新能源汽車動力蓄電池及管理技術 課件 項目三 充電系統(tǒng)的認知與檢測

新能源汽車動力蓄電池及管理技術高等職業(yè)教育新能源汽車類專業(yè)教材Contents項目一電池的認知與檢測項目二高壓電池包的認知與拆裝項目三充電系統(tǒng)的認知與檢測項目四電池管理系統(tǒng)的認知與檢測項目三充電系統(tǒng)的認知與檢測任務1充電系統(tǒng)的認知任務2充電系統(tǒng)的檢測任務描述李先生擁有一臺純電動榮威Ei5汽車，一天準備外出前檢查了電量，發(fā)現(xiàn)他的汽車電量偏低需要充電，純電動汽車的續(xù)駛里程是保證電動汽車穩(wěn)定行駛的前提，備上一組備用電池也不可能，那么純電動汽車是如何充電的呢？任務1充電系統(tǒng)的認知一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知目前，我國的插電式混合動力電動汽車與純電動汽車對使用的高壓電池包采用補充電量或更換電池兩種服務方式，其服務網絡如圖3-1所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知家用車一般采用直流充電和交流充電方式，商用車一般采用換高壓電池包的方式，如圖3-2所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知家用車一般采用直流充電和交流充電方式，商用車一般采用換高壓電池包的方式，如圖3-2所示。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知充電時既需要車內組件，也需要車外組件。在插電式混合動力電動汽車與純電動汽車上需要一個充電接口和一個車載充電器，用于轉換電壓。在車輛外部，除交流電壓網絡和充電電纜外，還需要一個執(zhí)行保護和控制功能的設備。圖3-3展示了插電式混合動力電動汽車與純電動汽車內部和外部的高壓電池包充電組件。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術語交流充電(ＡＣＣｈａｒｇｉｎｇ)指通過交流電對帶充電系統(tǒng)的新能源汽車高壓電池包充電。進行交流充電時，車輛的車載充電器必須將交流電整流成直流電，并調節(jié)充電電壓，使其符合高壓電池包的要求。直流充電(ＤＣＣｈａｒｇｉｎｇ)指通過直流電對帶充電系統(tǒng)的新能源汽車高壓電池包充電。進行直流充電時，直流電被輸送到高壓電池包，由充電站來調整高壓電池包的充電電壓。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術語ＣＣＩＤ(充電斷路裝置)被并入到一級充電電纜的內嵌設備，如果檢測到車輛有漏電現(xiàn)象，則ＣＣＩＤ會中斷充電電纜和車輛之間的電流。充電器(Ｃｈａｒｇｅｒ)指將電氣設備或其他電能供應設備輸出的交流電，轉變成直流充電電流的設備。車載充電器安裝在車輛上，而非車載充電器則是新能源汽車供電設備(ＥＶＳＥ)的一部分。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術語充電插頭(ＣｈａｒｇｅＣｏｎｎｅｃｔｏｒ)充電插頭即充電槍，插入汽車充電端口對高壓電池包充電。在北美地區(qū)，一級和二級充電插頭遵循美國汽車工程師學會(ＳＡＥ)標準Ｊ１７７２，該標準規(guī)定了充電插頭的形狀、電路和通信協(xié)議。充電口或充電插口(ＣｈａｒｇｉｎｇＰｏｒｔ或ＣｈａｒｇｅＩｎｌｅｔ)指安裝在電動汽車及插電式混合動力電動汽車上的電氣插座，通常位于保護蓋后面。充電端口或充電插口的技術標準必須與插入車輛的充電插頭一致，才能進行充電。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術語充電電纜(ＣｈａｒｇｉｎｇＣａｂｌｅ)一級交流充電的便攜式充電裝置，其一端插入車輛，另一端插入２２０Ｖ墻壁插座。充電樁(ＣｈａｒｇｉｎｇＳｔａｔｉｏｎ)一種用來將電能輸送到插電式混合動力電動汽車或純電動汽車的固定設備(通常安裝在家庭車庫、工作地點、停車裝置或公共區(qū)域)。充電樁可能如２２０Ｖ電氣插座那樣簡單，也可能是適合多種車型、多種充電標準的復雜充電裝置。