3.3车辆充电系统

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无线充电
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无线充电
任务实施
• 1、高压防护作业及场地隔离 • 2、车辆高压电断电及验电操作 • 3、车载充电机拆检
填写P67的任务实施记录单
单元小结
• 1、电动汽车的充电方式及区别 • 2、慢充及快充工作原理 • 3、慢充及快充插座接口与连接方式 • 4、车载充电机工作原理与接口
新能源电动汽车的充电系统包括慢充电插孔、快充电插孔、车载充 电机、高压控制盒、充电连接线以及相关的控制单元等部件。
3.1 充电系统
3.1 充电系统
充电控制策略
新能源电动汽车的充电控制策略通常为预充→恒流→涓流（恒压）→结束， 如图3-20所示。预充电过程不是每次充电时都有，当电池单体电压低于2.7V 时，如果直接进入恒流充电会损害电池，此时自动开启预充模式，电压升 高至一定值以后转为恒流充电模式。恒流充电是指以恒定的电流充电至 70～80%电池电量，此时电压达到最高限制电压，然后转为涓流充电模式。 涓流充电是以30%的时间充入10%的电量，之后充电过程结束。
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3.2 慢充系统
（1）车载充电机工作
3.2 慢充系统
（2）车载充电机接线端子识别
3.2 慢充系统
（2）车载充电机接线端子识别
3.2 慢充系统
（2）车载充电机接线端子识别
3.3 快充系统
快充系统使用工业380V三相电通过功率变换后，将直流高压大电流通 过高压动力电缆直接向动力电池进行充电，在快充过程中电流显示值通常 在13.2A～46.2A之间。
3.4 换电技术
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无线充电技术
电动汽车无线充电技术通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场 的形式将电能传输给运行在地而上一定范围内的车辆接收端电能拾取机 构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其 续航里程，同时电能补给变更加安全、便捷。动态无线供电技术的主要 参数指标有电能传输距离、功率、效率、藕合机构侧移适应能力、电磁 兼容性等。因而，开发大功率、高效率、强侧移适应能力、低电磁辐射、 成本适中的动态无线供电系统，成为国内外各大研究机构当前的主要研 究热点。
充电过程中主控盒与从控盒采集的电池电压和温度等信息，通过CAN 总线与整车控制器VCU和充电机通讯，充电机随时调节充电电流和电压， 保证充电数据的安全合理。当充电结束拔出充电枪后，整车控制器控制车 辆的高压系统下电。
3.4 换电技术
换电技术提出的背景：
目前新能源电动汽车动力电池的能量密度和续航里程还不能满足大部分车主的 长途行驶，充电的时间又太长，充电基础设施也不算很完善，使电动汽车的使用和 推广受到严重限制。因此，有些汽车厂商提出可以像更换手机电池那样的快速更换 新能源汽车的动力电池。
项目三 动力电池与管理系统 任务3 车辆充电系统
课程内容
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情境导入 学习目标 理论知识 拓展阅读 任务实施 单元小结
情境导入
王先生的车突然无法正常充电，给4S店打电话请求救援。 王先生：电动汽车的充电系统是如何工作的呢，我的车为啥突然就不能充电了呀？ 技师李：新能源汽车的充电方式主要有慢充和快充两种形式，有些车型还具备快速换电功 能。当车辆出现充电故障时首先要判断是慢充系统还是快充系统的故障，还是两种方式都 不能充电，然后再做相应的检修工作。
快充系统主要部件包括快充桩、快充电插孔、车内高压线束、高压配 电盒以及动力电池等。
快充桩安装在固定的充电场所，与380V交流电源连接。电流经过PFC 功率因数模块、DC-AC逆变模块、高频变压器、AC-DC整流器后，与电动汽 车快充电插孔相连接。
新能源汽车快充充电的电流大小受动力电池内部温度的影响，当电池 温度小于5℃时停止充电，5～15℃时充电电流为20A左右，15～45℃时充 电电流为50A左右，大于45℃时停止充电。
