項(xiàng)目六電動(dòng)汽車充電技術(shù)認(rèn)知【典型工作任務(wù)】

【知識(shí)準(zhǔn)備】第一課電動(dòng)汽車充電裝置【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.掌握電動(dòng)汽車充電裝置的類型及要求。

2.了解電動(dòng)汽車的充電方式。

一、電動(dòng)汽車充電裝置簡(jiǎn)介

二、電動(dòng)汽車的充電方式一、電動(dòng)汽車充電裝置簡(jiǎn)介圖6-?1感應(yīng)充電器二、電動(dòng)汽車的充電方式1.常規(guī)充電方式或慢充電方式

常規(guī)充電方式（電動(dòng)汽車車載充電器）如圖6??2所示，該充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電。圖6-?2常規(guī)充電方式二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?3充電插頭的要求二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?4電動(dòng)汽車充電站二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?5電動(dòng)汽車恒流充電機(jī)2.快速充電方式二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?6電動(dòng)汽車快速充電站1)脈沖快速充電的最大優(yōu)點(diǎn)為充電時(shí)間大為縮短。二、電動(dòng)汽車的充電方式2)充電時(shí)充分發(fā)揮反應(yīng)速度，消除極化，可適當(dāng)增加電池容量，提高起動(dòng)性能。

3)脈沖充電電流較大，對(duì)極板的活性物質(zhì)的沖刷力強(qiáng)，活性物質(zhì)易脫落，因此對(duì)電池組壽命有一定影響。

快速充電模式實(shí)質(zhì)上為應(yīng)急充電模式，其目的是短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充電。

3.更換電池充電方式

除了以上兩種充電方式外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡電的電池組。二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?7杭州國(guó)家電網(wǎng)換電站表6-?1充電模式與換電模式的比較4.無(wú)線充電方式二、電動(dòng)汽車的充電方式無(wú)線充電方式（圖6??8、圖6??9）即無(wú)需通過(guò)電纜來(lái)傳遞能量，而采用電磁感應(yīng)、電場(chǎng)耦合、磁共振和無(wú)線電波等方式進(jìn)行能量的傳遞。圖6-?8無(wú)線充電二、電動(dòng)汽車的充電方式圖6-?9高通無(wú)線磁共振充電技術(shù)第二課電動(dòng)汽車充電機(jī)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.掌握電動(dòng)汽車充電機(jī)基本知識(shí)。

2.了解電動(dòng)汽車交流充電機(jī)和直流充電機(jī)的相關(guān)知識(shí)。

3.掌握DC/DC變換器相關(guān)知識(shí)。

一、充電機(jī)基本知識(shí)

二、交流充電機(jī)

三、直流充電機(jī)

四、DC/DC變換器一、充電機(jī)基本知識(shí)1.電動(dòng)汽車充電機(jī)的類型

車載充電機(jī)按照功率不同，可以分為小功率（250～500W）充電機(jī)、中等功率（500～1000W）充電機(jī)和大功率（>1000W）充電機(jī)。

(1)接觸式充電機(jī)和感應(yīng)式充電機(jī)按照充電機(jī)和電網(wǎng)是否直接接觸，充電機(jī)分為接觸式充電機(jī)和感應(yīng)式充電機(jī)。

(2)車載式充電機(jī)和非車載式充電機(jī)按照充電機(jī)和電動(dòng)汽車的相對(duì)位置劃分，充電機(jī)有車載式充電機(jī)和非車載式充電機(jī)兩種類型。

非車載式充電機(jī)（圖6??10）的功能類似于加油站里面的加油機(jī)，它安裝于公共建筑（公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等）和居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，為電動(dòng)汽車充電。一、充電機(jī)基本知識(shí)圖6-?10非車載式充電機(jī)一、充電機(jī)基本知識(shí)圖6-?11充電機(jī)應(yīng)用示意圖一、充電機(jī)基本知識(shí)表6-?2常見(jiàn)電動(dòng)汽車的充電時(shí)長(zhǎng)表6-?2常見(jiàn)電動(dòng)汽車的充電時(shí)長(zhǎng)2.電動(dòng)汽車充電連接方式