一些公共充電樁可免費使用，而有些則需繳費，并由專人操作。一、知識準備充電系統(tǒng)基本術語任務1充電系統(tǒng)的認知基本術語新能源汽車供電設備(ＥＶＳＥ)指為插電式混合動力電動汽車和純電動汽車充電的外部充電設備。ＥＶＳＥ包含所有連接交流電源且?guī)С潆姴孱^的供電設備。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知對于純電動汽車和插電式混合動力電動汽車，高壓電池包的充電系統(tǒng)是不可缺少的子系統(tǒng)之一，它的功能是將電網的電能轉化為車載高壓電池包的電能，并在高壓電池包充滿電后自動停止充電。高壓電池包充電系統(tǒng)主要由新能源汽車供電設備(ＥＶＳＥ)和車載充電部件兩大部分組成。新能源汽車供電設備(ＥＶＳＥ)車輛之外的充電部件通常稱為新能源汽車供電設備(ＥＶＳＥ)。充電系統(tǒng)外部設備包括以下部件：便攜式充電電纜及其充電插頭(一級交流充電)、配有充電電纜的充電樁(二級交流充電)、可插入汽車充電插口的充電插頭。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知便攜式充電電纜便攜式充電電纜及其充電插頭是一條充電線，像手機一樣，只要帶著這根線，任何有普通電源插口的地方都可以充電。其體積和質量均較小，因此使用非常方便，如圖3-4所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知便攜式充電電纜及其充電插頭包括以下組件:①不同國家規(guī)格插頭，用于帶保護觸點的普通家用插座。②不同國家規(guī)格插頭與“集成式電纜箱”之間的電纜連接。③“集成式電纜箱”用于將普通家用插座三孔插頭轉換成可連接車輛的充電槍裝置。④“集成式電纜箱”與連接車輛接口的充電槍之間的電纜連接。⑤用于車輛接口的充電槍。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知固定充電樁插電式混合動力電動汽車與純電動汽車供電設備型號根據尺寸和電氣要求必須以固定方式安裝，如用戶屋內或車庫內，在公共場所如停車場也可設立充電樁。固定安裝式充電樁設備(簡稱充電樁)分為交流電充電樁和直流電充電樁。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知固定安裝式交流電充電樁包括落地式和壁掛式兩種。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知直流電充電樁是固定安裝式充電樁的另一種形式。與交流電充電樁不同，在直流電充電樁內已將交流電壓轉化為直流電壓，通?？商峁┻h高于交流電充電樁的充電功率。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知車載充電部件帶充電系統(tǒng)的新能源汽車會有幾個與外部充電設備相搭配的車載充電部件：將交流電整流成直流電的充電器(交流充電方式)，車載充電接口和充電控制系統(tǒng)。充電器充電器指將電網提供的交/直流電轉化為車載高壓電池包所需直流電的裝置(ＡＣ/ＤＣ變換器)。充電器分為車載充電器(安裝在車內)和非車載充電器(安裝在充電樁內)兩種。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知如圖３-７所示為榮威Ｅｉ５車載充電器。車載充電器負責與交流電網建立連接并滿足車輛充電的安全要求，此外還通過控制導線與車輛建立通信。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知非車載充電器指將ＡＣ/ＤＣ變換器安裝在地面充電裝置內，主要包括專用充電機、專用充電樁、通用充電機、公共場所充電站等，它充電速度快，但價格昂貴。非車載充電器根據充電時的能量轉換方式可分為接觸式和感應式。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知車載充電接口車載充電可分為交流充電和直流充電兩種，一般設置在車輛的側部(原加油口位置)或前部(車標后面)。