新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修 課件 第三章 充電樁工作原理與檢修

catalogue新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修3.1.1充電系統(tǒng)基本知識3.1.2充電樁知識3.1.3交流充電樁3.1.4直流充電樁3.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式3.1.6充電樁的安裝3.1.7智能充電樁了解充電樁的分類；掌握充電樁的作用、組成和工作原理；掌握充電樁的組裝方法。學習目標充電樁的結構與工作原理新能源汽車一體化汽車實訓教室，配備如下實訓設備、儀器儀表等。（１）設備：純電動吉利帝豪EV450／北汽EV200汽車、舉升機、交流充電樁等；（２）工具量具設備：絕緣工具、絕緣手套、萬用表、汽車專用萬用表、充電槍、汽車故障診斷儀等；（３）附件：排線、門禁開關模塊、急停開關模塊、燈板線、PE線、跨接線、輔助繼電器線及插頭、低壓電源通信線、電表通信線、主控板插頭、斷路器、浪涌防護器、智能電表、交流接觸器、主控模塊、輔助繼電器模塊、限位卡、LED板、LED顯示屏、讀卡器等。（4）輔助工具：二氧化碳滅火器、手電筒、抹布；（5）其他材料：教材、課件、電動汽車使用手冊等。學習準備充電樁的結構與工作原理3.1.1充電系統(tǒng)基本知識純電動汽車充電系統(tǒng)包括車載充電機、充電接口、DC/DC變換器及相關線束。

車載充電機的主要功能是將交流220V市電轉換為高壓直流電給動力蓄電池進行充電，為滿足汽車用電設備用電及向蓄電池充電的要求，充電系統(tǒng)設有電壓調節(jié)器，通過調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，保持發(fā)電機在轉速和負荷變化時輸出電壓穩(wěn)定。概述1純電動汽車充電系統(tǒng)充電接口車載充電機DC/DC變換器相關線束3.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電接口是連接電纜和電動汽車的充電部件，它由充電插座和充電插頭組成，充電插頭在充電過程中與充電插座耦合，實現(xiàn)電能的傳輸。DC/DC變換器相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)電機，功能是將動力蓄電池高壓電轉換為12V低壓電，供整車低壓系統(tǒng)用電。相關的線束有：高壓線束、充電線束、充電線、前機艙線束。概述1充電系統(tǒng)是給新能源汽車運行提供補給能量的系統(tǒng)，其作為重要的支撐系統(tǒng)，也是實現(xiàn)新能源汽車商業(yè)化、產業(yè)化必不可少的環(huán)節(jié)。新能源汽車充電設備主要指充電站及其附屬配套設施，如充電機、充電站監(jiān)控系統(tǒng)、充電樁、配電室以及安全防護設施等。充電機是一種通過傳導方式將電網(wǎng)交流電轉換為直流電，給新能源汽車動力蓄電池充電，提供直流充電接口與人機操作界面，并具有專業(yè)測控與保護功能的專用裝置。充電機按安裝位置可分為非車載充電機（樁）和車載充電機。充電設備的分類23.1.1充電系統(tǒng)基本知識添加標題添加標題0102非車載充電機（樁）車載充電機車載充電機安裝在新能源汽車里面，通過與外面的充電樁連接，再通過電源變換器將直流電提供給動力蓄電池充電；非車載充電機是指固定安放在新能源汽車本體外，采用傳導方式實現(xiàn)新能源汽車的動力蓄電池與電網(wǎng)交流之間的能量雙向轉換。一般情況下，充電機應至少能夠給磷酸鐵鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、鉛酸蓄電池三種類型的動力蓄電池充電。按照電流的種類不同，充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁。與交流電網(wǎng)相連并固定安裝在新能源汽車外的供電裝置稱為直流充電樁，它具有充電機功能，對被充電的動力蓄電池狀態(tài)進行實時監(jiān)視與控制，并對充電電量實施計量；交流充電樁指固定在地面、柱上或墻上，運用傳導方式給裝有車載充電機的新能源汽車充交流電能，提供人機操作界面及交流充電接口，并具備相應測控保護功能的專用裝置。充電設備的分類23.1.1充電系統(tǒng)基本知識新能源汽車的充電方法可分為常規(guī)充電、快速充電、更換動力蓄電池充電、傳導式充電、無線充電等。充電方法的分類33.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電方法４）傳導式充電５）無線充電２）快速充電１）常規(guī)充電３）更換動力蓄電池充電１）常規(guī)充電該充電方法根據(jù)選用動力蓄電池的充電曲線，應用傳統(tǒng)的先恒流后恒壓的充電順序給動力蓄電池充電，以便在整個充電過程中充電特征與動力蓄電池的固有特性更接近，從而有效地防止動力蓄電池過充電或欠充電。這種方法用較低的充電電流對動力蓄電池充電，相關技術成熟可靠，因此相關充電機的安裝成本和使用成本比較低，常被用于小型充電站與家用充電設施場合。