使用電纜和插接器將電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的方法有以下三種。一、充電機(jī)基本知識(shí)(1)充電連接方式A將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，使用和電動(dòng)汽車永久連接在一起的充電電纜和供電插頭，如圖6-?12所示。圖6-?12充電連接方式A(2)充電連接方式B一、充電機(jī)基本知識(shí)圖6-?13充電連接方式B(3)充電連接方式C將電動(dòng)汽車和交流電網(wǎng)連接時(shí)，使用了和供電設(shè)備永久連接在一起的充電電纜和車輛插頭，其中電纜組件是充電設(shè)備的一部分，如圖6-?14所示。一、充電機(jī)基本知識(shí)圖6-?14充電連接方式C二、交流充電機(jī)圖6-?15交流充電機(jī)外形圖1.分類

交流充電機(jī)一般按照充電槍的數(shù)量、安裝方式以及容量進(jìn)行分類。二、交流充電機(jī)2.功能

交流充電機(jī)應(yīng)具備以下功能：

(1)人機(jī)交互功能充電機(jī)應(yīng)能顯示或借助外部設(shè)備顯示各狀態(tài)下的相關(guān)信息，顯示字符應(yīng)清晰、完整，沒(méi)有缺損現(xiàn)象，不需依靠環(huán)境光源即可辨認(rèn)。

(2)計(jì)量功能

1)充電機(jī)應(yīng)具備電能計(jì)量功能。

2)充電機(jī)宜提供實(shí)施電能表現(xiàn)場(chǎng)檢定的接口。

(3)付費(fèi)交易功能充電機(jī)應(yīng)具備付費(fèi)交易功能，可實(shí)現(xiàn)充電控制及充電計(jì)費(fèi)，并應(yīng)支持IC卡和二維碼支付。

(4)通信功能能夠通過(guò)LAN/WIFI/2G/3G/4G、藍(lán)牙等方式與外部進(jìn)行通信。二、交流充電機(jī)(5)安全防護(hù)功能應(yīng)設(shè)置有急停開關(guān)；主回路應(yīng)具備帶負(fù)載分合電路功能；具備過(guò)負(fù)荷保護(hù)、短路保護(hù)和漏電保護(hù)功能；具有D級(jí)防雷裝置；設(shè)置有電子鎖止裝置，鎖止裝置在充電過(guò)程中應(yīng)保持鎖止?fàn)顟B(tài)；具有接觸器故障檢測(cè)功能。

3.控制引導(dǎo)電路

交流充電典型控制引導(dǎo)電路如圖6??16所示。圖6-?16交流充電典型控制引導(dǎo)電路二、交流充電機(jī)(1)連接確認(rèn)與電子鎖車輛控制裝置通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻值來(lái)判斷車輛插頭與車輛插座是否完全連接。圖6-?17振蕩器電壓(2)充電連接裝置載流能力和供電設(shè)備供電功率的識(shí)別車輛控制裝置通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)3和PE之間的電阻值來(lái)確認(rèn)當(dāng)前充電連接裝置的額二、交流充電機(jī)定容量；通過(guò)測(cè)量檢測(cè)點(diǎn)2的PWM信號(hào)占空比來(lái)確認(rèn)當(dāng)前供電設(shè)備的最大供電電流。

占空比與充電電流限值的映射關(guān)系見(jiàn)表6??3和表6??4。表6-?3充電設(shè)施產(chǎn)生的占空比與充電電流限值的映射關(guān)系二、交流充電機(jī)表6-?4電動(dòng)汽車檢測(cè)的占空比與充電電流限值的映射關(guān)系(3)充電過(guò)程的監(jiān)測(cè)車輛控制裝置可以對(duì)檢測(cè)點(diǎn)3與PE之間的電阻值以及檢測(cè)點(diǎn)2的PWM信號(hào)占空比進(jìn)行監(jiān)測(cè)，供電控制裝置可以對(duì)檢測(cè)點(diǎn)4及檢測(cè)點(diǎn)1的電壓值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(4)慢速充電接口定義

1)電氣參數(shù)值及功能。二、交流充電機(jī)表6-?5慢速充電接口端子定義2)觸頭布置方式。三、直流充電機(jī)1.分類

直流充電機(jī)按照充電槍的數(shù)量分為單槍和雙槍；按照功率來(lái)分，單槍式可分為30kW、60kW、120kW三種類型，雙槍式為120kW（60kW+60kW）。

