新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修 課件 項目四任務(wù)二 交流充電系統(tǒng)故障診斷與維護

項目四充電系統(tǒng)檢修修任務(wù)二交流充電系統(tǒng)故障診斷與維護新能源汽車動力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修1任務(wù)引入Tasktointroduce一輛比亞迪秦EV在連接交流充電槍后，儀表充電連接指示燈點亮，一直顯示充電連接中，你作為一名助理工程師，要如何解決這個問題？04比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知03車載充電機02交流充電系統(tǒng)的工作原理01交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)目錄CONTENTS交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)01交流充電指電網(wǎng)輸入給車輛的電壓為交流電，可以是220VAC單向電或380VAC三相電。交流電通過標(biāo)準(zhǔn)充電插頭和充電插座，進入車載充電機，車載充電機再把交流電轉(zhuǎn)化為直流電，給動力蓄電池充電，完成基本的交流充電。1.電池的分類交流充電的部件主要有車載充電機、交流充電插座（交流充電插座線束）、充電線、交流充電樁或220V交流電源和車輛控制器（VCU、BMS）等組成交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)01交流充電的組成交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)01其中交流充電插座和車載充電機固定在車輛上，充電線隨車配送，交流充電樁固定在停車場，各部件的作用如下：（1）車載充電機是交流充電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其根據(jù)控制指令把交流電轉(zhuǎn)化為直流電給電池充電。（2）交流充電插座是國家標(biāo)準(zhǔn)件，是車輛連接外部電網(wǎng)的接口，其接口有2個信號回路、1個接地回路、1個零線回路和3個火線回路一共有7個接口，根據(jù)輸入的電壓是220VAC或380VAC，應(yīng)用相應(yīng)的火線接口。（3）車輛控制器是實施監(jiān)控車輛的狀態(tài)，并發(fā)出控制指令給車載充電機，使其正常工作或停止工作，控制其工作電流和電壓等，是車輛充電的控制大腦。交流充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)01其中交流充電插座和車載充電機固定在車輛上，充電線隨車配送，交流充電樁固定在停車場，各部件的作用如下：（4）模式2充電線是連接外部電網(wǎng)和車輛的充電線，直接給車載充電機提供220VAC電源。其線纜上的功能盒可檢測車輛和電網(wǎng)狀態(tài)，連接或斷開給車輛的供電，具有一定的保護功能。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求其輸入的充電電流限制在13A以內(nèi)，輸入電壓為220V的交流電壓AC，所以采用模式2的充電線充電時，車載充電機的輸入最大功率為2860W，即充電時間會延長。（5）交流充電樁也是車輛連接外部電網(wǎng)的部件，直接給車載充電機提供220VAC或380VAC電源。其也具有檢測車輛和電網(wǎng)狀態(tài)，連接或斷開給車輛供電的功能。充電樁的供電電壓有220VAC和380VAC，根據(jù)充電樁的輸出功率而定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，如交流充電樁的輸出電流大于32A時，供電電壓必須采用380VAC。因此采用交流充電樁充電時，充電功率較大，即充電時間會縮短。交流充電系統(tǒng)的工作原理02交流充電方式總共有三種充電模式，分別為模式1、模式2和模式3。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求和充電安全，其中模式1嚴(yán)禁使用，以模式2為例，其模式2連接方式C的交流充電工作原理電氣圖如圖所示。1.電氣原理交流充電的電氣原理圖交流充電系統(tǒng)的工作原理02根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求：CC信號是充電插頭和充電插座是否連接的判斷信號，同時車輛根據(jù)CC的信號值，判斷RC阻值，確定線束的容量。CP信號是判斷供電設(shè)備的供電能力，通過PWM值確定。電氣原理圖中的各電阻值和PWM值都必須滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且控制器必須按照標(biāo)準(zhǔn)進行判斷，以滿足車輛在市場上的充電需求。1.電氣原理交流充電的電氣原理圖交流充電系統(tǒng)的工作原理022.控制策略交流充電的控制策略步驟如下：（1）車載充電機檢測CC和CP信號，車載充電機可根據(jù)CC信號判斷充電線的容量，根據(jù)CP信號，判斷供電設(shè)備的供電能力。（2）車輛處于休眠或停車狀態(tài)時，當(dāng)充電插頭插上充電插座時，車載充電機檢測到CC或CP，自身喚醒。交流充電系統(tǒng)的工作原理022.控制策略交流充電的控制策略步驟如下：（3）車載充電機自喚醒后，喚醒VCU和BMS。（4）VCU和BMS被喚醒后，開始進入交流充電模式，并檢測車輛狀態(tài)，即車輛是否有故障，電池是否滿電。（5）車載充電機反饋充電線束狀態(tài)和供電設(shè)備信息給BMS。（6）BMS根據(jù)車載充電機反饋的信息和車輛的狀態(tài)，發(fā)送開始充電或停止充電指令給車載充電機。交流充電系統(tǒng)的工作原理022.控制策略交流充電的控制策略步驟如下：（7）充電線或交流充電樁的供電控制裝置，通過CP信號判斷車輛狀態(tài)，連接或斷開K1和K2，即連接或斷開交流電的輸入。（8）車載充電機根據(jù)接收到的指令，開始或停止工作，給車輛充電或停止充電進入休眠。交流充電系統(tǒng)的工作原理022.控制策略在整個充電的開始，車輛和交流充電樁（或充電線）都會先判斷充電接口是否連接完好，車輛才會判斷是否啟動充電，所以客戶必須插搶到位，這也是為了保證充電安全。在使用上，客戶只需插搶，無需執(zhí)行其他操作，車輛隨即進入充電模式，開始充電，提高了客戶使用的便利性。在實際使用中，如果車輛在充電過程，當(dāng)電網(wǎng)沒有電時，車輛會自動進入休眠，減少自身的能耗；當(dāng)又來電時，車輛也會自動喚醒，并檢測車輛狀態(tài)，如車輛未滿電時會繼續(xù)充電，如已滿電，會停止充電并進入休眠，減少能量消耗。交流充電系統(tǒng)的工作原理022.