這種充電方法對電網(wǎng)無特殊要求，對動力蓄電池和新能源汽車來說，是最安全可靠的充電方法。這種充電稱為常規(guī)充電（普通充電），一般充電時間為5~8h，甚至長達10~20h。交流慢充電邏輯連接如圖3-1所示。3.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電方法的分類3２）快速充電使動力蓄電池在很短時間內接近或達到充滿狀態(tài)的充電方法稱為快速充電。該充電方法在短時間內能夠以大充電電流為動力蓄電池充電，其典型的充電時間為20min~2h?？焖俪潆姴粌H會降低動力蓄電池的使用壽命，而且對電網(wǎng)有較大的沖擊?？焖俪潆娦枰ㄔO專用的、可靠性高的電網(wǎng)，大多在10kV變電站附近進行，一般充電電流為150~400A?？焖俪潆姺椒ㄖ贿m用于大型充電站?？焖俪潆娺壿嬤B接如圖3-2所示。充電方法的分類33.1.1充電系統(tǒng)基本知識３）更換動力蓄電池充電通過更換動力蓄電池來為新能源汽車供給能源的方法稱為更換動力蓄電池充電。蓄電池組快速更換的時間與燃油汽車加油時間相近，需要5~10min，快換可以在充電站、換電站完成。由于蓄電池組重量較大，更換蓄電池的專業(yè)化要求較強，需配備專業(yè)人員借助專業(yè)機械來快速完成蓄電池組的更換。換電站的主要設備是蓄電池拆卸、安裝設備。3.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電方法的分類3４）傳導式充電傳導式充電又稱接觸充電，通常采用傳統(tǒng)的接觸器控制，即使用者把充電電源接頭（插頭）連接到汽車上（插座），利用金屬接觸來導電。接觸充電方式的最大優(yōu)點是：技術成熟、工藝簡單和成本低廉。接觸充電方式的缺點是：導體裸露在外面不安全，而且會因多次插拔操作，引起機械磨損，導致接觸松動，不能有效傳輸電能。因此必須在電路上采用一定的措施使充電設備能夠在各種環(huán)境下安全充電。3.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電方法的分類3５）無線充電無線充電即非接觸式充電，是不需要接觸即可實現(xiàn)充電的方法。其具體應用是電磁感應方式充電，即充電電源和汽車之間采用分離的高頻變壓器組合而成，通過感應耦合，無接觸式傳輸能量。采用無線充電方式，可以有效克服接觸式充電的缺點，感應充電的最大優(yōu)點是安全，即充電器與車輛之間并無直接的電接觸，在惡劣的氣候條件下，如雨雪天，車輛充電避免了發(fā)生觸電的危險。3.1.1充電系統(tǒng)基本知識充電方法的分類31.充電樁概述目前的充電樁類似于加油站里的加油機，固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種品牌的新能源汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)、通信設備、網(wǎng)絡直接連接，輸出端裝有充電插頭用于和新能源汽車連接，如圖3-3所示。充電樁一般提供常規(guī)充電和快速充電兩種充電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用，進行相應的充電方式、充電時間、費用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。3.1.2充電樁知識1.充電樁概述充電樁能實現(xiàn)計時、計電度、計金額充電，也可以作為市民購電終端。同時，為提高公共充電樁的效率和實用性，將陸續(xù)增加一樁多充和為電動自行車充電的功能。充電樁充電狀態(tài)顯示如圖3-4所示。3.1.2充電樁知識2.新能源汽車充電樁的定義及構成新能源汽車充電樁是為新能源電動汽車提供充電服務的設備裝置，安裝于公共樓宇、停車場、商場、運營車充電站等公共場所及居民小區(qū)等私人場所。充電樁的電力輸入端與交流電網(wǎng)連接，帶有充電插頭的電力輸出端與汽車連接實現(xiàn)充電。充電樁由硬件和軟件構成。其中，硬件主要由總控單元、顯示單元、監(jiān)控單元組成，如圖3-5所示。3.1.2充電樁知識2.新能源汽車充電樁的定義及構成（１）總控單元：硬件系統(tǒng)的關鍵組成部分，與其他硬件單元雙向或單向交互，是啟動、運行、監(jiān)控和關閉充電樁向汽車充電的決策核心，可將充電過程中采集的數(shù)據(jù)傳輸至后臺。（２）顯示單元：由LCD顯示器、觸控屏、指示燈、按鍵構成，是用戶與充電樁的直接交互對象。顯示單元的主要作用為向用戶提供充電費用信息和了解用戶充電需求。（３）監(jiān)控單元：包括模擬量、開關量采集和開出控制。模擬量采集單元可獲得用戶在與顯示單元交互過程中輸入的數(shù)據(jù)。開關量采集可根據(jù)用戶輸入數(shù)據(jù)提供與用戶充電需求匹配的充電量。在用戶完成充電后，開出控制將指引用戶結束充電行為。監(jiān)控單元的主要作用為監(jiān)測充電樁輸入及輸出電壓電流、充電接口連接狀態(tài)和車載電池狀態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)充電、車載電池異常狀態(tài)，保護汽車和充電樁安全。