榮威Ｅｉ５的車載充電接口安裝在車輛側部和前部，車輛側部為交流充電接口，前部為直流充電接口，如圖３-１０所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電指示燈充電時可通過充電接口的充電指示燈、220V家用充電集成式電纜箱、充電樁(機)用戶操作界面或按鈕指示燈等進行充電狀態(tài)的識別。充電接口的充電指示燈常見的有單個ＬＥＤ指示燈和Ｃ形光導纖維ＬＥＤ指示燈。榮威Ｅｉ５充電狀態(tài)指示燈采用單個ＬＥＤ指示燈，位于車標周圍，如圖３-１１所示。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電狀態(tài)指示燈閃爍方式見表３-１。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電樁/充電機指示燈充電樁/充電機指示燈分為智能型和非智能型。如圖３-１３所示為ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁指示燈。其指示燈狀態(tài)說明如下:①電源連接后，電源指示燈紅色常亮；②如果設備有故障，故障指示燈紅色常亮；③充電指示燈閃爍，代表充電槍已連接但未充電；④充電指示燈常亮，代表設備正常，正常充電。一、知識準備充電系統(tǒng)的組成任務1充電系統(tǒng)的認知充電類型帶充電系統(tǒng)的汽車可以根據電壓、電流、充電插頭標準、最大充電速率進行分類，主要有四種充電類型。表３-２匯總了各種充電類型的重要參數(shù)。二、任務實施工作準備安全防護車輛安全防護與隔離工具設備交直流充電樁、各種充電插頭、絕緣防護用品、絕緣工具套裝臺架車輛直流充電樁實訓臺、榮威Ｅｉ５教學版整車輔助資料教材、充電樁使用手冊、實訓任務單任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設備充電采用隨車配備的便攜式充電電纜及充電插頭進行充電，可使用家用電源，如圖３-１９所示。充電電流一般為８~１６Ａ，電流為單相交流電，根據高壓電池包容量大小，充電時間為５~８ｈ。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設備充電通過家用插座為高電壓蓄電池充電會導致插座上出現(xiàn)較高持續(xù)負荷，因此必須注意以下事項：(１)不要使用適配器或延長電纜。(２)充電后首先拔出車上的充電插頭，再拔出墻上的充電插頭。(３)不要將充電插頭插在損壞的插座上。(４)不要使用損壞的充電電纜。(５)為高電壓蓄電池充電時，充電插頭和充電電纜可能會變熱。如果過熱，則應立即終止充電并讓電氣專業(yè)人員進行檢查。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設備充電(６)反復出現(xiàn)充電故障或中斷情況時，聯(lián)系具有資質的維修人員。(７)僅使用防潮和防侵蝕的插座。(８)不要用手指或物體接觸插頭觸點區(qū)域。(９)切勿自行維修或改裝充電電纜。(１０)進行清潔前將電纜兩側均拔出，不要浸入液體內。(１１)充電期間不允許洗車。(１２)僅在經過電氣專業(yè)人員檢查后確認合格的插座上進行充電。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施常規(guī)220V家用設備充電(１３)在不了解的基礎設施/插座上充電時，遵守用戶手冊內的特殊說明。(１４)常規(guī)２２０Ｖ家用設備充電時間較長，但對充電條件要求不高，充電器和安裝成本較低，可充分利用電力低谷時段充電，降低充電成本。更重要的是，可對動力蓄電池深度充電，提升動力蓄電池充放電效率，延長使用壽命。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電公共充電樁用于加油站、住宅小區(qū)電動汽車充電，分為交流充電樁和直流充電樁兩種。根據用戶需求提供觸摸式液晶屏顯示的高端智能充電樁及數(shù)碼管顯示的簡易型智能充電樁，分為計時充電和計電量充電兩種方式。該系統(tǒng)主要包括3個功能模塊，分別為充電流程、異常處理流程和系統(tǒng)管理模塊。ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁是一種為電動汽車充電的設備，如圖３-２１所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電ＬＨ-０６０１０立式交流充電樁具體使用步驟如下：（1）默認界面:充電樁正常開機后，檢測無故障，顯示界面如圖３-２２所示。如果用戶想充電，則直接插入充電槍。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(２)刷卡界面：充電樁檢測到充電槍已連接后，藍色連接燈點亮，顯示屏界面如圖３-２３所示。在此界面，用戶可點擊“上翻”及“下翻”按鈕，選擇所需充電模式，刷卡直接啟動充電。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(３)充電界面：此時充電燈點亮，充電過程中會顯示電壓、電流及電量等充電信息。此狀態(tài)下，用戶可通過刷卡結束充電。若充電已經停止，但用戶并未進行刷卡結算，則充電樁切換到充電停止界面，如圖３-２４所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(４)故障界面:如果充電樁發(fā)生故障，則切換到故障界面，且故障指示燈點亮。故障界面會顯示故障信息，如圖３-２５所示。任務1充電系統(tǒng)的認知實施步驟二、任務實施公共充電樁充電(５)充電結束:將充電樁的電源關閉，將電源線收回到充電樁的側面掛鉤上；清潔充電樁，并清掃充電樁周圍的衛(wèi)生，將工具清潔后歸還到工具箱內的指定位置；將工具車清潔并放回到初始位置；將充電樁檢測儀清潔并放置在電工專用操作臺的右下角處；歸還操作記錄用的工單。任務1充電系統(tǒng)的認知任務描述榮威Ｅｉ５車主小王在早上上班時發(fā)現(xiàn)汽車只有30％的剩余電量，于是趕快將車駛到就近的充電站進行交流充電，結果發(fā)現(xiàn)充電槍無法插到位，小王重復操作了幾次，均存在同樣的問題，于是將車駛往4S店進行維修。你作為一名維修工，協(xié)助技術主管按照規(guī)范程序，檢修該車故障，修復完成后確認其工作狀態(tài)正常。任務2充電系統(tǒng)的檢測一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)由交流充電樁、交流充電口、高壓電纜、車載充電器和動力蓄電池等組成。充電設備充電設備主要有便攜式充電包、壁掛式充電樁、柜式充電樁等，分別如圖３-26~圖３-28所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電口通過家用２２０Ｖ插座和交流充電柜接入交流充電口，通過車載充電設備或充放電式電機控制器(ＶＴＯＧ)將高壓交流電轉為高壓直流電給動力蓄電池充電。交流充電口的構成（圖3-29）CP-充電控制確認；CC-充電連接確認；L1-交流電源（火線）；N-交流電源（零線）；PE-保護搭鐵（連接車身搭鐵線和充電設備搭鐵線)；L2-備用端子；L3-備用端子一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電口端子測量當充電樁功率低于７ｋＷ的時候?交流電通過ＶＴＯＧ中的ＯＢＣ(車載充電器)對動力蓄電池進行充電；當充電樁功率高于７ｋＷ的時候，交流電直接通過ＶＴＯＧ對動力蓄電池進行充電。交流充電口端子測量結果見表３-3。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)線束連接交流充電口到高壓電控總成之間的線束，如圖３-３０所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的組成任務2充電系統(tǒng)的檢測車載充電機車載充電機(ＯｎＢｏａｒｄＣｈａｒｇｅｒ)簡稱ＯＢＣ，其作用是將交流充電口傳遞過來的(２２０Ｖ/５０Ｈｚ)交流電轉換為直流高壓電為動力蓄電池充電，如圖３-３１所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電樁的工作原理交流充電樁電氣系統(tǒng)結構如圖３-３２所示。主回路由輸入保護斷路器、交流智能電能表、交流控制接觸器和充電接口組成，主要負責把輸入端的電壓傳輸至輸出端。