控制策略交流充電電流相對較小，有利于電池的使用壽命，且不易過熱和發(fā)生故障。直流充電雖然能更快的完成充電，但對車輛的電池損傷較大，也易發(fā)生過熱，從而起火，因此建議車輛多采用交流充電模式，可有效延長電池壽命和減少事故發(fā)生。031.定義車載充電機將交流充電口傳遞過來的（220V/50Hz）交流電轉(zhuǎn)換為直流高壓電為動力蓄電池充電。車載充電機根據(jù)BMS的實時狀態(tài)調(diào)節(jié)充電電流。032.結(jié)構(gòu)車載充電機車載充電機由交流輸入接口、功率單元、控制單元、低壓輔助單元、直流輸出接口等部分組成，充電過程中一般由車載充電機作為電池管理系統(tǒng)、充電接觸器、儀表盤、冷卻系統(tǒng)等低壓用電設(shè)備的電源。車載充電機連接示意圖如圖所示。032.結(jié)構(gòu)車載充電機但如果功率需要，也可以啟用兩個備用pin口（pin口NC1和pin口NC2），可以實現(xiàn)380V輸（1）輸入接口輸入接口一共7個pin口，三類連接，包括高壓電源連接、高壓中性線、車輛底盤地、低壓信號的充電連接確認(rèn)和控制確認(rèn)。標(biāo)準(zhǔn)的輸入接口采用工頻單相輸入220V電壓。032.結(jié)構(gòu)車載充電機由控制器比較測量值與期望值之間的差距，再將調(diào)節(jié)要求傳遞給PWM回路（PWM脈沖寬度調(diào)制技術(shù)），用脈沖寬度變化去控制高壓回路中功率器件的開閉時間的長短，最終實現(xiàn)輸出電流和電壓盡量接近于主控系統(tǒng)要求的數(shù)值。（2）控制單元控制單元主要用于采樣輸出電流和電壓，經(jīng)過處理后將實時值傳遞給PID（一種閉環(huán)自動控制技術(shù)，是比例、積分、微分控制器的簡稱）控制回路。032.結(jié)構(gòu)車載充電機（4）功率單元功率單元一般包括輸入整流，逆變電路和輸出整流3個部分，將輸入的工頻交流電轉(zhuǎn)化成適合動力蓄電池系統(tǒng)能夠接受的適當(dāng)電壓的直流電。（3）低壓輔助單元低壓輔助單元是一個標(biāo)準(zhǔn)低壓電源，輸出電壓12V或者24V，用于充電期間，給電動汽車上的用電器供電，比如電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、汽車儀表等。032.結(jié)構(gòu)車載充電機其中，高壓連個pin口與動力蓄電池相連；充電請求信號線作用是當(dāng)充電機的輸入端口與外部電源之間完成充電連接確認(rèn)以后，通過“充電請求信號”線向車輛控制器發(fā)送充電請求信號，同時或延時一小段時間后，用低壓輔助電源給整車供電。（5）輸出端口輸出端口包括低壓輔助電源正負極兩個pin口、高壓充電回路正負極兩個pin口、底盤地、通信線CANH和CANL（還可以有CAN屏蔽）和充電請求信號線。033.充電原理車載充電機車載充電機有兩大部分，電源部分（主電路）和充電機控制主板（控制電路）。電源部分主要作用是將220V交流電轉(zhuǎn)化為300V的直流電，電源部分又分為PFC和LLC兩部分，實際上可以把PFC看作是AC/DC，而把LLC看作是DC/DC。當(dāng)車載充電機接上交流電后，并不是立刻將電能輸出給電池，而是通過BMS電池管理系統(tǒng)首先對電池的狀態(tài)進行采集分析和判斷，進而調(diào)整充電機的充電參數(shù)。033.充電原理車載充電機充電機控制主板主要是對電源部分進行控制、監(jiān)測、計量、計算、修正、保護以及與外界網(wǎng)絡(luò)通信等功能，是車載充電機的“中樞大腦”。車載充電機的工作原理如圖所示。034.功能車載充電機（1）具備高速CAN網(wǎng)絡(luò)與BMS通信的功能，判斷電池連接狀態(tài)是否正確；獲得電池系統(tǒng)參數(shù)、及充電前和充電過程中整組和單體蓄電池的實時數(shù)據(jù)。（2）可通過高速CAN網(wǎng)絡(luò)與車輛監(jiān)控系統(tǒng)通信，上傳充電機的工作狀態(tài)、工作參數(shù)和故障告警信息，接受啟動充電或停止充電控制命令。（3）能提供完備的安全防護措施，主要有：034.功能車載充電機（3）能提供完備的安全防護措施，主要有：①交流輸入過壓保護功能、交流輸入欠壓告警功能、交流輸入過流保護功能、直流輸出過流保護功能、直流輸出短路保護功能、輸出軟啟動功能，防止電流沖擊。②在充電過程中，充電機能保證動力蓄電池的溫度、充電電壓和電流不超過允許值；并具有單體蓄電池電壓限制功能，自動根據(jù)BMS的電池信息動態(tài)調(diào)整充電電流。034.功能車載充電機③自動判斷充電插接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機與充電樁和電池正確連接后，充電機才能允許啟動充電過程；當(dāng)充電機檢測到與充電樁或電池連接不正常時，立即停止充電。④充電聯(lián)鎖功能，保證充電機與動力蓄電池連接分開以前車輛不能啟動。⑤高壓互鎖功能，當(dāng)有危害人身安全的高電壓時，模塊鎖定無輸出。⑥車載充電機具有阻燃功能。（1）比亞迪秦EV交流充電口安裝在車輛右側(cè)后方。新能源汽車充電口一般安裝位置有正前、左前、左后、右后四種方式。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04交流充電口安裝位置（2）打開方式：首先需要使用智能鑰匙解鎖車輛，然后使用手掌按壓交流充電口保護蓋，保護殼就會彈出來，不需要跟之前一樣必須在駕駛內(nèi)打開，這樣提高了充電便利性。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04打開交流充電口（3）認(rèn)知交流充電口各端子定義及作用，可參考前面理論知識。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04交流充電口各端子（4）認(rèn)知充配電總成，找到交流充電插件。充配電總成安裝在前艙內(nèi)，打開前艙蓋，便可以看見（打開前艙蓋需要在駕駛室內(nèi)2次解鎖前艙蓋開關(guān)）。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04拔下車載充電機各部位插頭（5）認(rèn)知交流充電所關(guān)聯(lián)到的部件。①汽車BCM是車身控制模塊（BCM）就是設(shè)計功能強大的控制模塊，實現(xiàn)離散的控制功能，對眾多用電器進行控制。汽車BCM位于汽車主駕駛左上方的黑色盒子里。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04BCM模塊②雙路電繼電器安裝在前艙配電盒內(nèi)，其作用主要是通過控制低壓線路的電流來控制高壓線路的電流，起到電流開關(guān)的作用。③電池管理控制器BMC安裝位置在低壓蓄電池下面。比亞迪秦EV交流充電口認(rèn)知04雙路電繼電器實