2.輸出電壓等級(jí)

1)乘用車：一般為DC200～500V。

2)商用車：一般為DC350～750V。

3)通用型：一般為DC200～750V。

3.結(jié)構(gòu)

直流充電機(jī)包括充電模塊主控制器、絕緣檢測(cè)模塊、智能電表、刷卡模塊、通信模塊、空氣開關(guān)、主繼電器、輔助開關(guān)電源等部分。三、直流充電機(jī)圖6-?18直流充電機(jī)內(nèi)部電氣結(jié)構(gòu)圖三、直流充電機(jī)圖6-?19直流充電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖4.控制流程三、直流充電機(jī)直流充電機(jī)的充電控制流程包括授權(quán)、物理連接、握手、配置、充電、充電結(jié)束以及故障處理等，如圖6??20所示。圖6-?20直流充電機(jī)控制流程三、直流充電機(jī)5.功能需求

1)直流充電機(jī)適用于鋰離子電池、鎳氫蓄電池、鉛酸蓄電池等電池。

2)充電過(guò)程中全部聽從BMS的指令，不允許手動(dòng)設(shè)定。

3)BMS充電控制通信(CAN通信)遵循GB/T27930—2015的規(guī)定。

4)具備人機(jī)交互功能和計(jì)量功能。

6.技術(shù)要求

1)環(huán)境要求：工作環(huán)境溫度為-20～50℃，相對(duì)濕度為5%～95％，海拔高度不大于1000m。

2)輸入三相交流電源要求：額定電壓為AC(380±15%)V，頻率為(50±1)Hz。

3)噪聲小于65dB。三、直流充電機(jī)4)輸出電壓：DC200～500V，DC350～750V。

5)輸出電流(推薦)：針對(duì)125A規(guī)格的充電槍為50A/100A/125A，針對(duì)250A規(guī)格的充電槍為150A/200A/250A。

6)低壓輔助電源(BMS供電)：(12±5%)V，(10±1%)A；(24±5%)V，(5±1%)A。

7.防護(hù)要求

1)戶外要求等級(jí)為IP54，室內(nèi)為IP30。

2)三防要求：內(nèi)部接插件、電路板等電路要求防潮濕，防霉變，防煙霧。

3)鐵質(zhì)外殼和暴露在外的支架、零件需要雙層防銹；非鐵質(zhì)外殼也應(yīng)具有防氧化保護(hù)膜或進(jìn)行防氧化處理。

8.快速充電口位置三、直流充電機(jī)以北汽新能源EV200汽車為例，快速充電口位于車輛前部車標(biāo)位置處，通過(guò)該充電接口與直流充電樁相連，如圖6??21所示。圖6-?21快速充電口位置圖三、直流充電機(jī)9.工作原理

快速充電安全保護(hù)系統(tǒng)工作原理圖如圖6??22所示，該系統(tǒng)包括非車載充電機(jī)控制器，電阻R1、R2、R3、R4、R5，開關(guān)S，充電樁高壓正負(fù)繼電器K1、K2，充電樁低壓?jiǎn)拘颜?fù)繼電器K3、K4，充電回路繼電器K5、K6，其中車輛控制裝置可以集成在電池管理系統(tǒng)（BMS）中。圖6-?22快速充電安全保護(hù)系統(tǒng)工作原理圖三、直流充電機(jī)10.快速充電接口端子