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)的工作原理車載充電機的轉換原理車載充電機轉換電路由整流電路、調整控制及保護電路和功率因數(shù)校正網絡組成，如圖３-３３所示。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測車載充電機的轉換原理整流電路——整流電路由交流整流濾波、ＤＣ/ＤＣ變換(高頻變換)器等元器件組成，其作用是從單相或三相交流電網取得交流電，并將其轉換為符合要求的直流電。調整控制及保護電路——調整控制電路采用脈寬調制(ＰＷＭ)電路，它包括輸出采樣、信號放大、控制調節(jié)、基準比較等單元，其作用是對輸出電壓進行檢測和取樣，并與基準定值進行比較，從而控制高頻開關功率管的開關時間比例，達到調節(jié)輸出電壓的目的。功率因數(shù)校正網絡——功率因數(shù)校正網絡是充電機的重要組成部件，其功能是保持輸出電壓穩(wěn)定和功率因數(shù)接近于１.０。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)充電原理交流充電過程如下：用戶將充電槍(車輛自帶或者充電樁上)插入交流充電口進行匹配，匹配成功后，車載充電機開始工作。首先車輛通過低壓喚醒整車控制系統(tǒng)，電池管理系統(tǒng)檢測動力蓄電池的ＳＯＣ及健康狀況，判斷是否需要進行充電。一、知識準備交流充電系統(tǒng)的工作原理任務2充電系統(tǒng)的檢測交流充電系統(tǒng)充電原理檢測完畢后電池管理器將充電指令發(fā)送給車載充電器，并控制電池組中接觸器與高壓電控總成中交流充電接觸器吸合，車輛開始充電，車載充電器把外界的２２０Ｖ交流電轉換為３００Ｖ或者更高的直流電直接存儲到高壓電池包中。一、知識準備交流充電系統(tǒng)控制策略及流程任務2充電系統(tǒng)的檢測榮威Ｅｉ５交流充電的流程及控制方式如下圖所示。二、任務實施工作準備安全防護車輛安全防護與隔離工具設備汽車故障診斷儀、萬用表、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、充電樁等實訓車輛榮威Ei5整車輔助資料教材、維修資料、實訓任務單任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施充電系統(tǒng)的檢測步驟1：檢查充電槍。維修/更換充電槍后，確認充電槍能否插到位。若能插到位，則診斷結束；若仍不能插到位，則檢查其他可能原因，是否有變形、卡滯，充電接口是否堵塞損壞等跡象。若沒有以上跡象，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟2：檢查充電口。①檢查充電口是否有變形、卡滯，充電口密封圈是否有問題，充電接口是否有堵塞損壞等跡象。若有此跡象，維修/更換充電口后，確認充電槍能否插到位。若能插到位，則診斷結束；若仍不能插到位，則檢查其他可能原因。若沒有上述跡象，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施②檢查慢速充電口是否在鎖止狀態(tài)。若在鎖止狀態(tài)，檢查鎖止機構是否正常釋放。若能正常釋放，進行插槍、鎖止、解鎖、拔槍操作，能正常使用則診斷結束。若不能正常釋放，則更換充電口，進行插槍、鎖止、解鎖、拔槍操作，能正常使用則診斷結束，若不能正常使用，則進行步驟３~５。若不在鎖止狀態(tài)，則檢查其他可能原因。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施步驟3：檢查連接到慢速充電口的相關線路或連接器。①將點火開關置于“OFF”位置，斷開蓄電池負極電纜。②斷開慢速充電口線束連接器ＢＹ１２１。③連接蓄電池負極電纜。④按下中控開關鎖止、解鎖，用萬用表測量慢速充電口線束連接器端子之間的電壓是否在規(guī)定范圍內。任務2充電系統(tǒng)的檢測實施步驟二、任務實施其端子圖和端子定義分別如圖３-３６、圖３-３７所示。若電壓值正常，維修/更換連接到慢速充電口的相關線路。維修/更換完成后