。⑥單體電池之間最高電壓與最低電壓的電壓差小于300mV。⑦單體電池之間最高溫度與最低溫度的溫差小于15℃。⑧電池組與車身絕緣值大于500Ω/V。⑨電池單體最高電壓不高于電池單體額定電壓0.4V。

（2）直流快充系統充電終止的條件①人為因素：人為刷卡結束充電、通過APP執行終止充電指令、切斷三相交流電。

②充電樁因素：

充電樁有故障；通信故障；三次通信超時即可判斷為通信故障；充電槍與車輛連接斷開（含機械鎖按鈕被按下）；充電樁電壓高于動力電池最高允許電壓；充電電流小于5A。BMS因素。4.交流慢充系統充電控制原理以2019款比亞迪e5交流慢充充電電路如圖所示。

比亞迪e5交流慢充充電電路1—正極接觸器；2—分壓接觸器1；3—分壓接觸器2；4—負極接觸器；7—主接觸器；8—交流接觸器；9—預充接觸器充電樁功率低于7kW時，交流電通過高壓電控總成中車載充電機給動力電池充電；充電樁功率高于7kW時，交流電直接通過VTOG（雙向逆變交流充放電控制器）對動力電池進行充電。車載充電機簡稱OBC。IG1、IG3稱為雙路繼電器，由車身控制模塊BCM控制其閉合與斷開。比亞迪e5交流慢充充電導引控制電路如圖所示。比亞迪e5交流慢充充電導引控制電路S1—低壓輔助電源開關；S2—占空比控制開關；S3—充電槍機械鎖止開關（1）比亞迪e5交流慢充系統充電控制原理①充電槍連接

2019款比亞迪e5交流充電系統原理框圖

②連接確認③充電準備比亞迪e5雙路繼電器控制電路④充電開始。⑤充電結束。32A單相交流充電樁供電口電子鎖在交流供電回路切斷100ms后解鎖。（2）慢充系統正常充電條件①充電連接確認信號正常。②充電機供電電源220V和12V正常，充電機正常。③充電喚醒信號12V正常。④充電機、VCU、BMS之間通信正常；主接觸器正常。⑤電池溫度在0~45℃。⑥單體電池最高電壓與最低電壓的電壓差小于300mV。⑦單體電池最高溫度與最低溫度的溫差小于15℃。⑧電池絕緣性能大于500Ω/V。⑨單體電池最高電壓不大于額定單體電壓0.4V。⑩線路連接正常。5.低壓蓄電池充電原理

低壓蓄電池在以下幾種狀態下需進行補充充電：高壓動力電池交流慢充、直流快充、車輛上電、車輛放置狀態。（1）車輛上電時低壓蓄電池的補充充電接通車輛電源開關喚醒VCU和BMS，BMS檢測到低壓蓄電池電量過低時，將該信號傳遞給整車控制器VCU并發出充電請求信號，VCU向BMS發出允許充電信號，BMS接通預充電路進行高壓預充電。VCU發送允許充電信號的同時，向DC/DC轉換器發送喚醒信號，DC/DC轉換器通電工作，將動力電池的高壓直流電轉換成低壓直流電給低壓蓄電池充電。（2）動力電池交流慢充時低壓蓄電池的補充充電低壓蓄電池充電原理框圖（3）動力電池直流快充時低壓蓄電池的補充充電當充電槍插入車輛快充接口后，快充CC信號喚醒VCU和BMS，BMS檢測到電壓蓄電池電壓過低時，將該信號傳遞給整車控制器VCU并發出充電請求信號，VCU向BMS發出允許充電信號，BMS接通預充電路進行高壓預充電。VCU發送允許充電信號的同時，向DC/DC轉換器發送喚醒信號，DC/DC轉換器通電工作。預充電完成后，BMS控制交流快充系統給動力電池充電，同時DC/DC轉換器將動力電池的高壓直流電轉換成低壓直流電給低壓蓄電池充電。

（4）車輛放置狀態低壓蓄電池的補充充電車輛長時間放置后，VCU休眠，定時計時器正常計時，當計時器達到設定的時間后，喚醒VCU，VCU采集低壓蓄電池電壓并與設定的電壓值進行比較。VCU檢測到的蓄電池電壓低于設定值，且無IGN電源信號及充電喚醒信號，則喚醒BMS及DC/DC轉換器。BMS檢測動力電池SOC信息，若SOC滿足設定值，DC/DC轉換器則把動力電池的高壓直流電轉換成低壓直流電給蓄電池充電。VCU持續與DC/DC轉換器進行信息交互，當蓄電池滿電后，VCU向BMS和DC/DC轉換器發送關閉指令，高壓下電，蓄電池停止充電，定時器清零并重新計時。

課堂練習一、填空 1.新能源汽車高壓充電系統由

等組成。

2.新能源汽車低壓充電系統由

等組成。

3.新能源汽車的充電方式主要有

和

兩種。

4.直流快充是指

。

5.交流慢充是指

。

6.直流快充的優點是

；直流快充的缺點有

、

、

。

7.交流慢充的優點有

、

、

、

；交流慢充的缺點是

。8.交流充電口的端子L表示

，N表示

，PE表示

，CP表示

，CC表示

，GND表示

。

9.直流充電口的端子DC+表示

，DC-表示

，A+表示

，CC1、CC2表示

，S+表示

，S-表示

。

10.向VCU、BMS提供

V的喚醒信號電壓，使VCU、BMS工作。

11.充電時，直流充電樁根據

信號確認充電槍與充電口是否正常連接；BMS則根據

信號確認車輛充電口與充電槍是否正常連接。

12.充電槍與車輛充電口“握手”環節，充電樁與BMS通過

與

進行通信。

13.直流快充系統正常充電的條件有以下幾條：

①