3.1.2充電樁知識2.新能源汽車充電樁的定義及構成充電樁具體硬件設施包括充電槍、充電柜、配線柜等外部硬件和逆變器、變壓器、整流器、濾波器、繼電器等內部硬件。硬件設施通常采用耐候、耐溫、阻燃性能好、絕緣性能優(yōu)秀、抗電痕指數(shù)高的材料，如ABS、PET、尼龍等塑料，如圖3-6所示。3.1.2充電樁知識2.新能源汽車充電樁的定義及構成充電樁軟件系統(tǒng)由多個模塊構成，主要分為主控模塊、IC識別模塊、人機交互模塊、計費模塊和充電模塊，各模塊在單獨運作的同時進行信息交互，共同實現(xiàn)對汽車的充電和對用戶的計費功能，如圖3-7所示。3.1.2充電樁知識3.充電樁的分類（１）按安裝方式，可分為落地式充電樁、壁掛式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位，適用于戶外停車位或小區(qū)停車位，如圖3-8所示。壁掛式充電樁必須依靠墻體固定，安裝在靠近墻體的室內和地下停車位，如圖3-9所示。3.1.2充電樁知識3.充電樁的分類（２）按服務對象，主要分為公共充電樁、專用充電樁和自用充電樁。公共充電樁是建設在公共停車場（庫）結合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務的充電樁，例如公共停車場。專用充電樁多為企業(yè)建造，服務對象為客戶和內部人員，如商場停車場的充電樁。自用充電樁是建設在個人自有車位（庫），為私人用戶提供充電的充電樁，不對外開放。（３）按安裝地點，主要分為室內充電樁和室外充電樁。室內充電樁的防護等級需要起碼達到IP32以上；而室外充電樁需要面臨風雨交加的惡劣環(huán)境，需要更好的絕緣性和避雷條件，其防護等級不應低于IP54方可保障人身安全、車身安全和充電設備安全。3.1.2充電樁知識3.充電樁的分類（４）按充電接口數(shù)，主要分為一樁一充充電樁和一樁多充充電樁。目前市場上充電樁以一樁一充式為主；在公交停車場等大型停車場中，需要多充式充電樁，同步支持多臺電動車充電，不但加快充電效率，也節(jié)省了人工。一樁一充充電樁如圖３１０所示，一樁多充充電樁如圖3-11所示。3.1.2充電樁知識3.充電樁的分類（５）按充電類型，主要分為直流充電樁、交流充電樁和交直流一體充電樁。交流充電樁一般是小電流，樁體較小，安裝靈活，充滿電一般需6~8h，適用于小型乘用電動車，多應用于公共停車場、大型購物中心和社區(qū)車庫中，家用充電樁也多采用交流充電樁。直流充電樁一般是大電流，短時間內充電量更大，樁體較大，占用面積大（散熱），適用于電動大巴、中巴、混合動力公交車、電動轎車、出租車、工程車等快速直流充電。交直流一體充電樁，集直流輸出與交流輸出于一體，充電樁通過主控制系統(tǒng)的智能調度，實現(xiàn)充電方式的多樣化，應用范圍更廣泛。3.1.2充電樁知識交流充電樁是固定安裝在電動汽車外，與電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電機提供交流電源的供電裝置。按照安裝方式的不同，交流充電樁可分為壁掛式和落地式兩種。壁掛式交流充電樁適合在空間擁擠、周邊有墻壁等固定建筑物外實行壁掛安裝；落地式交流充電樁適合在地下停車場或車庫等各種停車場和路邊停車位進行地面安裝。3.1.3交流充電樁按提供的充電接口數(shù)量不同，交流充電樁可分為一樁一充式和一樁多充式兩種。一樁一充式交流充電樁提供一個充電接口，適用于停車密度不高的停車場和路邊停車位；一樁多充式交流充電樁提供多個充電接口，可同時為多輛電動汽車充電，適用于停車密度較高的停車場所。1.交流充電樁的組成2.交流充電樁的工作原理3.交流充電樁電氣元件4.車輛/供電接口觸頭布置3.1.3交流充電樁1.交流充電樁的組成１）交流充電樁的組成及作用3.1.3交流充電樁交流充電樁采用市電220V電壓，具有必要的保護系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，由電力輸出接口傳輸給電動汽車自帶充電機，轉換成直流電后對電池進行充電。交流充電樁沒有充電模塊，主要完成控制、計量、安全防護、與汽車連接等功能，直接向汽車輸入交流電，由汽車的車載充電機完成電流的轉換。充電樁的控制以主控板為中心，分別與交流電表、其他輔助模塊及車載充電機通信，進行信息交互，通過繼電器執(zhí)行開關動作和回檢，通過傳感器完成充電狀態(tài)的實時測量。交流充電樁電氣系統(tǒng)原理框圖如圖3-12所示。1.交流充電樁的組成１）交流充電樁的組成及作用3.1.3交流充電樁交流充電樁由充電樁樁體、漏電保護開關、交流接觸器、電源板、控制板組件、LED燈板、急停開關、LCD顯示屏、計量電表、刷卡模塊、以太網(wǎng)模塊或4G、5G模塊（選配）等組成。交流充電樁只提供電力輸出，沒有變壓整流功能，需連接車載充電機為電動汽車充電，相當于只是起了一個控制電源的作用。電動汽車充電設施包括充電電池、充電電纜、充電接口以及充電站中與電動汽車充電相關的設施等。關于電動汽車充電接口、充電電纜、充電電池、電動汽車充電站等，國家已經頒布了相應的標準。