3.3 快充系统
快充电桩
3.3 快充系统
快充电插座
DC-高压直流电源负极 DC+高压直流电源正极 PE车身地（搭铁） A-低压辅助电源负极 A+低压辅助电源正极 CC1充电连接确认 CC2充电连接确认 S+充电通信CAN-H S-充电通信CAN-L
3.3 快充系统
快充桩工作原理
3.3 快充系统
3.1 充电系统
3.1 充电系统
充电
快充
慢充
• 快充为大功率直流充电，通常1小时之内可以充满电池的80%容量； • 慢充是指交流充电，充电过程需6～8小时。 • 电动汽车充电快慢与充电机功率、电池充电特性和温度等因素紧密相关。
在当前动力电池技术水平下，即使快充也需要30分钟以上才能充到电池 容量的80%，超过80%以后为了保护动力电池的安全，充电电流必须变 小。
快充充电锁止
3.3 快充系统
当车辆充电时启动钥匙位于OFF档位，充电枪连接正常后，首先充电 桩发出12V低压电信号唤醒整车控制器VCU，此时仪表盘充电插头指示灯 点亮，表示充电枪连接正常。整车控制器VCU输出12V低压电信号，唤醒 动力电池管理系统和DC/DC， 动力电池内部自检合格后通过CAN线向充电 桩发出充电请求信号开始充电。
• 新能源电动汽车慢充电插孔端子如图3-21所示。充电功率取决于 车载充电机功率，目前主流有2KW，3.3KW，6.6KW
3.2 慢充系统
慢充电插座
CP-控制确认线 CC-充电连接确认 N-交流电源火线 L-交流电源零线 P-保护接地（搭铁）
3.2 慢充系统
慢充充电锁止
3.2 慢充系统
（1）车载充电机工作 车载充电机内部可分主电路、控制电路、线束及标准件三部分。主电 路前端将交流电转换为恒定电压的直流电，主电路后端为DC/DC变换器， 将前端转出的直流高压电变换为合适的电压及电流供给动力电池。
3.2 慢充系统
（1）车载充电机工作 加热状态时充电机停止充电，此时BMS闭合负极继电器和加热继电器， 通过电热元件给动力电池包内的电芯进行加热，加热电流由充电机向加热 元件直接供电。 慢充电状态时动力电池高压正负继电器闭合，车载充电机首先判断其 输出端的电压值，当检测到电压值满足充电要求后，充电机将闭合其输出 端继电器并开始工作。慢充电工作流程见表3-11。
学习目标
1．了解电动汽车慢充系统的工作原理 2．了解电动汽车快充系统的工作原理
1．具备资料查询、收集和整理能力 2. 能在实车或台架上正确进行充电操作 3. 能完成车载充电机的更换工作
理论知识
01 02 03 04
3.1 充电系统
动力电池充电系统是新能源汽车的电能补给系统，主要分为常规充 电（俗称慢充）和快速充电（俗称快充）两种方式。
换电技术特点：可以在几分钟之内完成亏电和满电的动力电池更换作业，这一 操作过程主要是利用专业设备自动完成的，虽然解决了充电慢的问题，但是动力电 池的结构设计和换电站建设也给广大汽车制造商增加了很大的成本。要求具备快速 换电功能的动力电池采用模块化设计，具有通用性和互换性，方便安装与拆卸。
电池箱体外壳特点：设有固定销锁止机构、螺栓锁止机构、导向机构、动力电 池电源线插座、电池管理系统通讯线插座以及位置传感器等部件。动力电池快速插 接件如图3-30所示（北汽EU260换电版车型）
3.2 慢充系统
3.2 慢充系统
（1）车载充电机工作 车载充电机的工作均由BMS发出指令进行控制，包括工作模式指令、 动力电池允许最大电压、充电允许最大电流、加热状态的电流值等。充电 机通过CAN总线与车辆进行通信，通信内容包括动力蓄电池单体、模块和 总成的相关技术参数，充电过程中电池的状态参数，充电机工作状态参数 以及车辆基本信息等。 充电前系统会自动检测箱体内部的电池温度，若温度高于55℃或低于 0℃时，电池管理系统将自动切断充电回路，此时无法充电。若有低于0℃ 的温度点，则启动加热模式，加热继电器闭合进行加热，待所有电芯温度 点都高于5℃时停止加热，然后启动充电程序，充电过程中充电桩电流显 示为12A～13A。
3.1 充电系统
3.1 充电系统
3.2 慢充系统
• 慢充系统是使用普通的交流220V单相民用电，通过车载充电机将 交流电变换为高压直流电，从而给动力电池充电。
• 车载充电机采用高频开关电源技术，由BMS控制智能充电，无需 人工看守。保护功能齐全，具有过压、欠压、过流、过热、输出 短路、反接等多种保护功能，当充电系统出现异常会及时切断供 电。