訓(xùn)Practicaltraining01設(shè)備及工具準(zhǔn)備序號設(shè)備及工具名稱數(shù)量1秦EV1輛2交流充電槍1套3道通解碼儀1臺4萬用表1套設(shè)備及工具準(zhǔn)備02場地設(shè)備準(zhǔn)備檢查實訓(xùn)場地和設(shè)備設(shè)施是否清潔及存在安全隱患，配電箱、排插是否符合用電需求，如不正常請匯報老師并進行處理。1.禁止在車輛上電高壓情況下檢查與更換電池模組；2.禁止在帶電狀態(tài)下觸碰任何帶安全警示標(biāo)志的部件；3.禁止徒手觸摸所有橙色的線束。03安全防護準(zhǔn)備04實訓(xùn)記錄交流充電故障診斷（CP故障）序號步驟記錄完成情況1確認(rèn)故障現(xiàn)象：車輛連接充電槍后，儀表充電連接指示燈點亮，一直顯示充電連接中

已完成□未完成□2車輛上電后，連接道通解碼儀。進入到車載充電機模塊讀取數(shù)據(jù)流，保持此界面不動

已完成□未完成□3車輛不下電，連接充電槍。觀察車載充電機CP的數(shù)據(jù)流變化，發(fā)現(xiàn)CP一直為0％。異常

已完成□未完成□04實訓(xùn)記錄交流充電故障診