快速充電接口端子的定義如圖6??23所示。

1)S-：充電通信CAN_L，該端子與動(dòng)力BMS數(shù)據(jù)采集終端通信。

2)CC2：充電連接確認(rèn)，該端子接整車控制器。

3)S+：充電通信CAN_H，該端子接動(dòng)力BMS及數(shù)據(jù)采集終端。

4)CC1：充電連接確認(rèn)，CC1與PE之間有一個(gè)1000Ω的電阻。

5)DC-：直流電源負(fù)極，經(jīng)過(guò)高壓控制盒快速充電負(fù)繼電器，輸出到動(dòng)力電池高壓負(fù)極。

6)DC+：直流電源正極，經(jīng)過(guò)高壓控制盒快速充電正繼電器，輸出到動(dòng)力電池高壓正極。

7)A-：低壓輔助電源負(fù)極，該端子接蓄電池負(fù)極。

8)PE：車身地(搭鐵)，該端子接蓄電池正極。三、直流充電機(jī)6-24A.TIF三、直流充電機(jī)圖6-?23快速充電接口端子定義9)A+：低壓輔助電源正極，該端子為12V快速充電喚醒信號(hào)。三、直流充電機(jī)在充電接口連接過(guò)程中，觸點(diǎn)連接順序?yàn)椋罕Ｗo(hù)接地→電源正與電源負(fù)→輔助電源正與輔助電源負(fù)→充電通信觸點(diǎn)；在脫開的過(guò)程中，觸點(diǎn)斷開順序?yàn)椋撼潆娡ㄐ庞|點(diǎn)→輔助電源正與輔助電源負(fù)→電源正與電源負(fù)→保護(hù)接地。

11.主要特點(diǎn)

1)有兩個(gè)直流插芯、PE和通信插芯。

2)通過(guò)機(jī)械鎖扣及插接器內(nèi)集成的額定鎖定機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖定和解鎖。

3)操作便捷，材料堅(jiān)固、優(yōu)質(zhì)。

4)采用防低溫機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)。

5)配有溫度傳感器，用于監(jiān)控充電插頭內(nèi)的溫度。

直流充電系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：額定電壓最高為DC750V，額定電流最高為250A，插入車輛插座時(shí)的防護(hù)等級(jí)為IP55。四、DC/DC變換器圖6-?24DC/DC變換器位置示意圖1.電氣參數(shù)

輸入電壓范圍為150～500V，輸出電壓為12V/24V，最大輸出電流為100～200A，功率為1～2kW。四、DC/DC變換器2.冷卻方式

冷卻方式主要有水冷和自然冷卻兩種。

3.防水等級(jí)

要求防水等級(jí)為IP65。

4.工作方式

采用恒流控制或恒壓控制的方式。

5.分類

DC/DC變換器分為非隔離DC/DC變換器和帶隔離DC/DC變換器。

6.工作流程

DC/DC變換器端子如圖6??25所示，各端子的含義見(jiàn)表6??6。四、DC/DC變換器圖6-?25DC/DC變換器端子四、DC/DC變換器表6-?6DC/DC變換器各端子的含義1)高壓輸入范圍為DC290～420V。

2)低壓使能輸入范圍為DC9～14V。

DC/DC變換器的工作流程如下：

1)整車“ON”擋上電或充電喚醒上電。

2)動(dòng)力電池完成高壓系統(tǒng)預(yù)充電流程。

3)VCU發(fā)給DC/DC變換器使能信號(hào)。

4)DC/DC變換器開始工作。

【任務(wù)實(shí)施】任務(wù)充電系統(tǒng)故障診斷與部件檢測(cè)1.實(shí)訓(xùn)目的

2.實(shí)訓(xùn)設(shè)備

3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程(1)高壓互鎖故障及其排除

1)故障現(xiàn)象：整車報(bào)高壓故障。

2)故障原因：某個(gè)高壓插件未插或未插到位造成高壓互鎖，如圖6-?26所示。圖6-?26高壓互鎖故障現(xiàn)象示意圖3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程圖6-?27高壓互鎖故障原因示意圖3)故障排除：仔細(xì)檢查各插接件是否松曠，如有則手動(dòng)插緊或者更換插接件。

(2)DC/DC變換器常見(jiàn)故障及其排除

1)故障現(xiàn)象：DC/DC變換器不能正常工作。3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程2)故障排除：

①檢查插接器是否正常連接。

②檢查高壓熔絲是否熔斷。

(3)充電樁顯示車輛未連接故障及其排除

1)故障原因：

①環(huán)形線路熔絲損壞。

②搭鐵點(diǎn)搭鐵不良。

③快充槍、快充口的快充線束，低壓電氣盒，整車控制器，動(dòng)力電池低壓控制插件等部件的低壓輔助電源針腳、連接確認(rèn)針腳、快充總線針腳等損壞。

④動(dòng)力電池和數(shù)據(jù)采集終端快充總線間的電阻不符合。

2)故障排除：3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程①檢查快速充電樁與快充口的連接是否可靠。

②檢查PE端是否搭鐵良好(標(biāo)準(zhǔn)阻值在0.5Ω以下)，檢查快充口CC1與PE之間的阻值是否符合要求，阻值應(yīng)為950～1050Ω。