1.交流充電樁的組成3.1.3交流充電樁２）電動汽車充電設施的組成交流充電樁的內部結構由斷路器、漏電保護器、防雷器、繼電器、電壓檢測、急停檢測、繼電器控制、備用繼電器控制、電流檢測、CP檢測、CC檢測、調試接口、顯示通信接口、刷卡通信接口、智能電表接口、GPRS接口、按鈕檢測、AC/DC、微控制器、LED指示燈控制等組成，如圖3-13所示。３）交流充電樁的內部結構2.交流充電樁的工作原理3.1.3交流充電樁交流充電樁又稱為交流供電裝置，固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，人機交互界面采用大屏幕LCD彩色觸摸屏，充電可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式。充電樁的交流工作電壓為220（1±15％）V，輸出功率為3.5kW、7kW，普通純電動轎車用充電樁充滿電需要4~8h，由于充電樁造價低廉、主要安裝在停車場，適用于慢充動力電池。交流充電樁的原理電路簡圖如圖3-14所示。2.交流充電樁的工作原理3.1.3交流充電樁交流充電樁又稱為交流供電裝置，固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，人機交互界面采用大屏幕LCD彩色觸摸屏，充電可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式。充電樁的交流工作電壓為220（1±15％）V，輸出功率為3.5kW、7kW，普通純電動轎車用充電樁充滿電需要4~8h，由于充電樁造價低廉、主要安裝在停車場，適用于慢充動力電池。標準交流充電樁如圖3-15所示。2.交流充電樁的工作原理3.1.3交流充電樁交流充電樁又稱為交流供電裝置，固定安裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，人機交互界面采用大屏幕LCD彩色觸摸屏，充電可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式。充電樁的交流工作電壓為220（1±15％）V，輸出功率為3.5kW、7kW，普通純電動轎車用充電樁充滿電需要4~8h，由于充電樁造價低廉、主要安裝在停車場，適用于慢充動力電池。交流充電樁硬件系統(tǒng)如圖3-16所示。交流充電樁電氣元件有漏電保護開關、防雷器、交流智能電能表、人機交互設備、運行狀態(tài)指示燈、射頻讀卡器、急停開關、無線網(wǎng)絡模塊、交流接觸器、繼電器、絕緣監(jiān)視器、主控板等。交流充電樁部分電氣元件實物圖如圖3-17所示。3.交流充電樁電氣元件3.1.3交流充電樁3.1.3交流充電樁各電氣元件的作用如下：（１）漏電保護開關。交流輸入配置了漏電保護開關，具備輸出側的過載保護、短路保護和漏電保護功能。（２）防雷器。交流輸入配置了Ｄ級防雷器，具備防感應雷、防操作過電壓等保護功能。（３）交流智能電能表。交流輸出配置了交流智能電能表（靜止式交流多費率有功電能表），安裝在交流輸出端與車載充電機之間，用來計量有功總電能和各費率有功電能。3.交流充電樁電氣元件3.1.3交流充電樁各電氣元件的作用如下：（４）人機交互設備。人機交互設備有LED屏與按鍵。充電方式可設置為自動充滿、按電量充、按金額充和按時間充；啟動方式可選擇立即啟動和預約啟動；充電過程中實時顯示充電方式、時間、電量及費用信息。（５）運行狀態(tài)指示燈。運行狀態(tài)指示燈可顯示充電樁“待機”“充電”“結束”“異?！睜顟B(tài)，若出現(xiàn)聯(lián)鎖失敗、斷路器跳閘（即過載保護、短路保護或漏電保護）等故障，指示燈均能顯示出來。3.交流充電樁電氣元件3.1.3交流充電樁各電氣元件的作用如下：（６）射頻讀卡器。射頻讀卡器支持IC卡付費方式，采用“預扣費與實結賬”相結合的方式。（７）急停開關。急停開關能快速切斷輸出電源。（８）GPRS／CDMA無線網(wǎng)絡模塊。充電樁內部模塊化安裝，可用于聯(lián)網(wǎng)運營類公共充電樁的對外通信。（９）交流接觸器。交流接觸器應用于自動控制，是常用的低壓控制電器，受繼電器控制來實現(xiàn)繼電器的通斷。3.交流充電樁電氣元件3.1.3交流充電樁各電氣元件的作用如下：（１０）繼電器。繼電器應用于自動控制，是常用的低壓控制電器。受主板控制來實現(xiàn)交流接觸器線圈回路的通斷。（１１）絕緣監(jiān)視器。絕緣監(jiān)視器是安全系統(tǒng)功能組件之一，應用于實時監(jiān)測充電樁的絕緣狀態(tài)，保障充電安全運行。（１２）主控板。主控板是充電樁的核心部件，集成了自檢、信號控制、保護功能、通信等功能。3.交流充電樁電氣元件車輛／供電接口觸頭的布置方式如圖3-18所示，各觸頭電氣參數(shù)值及功能定義見表3-1所示(見本書P76)。4.車輛/供電接口觸頭布置3.1.3交流充電樁直流充電樁主要由計費控制單元、讀卡器、LCD、無線模塊、電表和非車載充電機、AC/DC電源模塊、充電控制器、高壓絕緣檢測板、智能電表、觸摸屏器、顯示屏等組成。圖3-19是標準直流7kW充電樁結構圖。直流充電樁采用三相四線制供電，可以提供足夠大的功率，輸出的電壓和電流調整范圍大（適用于乘用車和大巴車的電壓需求），可以實現(xiàn)快充。直流充電樁與交流充電樁的計量和通信及擴展計費功能類似。直流充電樁的組成13.1.4直流充電樁直流充電樁，俗稱“快充”，它是固定安裝在新能源汽車外、與交流電網(wǎng)連接、可以為非車載新能源汽車動力蓄電池提供直流電源的供電裝置。與交流充電樁相比，直流充電樁多了充電模塊，即交流轉直流功能模塊，其他結構基本一樣。直流充電樁工作時，三相交流電經過EMC等防雷濾波模塊進入電表中，經計量后輸入充電機模塊轉換成可控制功率的高壓直流電，經過充電槍直接給動力電池進行充電。電表監(jiān)控整個充電機工作時的實際充電電量。根據(jù)實際充電電流及充電電壓的大小，充電機往往需要并聯(lián)使用，因此要求充電機擁有能夠均流輸出的功能，充電機輸出經過充電槍直接給動力電池進行充電。直流充電樁的工作原理23.1.4直流充電樁在直流充電樁工作時，輔助電源給主控單元、顯示模塊、保護控制單元、信號采集單元及刷卡模塊等控制系統(tǒng)供電。另外，在動力電池充電過程中，輔助電源給BMS系統(tǒng)供電，由BMS系統(tǒng)實時監(jiān)控動力電池的狀態(tài)。直流充電樁輸出功率為40kW、120kW，最高450kW。直流充電樁的原理電路簡圖如圖3-20所示。工作原理及充電過程詳見第5章。直流充電樁的工作原理23.1.4直流充電樁直流充電樁的主要電氣元件有漏電保護器、防雷器、空氣開關、充電機絕緣監(jiān)測儀、泄放模塊、直流接觸器、直流熔斷器、讀卡器、急停開關、電能計量裝置、直流源模塊、低壓輔助電源等。直流充電樁部分電氣元件實物圖如圖3-21所示。直流充電樁電氣元件及功能33.1.4直流充電樁直流充電樁的電氣元件功能如下：（１）漏電保護器：在規(guī)定條件下，當剩余電流達到或超過給定值時，能自動斷開電路的機械開關電器或組合電器。（２）防雷器：為設備提供安全防護的電子裝置。當電氣回路中因外界的干擾突然產生尖峰電流時，防雷器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。3.1.4直流充電樁直流充電樁電氣元件及功能3直流充電樁的電氣元件功能如下：（３）空氣開關：當線路中的負載電流超過整定電流時就會自動斷開的開關?？諝忾_關是低壓配電網(wǎng)絡和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的保護電器，它集控制和開關等多種保護功能于一身，除能完成接觸和分斷電路外，還能對電路或電氣設備引發(fā)的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護。為了保護計費系統(tǒng)不受斷電掉閘影響，部分充電樁僅作為保護樁內高壓回路使用。3.1.4直流充電樁直流充電樁電氣元件及功能3直流充電樁的電氣元件功能如下：（４）充電機絕緣監(jiān)測儀：在線監(jiān)測充電系統(tǒng)中正、負母線對地絕緣電阻值的裝置，同時還能監(jiān)測充電側的直流電壓，起到了保護人身和設備安全的作用。（５）泄放模塊：放電（泄放）電阻，在充電系統(tǒng)中用于在規(guī)定的1s內降至Ａ類電壓，僅用作放電（握手階段和結束階段）。（６）直流接觸器：在GB/T27930-2015中被稱為繼電器。主觸頭由驅動線圈回路控制，來實現(xiàn)主回路的接通、分斷，具備耐高電壓大電流的能力。3.1.4直流充電樁直流充電樁電氣元件及功能3直流充電樁的電氣元件功能如下：（７）直流熔斷器：半導體熔斷體（保護半導體設備部分范圍分段能力的熔斷體），俗稱保險絲，位于樁內直流源與槍線之間，主要用作過電流和短路保護。（８）讀卡器：客戶可通過磁卡感應區(qū)來實現(xiàn)刷卡啟動或結束充電、完成計費。（９）急停開關：充電機工作狀態(tài)下，遇緊急情況可按下急停開關實現(xiàn)人為停止設備運行。按下急停開關后可觸發(fā)充電樁報故障，有部分充電樁將急停開關串入樁內總閘脫扣線圈回路中，一旦動作，需要現(xiàn)場人工合閘方可恢復。3.1.4直流充電樁直流充電樁電氣元件及功能3直流充電樁的電氣元件功能如下：（１０）電能計量裝置：分為交流電能計量表和直流電能計量表，是分別計量充電樁交流側和直流側的計量裝置。（１１）直流源模塊：高頻直流電源，輸出的電壓和電流可隨負載需求進行調節(jié)，是直流樁的重要部件之一。（１２）低壓輔助電源：直流電源，繼電器吸合之后可輸出12V的直流電給BMS供電。3.1.4直流充電樁直流充電樁電氣元件及功能3車輛/供電接口觸頭的布置方式如圖3-22所示。標準直流充電口端子定義及功能如表3-2所示（見本書P78）。車輛／供電接口觸頭布置43.1.4直流充電樁電動汽車的充電模式分為以下五種：