③檢查充電喚醒信號(hào)是否正常。逐步檢查熔絲電阻、電壓(12V)，快充口與快充線束的導(dǎo)通情況，低壓電氣盒的導(dǎo)通情況，如不導(dǎo)通應(yīng)該更換。

④檢查車輛連接信號(hào)是否正常。檢查快充喚醒信號(hào)及相關(guān)線束是否正常，如果正常，但車輛仍不能通信，則檢查車輛端連接確認(rèn)信號(hào)是否正常。

(4)AC/DC功能檢查

1)檢測(cè)項(xiàng)目：車載充電機(jī)的工作狀態(tài)。

2)檢測(cè)方法：對(duì)車輛進(jìn)行充電，查看指示燈是否正常。3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程①Power燈：電源指示燈，當(dāng)接通交流電后，電源指示燈亮起。

②Charge燈：當(dāng)充電機(jī)接通電池進(jìn)入充電狀態(tài)后，充電指示燈亮起。

③Error燈：報(bào)警指示燈，充電機(jī)內(nèi)部有故障時(shí)亮起。

提示：

(5)充電線的檢查(有無(wú)裂紋、破損)

1)檢查充電線功能，查看外觀及其插頭狀態(tài)。

2)目測(cè)充電線外觀是否有破損、裂痕，同時(shí)進(jìn)行充電測(cè)試，檢測(cè)充電線是否導(dǎo)通。

提示：

(6)檢查充電口蓋開關(guān)狀態(tài)

如果充電口蓋（圖6??28）出現(xiàn)問(wèn)題，則車輛將無(wú)法正常起動(dòng)。3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程1)當(dāng)充電口蓋板打開時(shí)，儀表充電指示燈應(yīng)常亮；當(dāng)關(guān)閉充電口蓋時(shí)，儀表充電指示燈應(yīng)熄滅。圖6-?28充電口蓋2)檢查充電口蓋能否正常開啟或關(guān)閉。

(7)DC/DC變換器功能檢查3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程1)所需工具：萬(wàn)用表。

2)檢測(cè)項(xiàng)目：DC/DC輸出電壓。

3)檢測(cè)方法：DC/DC輸出電壓的檢測(cè)方法如圖6-?29所示。

①將車鑰匙置于“OFF”擋，斷開所有用電器并拔出鑰匙。圖6-?29DC/DC輸出電壓的檢測(cè)方法3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程②按壓低壓蓄電池鎖壓件，打開蓋板并裸露出低壓蓄電池正極。

③使用專用萬(wàn)用表的電壓擋位測(cè)量低壓蓄電池的電壓，并記錄此電壓值。

④將車鑰匙置于“ON”擋位置。

⑤使用專用萬(wàn)用表電壓擋測(cè)量低壓蓄電池的電壓，這時(shí)所測(cè)得的電壓值是DC/DC變換器輸出的電壓。

注意：

4)檢測(cè)結(jié)果：DC/DC變換器的正常輸出電壓為13.2～13.5V(或13.5～14V，關(guān)閉車上用電設(shè)備的情況下)。

【項(xiàng)目小結(jié)】3.實(shí)訓(xùn)過(guò)程1.車載充電裝置是安裝在電動(dòng)汽車上的采用地面交流電網(wǎng)和車載電源對(duì)電池組進(jìn)行充電的裝置，包括車載充電機(jī)、車載充電發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行能量回收充電裝置。

2.電動(dòng)汽車的充電方式：常規(guī)充電方式或慢速充電方式；快速充電方式；無(wú)線充電方式；更換電池充電方式。

3.無(wú)線充電方式即無(wú)需通過(guò)電纜來(lái)傳遞能量，而是采用電磁感應(yīng)、電場(chǎng)耦合、磁共振和無(wú)線電波四種方式進(jìn)行能量的傳遞。

4.交流充電機(jī)是給電動(dòng)汽車提供交流電源的充電裝置。

5.交流充電機(jī)的功能：人機(jī)交互功能、計(jì)量功能、付費(fèi)交易功能、通信功能、安全防護(hù)功能。

6.直流充電機(jī)通過(guò)內(nèi)部AC-?DC充電模塊，將交流電轉(zhuǎn)換成直流