（１）常規(guī)的充電方式。這種充電方式采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對電動汽車進行充電，充電電流十分有限，只有大約15A，通常情況下充電時間比較長。相應地，充電器的工作和安裝成本比較低，簡單易操作。該充電方式一般用在電動汽車家用充電設備和小型充電站上，充電過程可由客戶自己獨立完成。充電模式13.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式更換電池充電技術移動式充電方式快速充電常規(guī)的充電方式無線充電（２）快速充電。這種充電方式以150～400Ａ的高充電電流在短時間內為蓄電池完成充電。相對于常規(guī)的充電方式而言，快速充電的成本較高?？焖俪潆姷某潆姇r間通常與燃油車加油的時間是近似的，一般多用在大型充電站。（３）無線充電。這種充電方式的原理類似在車里使用移動電話，將電能轉化成一種特殊的激光或者是微波束，在車頂安裝一個專用的接收天線即可完成充電。（４）更換電池充電技術。在蓄電池電量耗盡時，用充滿電的電池替換已經耗盡電量的電池，將電池回歸服務站。電動汽車可以租借電池，也可以更換電池。（５）移動式充電方式。這是一種最理想的充電方式，主要是在汽車巡航時為汽車充電。這種充電方式需要MAC系統(tǒng)，并預先將其埋在一段路下面，即充電區(qū)。接觸式和感應式的MAC都可以采用移動式充電方式。這種充電方式成本巨大。充電模式13.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式電動汽車的充電方式主要包括便攜充電器、家用充電樁、公共充電樁三種。1）便攜充電器便攜充電器屬于新能源汽車的標配，其充電電纜（便攜式充電器）通常放置在車輛行李箱內電動汽車都會隨車配備便攜充電器，車主可通過家用電源進行充電，如圖3-23所示。便攜充電器的主要特點就是方便，但是充電速度慢，只能作為一種補電使用。充電連接方式23.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式公共充電樁便攜充電器家用充電樁

1）便攜充電器充電連接方式23.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式便攜充電器是一種非常方便的充電方式，只要能找到插座，就可以充電。普通家用插座的電壓為220V，電流為10Ａ，充電功率一般來說只有1.5～2.2kW。如一輛北汽EV200純電動汽車（續(xù)航里程為200kｍ，電池容量為30.4kWh），使用便攜充電器，充滿電需要20h；一輛比亞迪E6純電動汽車（續(xù)航為300km，電池容量為58kWh）充滿電需要近40h，便攜充電器的充電時間太長，只能作為其他充電方式的一種補充，方便用戶隨時補電。２）家用充電樁充電連接方式23.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式家用充電樁是最常見的一種充電樁。一般私人用戶購買電動汽車都會附贈一個家用充電樁，如圖3-24所示。家用充電樁，低配版的功率是3.6kＷ，高配版的則是6.6kＷ；騰勢提供的2種家用充電樁，功率分別為10kＷ和20kＷ。不同型號的家用充電樁雖然輸出功率有差異，但使用方法基本相同。家用充電樁內不帶控制導線和接近導線，無法與車輛建立通信，充電時無法限制和確認最大電流強度，故不被多數(shù)廠家采用。３）公共充電樁充電連接方式23.1.5電動汽車充電模式及充電連接方式公共充電樁是一種通過充電站或充電樁進行充電的模式，如圖3-25所示。這種充電方式的優(yōu)點是可以根據(jù)實際情況選擇直流快充和交流慢充。公共充電樁一般由國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)這類電力企業(yè)建設并維護經營。今后，隨著電動汽車產業(yè)的成熟，將會有不少民營資本進入這一領域。充電樁的安裝大致可分為三個階段：準備、施工和驗收。（１）準備階段。準備工作是保證安裝工程順利進行、安全完成的重要前提，不僅體現(xiàn)在施工前，而且貫穿于整個施工的全過程。準備工作通常包括現(xiàn)場勘察、制訂方案和準備材料。（２）施工階段。當施工方案達成一致并經有關部門批準后，即可進入安裝工程的施工階段。施工階段包含現(xiàn)場的來料檢驗和確認、內外電氣布線及固定（電氣線路的敷設）、低壓保護裝置的安裝（配電柜內部）和配電柜及充電樁的安裝。（３）驗收階段。安裝施工完成后，應對充電樁各技術性能進行檢測，對不符合要求的地方進行重新調試安裝，直到滿足充電和安全要求。3.1.6充電樁的安裝（４）家用充電樁安裝步驟。購買電動汽車可以送充電樁，充電樁的安裝步驟如下：①聯(lián)系物業(yè)公司。要和物業(yè)提前溝通好，確定小區(qū)充電樁的安裝政策。②考察自己的車位。一般小區(qū)都會有很多配電室，業(yè)主要自己選擇一個距離車位最近的，就是要確定充電樁安裝位置與配電室的位置之間的最短路線。這樣在安裝的時候可以節(jié)省費用。③提供相關材料。將身份證復印件、車位產權證明、物業(yè)同意安裝說明交給工作人員。目前有的電力公司只接受充電樁公司的申請，業(yè)主是不能自己去申請的。④現(xiàn)場實地考察。電力公司的工程師會通知充電樁公司一個時間，屆時物業(yè)電工、充電樁公司、電力公司和業(yè)主都要在現(xiàn)場，確定最終施工方案。3.1.6充電樁的安裝3.1.7智能充電樁1.特點智能電動汽車充電樁是一種安裝在電動汽車上，采用地面交流電網(wǎng)和車載電源對電池組進行充電的裝置，包括車載充電機、車載充電發(fā)電機組和運行能量回收充電裝置，通過將一根帶插頭的交流動力電纜線直接插到電動汽車的充電插座中給蓄電池充電。車載充電裝置通常使用結構簡單、控制方便的接觸式充電器，也可以是感應充電器，它完全按照車載蓄電池的種類進行設計，針對性較強。非車載充電裝置，即地面充電裝置，主要包括專用充電機、專用充電站、通用充電機、公共場所用充電站等，它可以適應各種電池的各種充電方式。通常非車載充電器的功率、體積和重量均比較大，以便能夠適應各種充電方式。智能電動汽車充電樁牢牢固定在地面上，通過充電接口為電動汽車的充電機以傳導方式提供交流電能，具有通信和安全防護等功能。電動汽車蓄電池放電后，其直流電按照與放電電流相反的方向通過蓄電池，使它恢復工作能力，這個過程稱為蓄電池充電。2.優(yōu)點智能充電樁具有以下優(yōu)點：（１）良好的擴展性和伸縮性，可通過增減功率單元和定制智能充電策略來快速響應用戶需求變化。（２）充電模塊效率高，功率密度大，穩(wěn)定可靠。（３）配置靈活，可以滿足不同規(guī)格電動汽車的充電需求。（４）充電設定方式支持自動設定方式和手動設定方式，支持刷卡充電、ＡＰＰ掃碼充電、集中控制臺充電以及多種定制化充電方式。（５）滿足GB/T20234.1-2015、GB/T20234.3-2015、GB/T18487.1-2015等最新國家標準。3.1.7智能充電樁2.優(yōu)點智能充電樁具有以下優(yōu)點：（６）觸摸彩屏顯示，人機界面友好，易操作、易維護。（７）通信接口豐富，兼容所有車輛BMS協(xié)議及充電后臺協(xié)議。（８）保護功能完善，包括過壓保護、欠壓保護、過載保護、短路保護、漏電保護、電池反接保護及接觸器觸點燒結檢測保護等。智能電動汽車充電樁是推動電動汽車進入市場的不可缺少的助力。在充電樁推廣并建設的過程中，我們需要了解充電樁的基本構造，在此基礎上不斷發(fā)展充電樁的應用功能和便捷措施。3.1.7智能充電樁3.發(fā)展前景在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬助手等新科技的推動下，充電樁的智能化程度越來越高。目前，使用手機確定充電設備位置的用戶占據(jù)了充電用戶的大多數(shù)。充電客戶還可以通過手機客戶端進行系統(tǒng)訪問和充電繳費。充電樁主可以通過手機實現(xiàn)對充電設備的遠程監(jiān)控，保證充電業(yè)務正常運營。此外，樁與手機配對后，樁主可通過手機遠程錯峰充電，節(jié)省充電費用。這些手機應用都充分挖掘了充電樁的使用功能，在很大程度上提高了充電樁的使用效率。由此可見，充電樁市場前景還是十分廣闊的。3.1.7智能充電樁練習題1、常規(guī)充電的優(yōu)點和缺點是什么？2、慢充電系統(tǒng)是由哪些零件組成的？3、車載充電機的作用是什么？4、充電樁有哪些類型？作用是什么？3.2.1充電樁的安全要求及參數(shù)指標3.2.2充電樁的安裝與驗收3.2.3充電樁的使用要求3.2.4充電樁的日常維護3.2.5充電樁常見故障的檢測和排除新能源汽車充電系統(tǒng)原理與檢修了解充電樁充電安全要求；掌握充電樁的常見故障；了解充電樁的檢測方法。學習目標充電樁安全使用與常見故障的檢修新能源汽車一體化汽車實訓教室，配備如下實訓設備、儀器儀表等。（１）設備：純電動吉利帝豪EV450／北汽EV200汽車、舉升機、交流充電樁等；（２）工具量具設備：絕緣工具、絕緣手套、萬用表、汽車專用萬用表、充電槍、汽車故障診斷儀等；（３）附件：排線、門禁開關模塊、急停開關模塊、燈板線、PE線、跨接線、輔助繼電器線及插頭、低壓電源通信線、電表通信線、主控板插頭、斷路器、浪涌防護器、智能電表、交流接觸器、主控模塊、輔助繼電器模塊、限位卡、LED板、LED顯示屏、讀卡器等。（4）輔助工具：二氧化碳滅火器、手電筒、抹布；（5）其他材料：教材、課件、電動汽車使用手冊等。學習準備充電樁安全使用與常見故障的檢修3.2.1充電樁的安全要求及參數(shù)標準充電樁的安全要求1充電樁必須具備過流保護、過欠壓保護、防雷保護、輸出短路保護、漏電保護及過流保護等保護裝置，并且內有漏電保護器。充電樁在待機或充電過程中如出現(xiàn)漏電情況會及時跳閘，從而保護客戶人身安全。國家規(guī)定充電樁應具備斷路器及剩余電流保護器等相關裝置，確保用戶的人身安全及設備安全。（１）過流保護。過流保護是指超過額定電流時，電路被自動切斷，以防止過流燒壞電路板和電芯，避免設備故障。為更換方便，建議在充電樁中的過流保護器優(yōu)先選擇具備恢復力的自恢復保護絲。（２）短路保護。短路不僅會損壞電源，嚴重時候會造成火災。因此，一旦發(fā)現(xiàn)短路情況，充電樁要立即切斷電源。充電樁的安全要求1（３）漏電保護。漏電保護是指在操作過程中電器漏電，當電流達到一定值時，充電樁瞬時保護開關動作并斷電，以確保人員和電器安全。（４）過壓保護。過壓保護是指在使用電路中設置保護電壓，當超過額定電壓時，電路自動斷開，以達到保護電器的目的。常見的過壓保護器件有放電管、二極管及壓敏電阻，各大充電樁所采用的過壓保護器可能略有不同。（５）欠壓保護。欠壓保護一般是由電路短路引起的。欠壓保護是指設備由于各種原因被切斷電源后，電壓被降低到低于臨界電壓時，采取保護措施以使汽車中的器件不受損傷，同時也延長了充電樁使用壽命。3.2.1充電樁的安全要求及參數(shù)標準3.2.1充電樁的安全要求及參數(shù)標準充電樁的安全要求1（６）雷電保護。這對于露天的充電樁尤為重要。雷電防護主要采用浪涌保護器。當電氣回路產生干擾或尖峰電流時，浪涌保護器可以在短時間分流，從而避免浪涌電流對回路主設備造成損害。戶外充電樁的雷電防護多采用陶瓷氣體放電管作一級防護。（７）靜電保護。靜電對電子元件的傷害極大，瞬時電壓高達幾萬伏，可以擊穿電子元件，因而合格的充電樁都會采取靜電保護措施，來避免這種不可挽回的損失。（８）急停保護。急停開關是操作人員在判斷設備出現(xiàn)故障時緊急停止運行電動汽車充電樁的開關，以保證人身和設備安全。交流充電樁的主要參數(shù)指標2（１）輸入電源：單相（三相備用）２２０（１±１０％）ＶＡＣ；電壓頻率５０（１±２％）Ｈｚ；三線制（火線、零線、地線）；（２）輸出電壓：單相（三相備用）２２０（１±１０％）ＶＡＣ；（３）輸出功率：單相７ｋＷ；（４）輸出電流（ＡＣ）：單相３２Ａ（最大４０Ａ）；（５）通信方式：交流充電樁與電動汽車之間采用ＣＡＮ總線通信；交流充電樁與充電站上位管理機之間采用ＣＡＮ總線通信。（６）連接導引信號：可輸出１ｋＨｚ／±１２Ｖ的脈沖信號。3.2.1充電樁的安全要求及參數(shù)標準安裝從申請安裝充電樁到充電樁真正落地使用大致需要進行三個步驟，即提交申請、審核材料和安裝施工。確定充電樁的安裝施工方案后，即可開始安裝，根據(jù)各小區(qū)條件和車庫位置的不同，施工時間也不同。01驗收施工完成后充電樁公司先去電力公司報備，再由電力公司去現(xiàn)場驗收，驗收合格會給電表施加封志，然后電力公司制作對應的電卡，并由充電樁公司領取轉交業(yè)主，或者業(yè)主自己去供電局領取。023.2.2充電樁的安裝與驗收（１）一般使用充電樁時需二維碼，用手機掃碼下載相關軟件或者是關注公眾號注冊登錄對應的小程序?？焖俪潆姌渡系某潆娋€應插到電動車的連接口上，必須要插緊。（２）充電人員要定期檢查充電樁及其他相關設備，須保持消防器材、設施設備清潔干燥。并定時對充電場地、充電設備設施、消防器材進行保潔，確保設備情況良好。（３）插上充電線，顯示電動車與充電樁連接成功后，點擊手機屏幕上的掃碼充電或者序列號即可進行充電。（４）充電過程中，操作人員應按照操作流程操作，同時須按要求對充電樁儀表、數(shù)據(jù)、充電模塊、線路、開關等設施進行檢查。3.2.3充電樁的使用要求（５）充電過程中如發(fā)生故障，充電人員應立即按下充電機上的急停按鍵，以防故障進一步擴大。（６）遇系統(tǒng)起火時，首先動用緊急停機裝置切斷電源，然后使用ＡＢＣ通用型滅火器或者二氧化碳滅火器滅火。（７）充電結束后，在服務號里點擊停止充電，拔除充電槍，將線纜理好放在線架上，充電即完成。（８）嚴禁私自拆卸、改裝充電樁設備及附加設施。吉利帝豪EV450車載充電主要技術參數(shù)如表3-3所示（見本書P85）。3.2.3充電樁的使用要求3.2.4充電樁的日常維護市場上新能源汽車的充電方式主要有快充和慢充兩種。在時間足夠寬裕的情況下，應盡量選擇慢充模式；若時間緊急則可選擇快充模式。交流樁充電槍常見的品牌有巴斯巴、惠禾以及菲尼克斯等。直流樁充電槍的品牌主要有多思達、巴斯巴、星星等。充電槍的正確使用方法如下：充電槍13.2.4充電樁的日常維護（１）直流樁充電槍。充電時一只手握住充電槍把手，另外一只手托住槍，將充電槍抬至微動開關（滑動開關）與地面平行；不要按壓微動開關/滑動開關，將充電槍插進車輛充電口，同時會聽到“咔噠”一聲表示接通。需要注意，快充模式為大功率的直流充電，半小時可以充滿80%容量，用于短時間對電池進行補電，但對電池的壽命有一定損傷。（２）交流樁充電槍。交流為慢充充電，充電的過程需要6~8h。單手握住充電槍把手，不要按壓微動開關／滑動開關，將電充槍插進車輛充電口，這時會聽到“咔噠”一聲表示接通。充電模式選擇慢充，可延長電池使用壽命。充電槍13.2.4充電樁的日常維護充電插座如圖3-26所示。（３）一定要在車輛熄火的情況下進行充電，先把充電槍插入汽車充電口，再啟動充電樁，充電完畢后先關閉充電樁，再拔掉充電槍。拔槍時，注意槍柄卡口位置，避免野蠻拔出。充電槍1１）充電樁電纜參數(shù)3.2.4充電樁的日常維護充電樁電纜2

１）充電樁電纜參數(shù)3.2.4充電樁的日常維護充電樁電纜2

２）充電樁電纜使用注意事項3.2.4充電樁的日常維護充電樁電纜2（１）定期檢查電纜絕緣性能。通常情況下質量好的充電樁電纜擁有良好的絕緣效果，但是長期在露天環(huán)境下工作的充電樁電纜難免會出現(xiàn)磨損。為了保障充電樁能安全、正常使用，我們要定期對充電樁電纜進行檢查，如開關和插座等的電纜、電線是否外露，只有這樣才能確保充電樁電纜的安全性和耐用性。２）充電樁電纜使用注意事項3.2.4充電樁的日常維護充電樁電纜2（２）遠離水源和潮濕位置。雖然充電樁電纜具有防水功能，但是長期在潮濕的環(huán)境下工作還是存在一定的隱患。因此在安裝充電樁電纜時應當遠離水源，避免充電樁電纜由于受潮引發(fā)的短路問題。在使用移動充電樁電纜時，盡量選擇干燥、平坦的地面，這樣才能保證充電樁電纜安全使用。２）充電樁電纜使用注意