(內(nèi)部培訓)新能源充換電技術

新能源充換電技術新能源專業(yè)課程回顧上節(jié)課，李老師對整車控制系統(tǒng)進行了介紹，小伙伴們還記得整車控制器VCU都有哪些主要功能嗎？目錄任務一

電動汽車充電系統(tǒng)整體認知任務二交流慢充/直流快充系統(tǒng)工作原理充電系統(tǒng)定義及分類任務一電動汽車充電系統(tǒng)整體認知電動汽車的充換電技術1.1充電系統(tǒng)定義及分類1.新能源汽車充電系統(tǒng)的組成新能源汽車充電系統(tǒng)主要由充電樁、充電線束、車載充電器、高壓控制盒、動力電池、DC-DC轉換器、低壓蓄電池以及各種高壓線束和低壓控制線束等組成。如下圖是新能源汽車充電系統(tǒng)示意圖。1.1充電系統(tǒng)定義及分類目前：國標規(guī)定了兩種充電接口:一種是將交流供電電網(wǎng)連接到車載充電機上進行充電的“交流充電”接口;另一種是利用非車載充電機(充電樁)對電動汽車進行“直流充電”的接口。統(tǒng)一的電動汽車國家標準插頭對插頭和充電接口的材質、接觸電阻、工作時額定電流、額定電壓、插拔力、電氣性能、防水等級、斷開狀態(tài)、充電狀態(tài)、防松設置、及時斷開等都做了規(guī)定。1.1充電系統(tǒng)定義及分類2.整體認知目前國際上4種充電接口標準如圖所示。對于中國的國標GB/T20234，規(guī)定了交流與直流接口的標準，交流接口采用的是七針的設計，直流接口采用的九針的設計，國內(nèi)車企都是遵循這個標準進行設計。但是早期一些車企考慮到電池壽命延長，某些車型沒有設計直流充電的接口，一些車主在公共充電樁遇到了直流樁充不了電也是正常的。需要說明的是，并非所有新能源車型都同時采用直流和交流兩種接口。1.1充電系統(tǒng)定義及分類連接方式A：將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時，使用和電動汽車永久連接在一起的充電電纜和供電插頭（電纜組件是車輛的一部分）連接方式B：將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時，使用帶有車輛插頭和供電插頭的獨立的活動電纜（電纜組件是可拆卸的，不屬于電動車輛和供電設備）連接方式C：將電動汽車和交流電網(wǎng)連接時，使用了和供電設備永久連接在一起的充電電纜和電動汽車車輛插頭（電纜組件是供電設備的一部分）3.電動汽車的充電模式及連接方式1.1充電系統(tǒng)定義及分類將電動汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時，在電源側使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插頭插座，在電源側使用了相線、中性線和接地保護的導體。[GB/T18487.1之3.1.2.1]，應采用單相交流供電，且不允許超過8A和250V。注意：根據(jù)GB/T18487.1-2015之規(guī)定，禁止使用模式1對電動汽車進行充電

。因此我們對其不做過多講解1）充電模式11.1充電系統(tǒng)定義及分類模式2充電系統(tǒng)使用標準插座，能量傳輸過程中應采用單相交流供電。電源側使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插頭插座時輸出不能超過13A；電源側使用符合GB2099.l和GB1002要求的10A插頭插座時輸出不能超過8A.在電源側使用了相線中性線和保護接地導體，并且采用纜上控制與保護裝置（IC-CPD）連接電源與電動車輛。[GB/T18487.1之5.1.2]注意：從標準插座到電動汽車應提供保護接地導體，且應具備剩余電流保護和過流保護功能．充電模式2的連接方式B是我們最常見得便攜式充電裝置的基準，如圖1-2-1所示，為國標GB/T18487.1-2015最基礎的控制導引原理圖，所有車企在設計純電動汽車充電時均應在此基礎上進行設計，在該模式下，僅可使用單相交流模式進行供電2）充電模式21.1充電系統(tǒng)定義及分類將電動汽車連接到交流電網(wǎng)（電源）時，使用了專用供電設備，將電動汽車與交流電網(wǎng)直接連接，并且在專用供電設備上安裝了控制導引裝置。[GB/T18487.1之3.1.2.3]模式3應具備剩余電流保護功能。連接方式A、B、C適用于模式3。采用單相供電時，電流不大于32A。采用三相供電且電流大于32A時，應采用連接方式C。采用三相供電時，電流應不大于63A。3）充電模式31.1充電系統(tǒng)定義及分類常見的交流充電裝置1.1充電系統(tǒng)定義及分類4分鐘視頻1.2電動汽車的充換電技術1.電動汽車充換電技術純電動汽車或插電式混合動力電動汽車的動力電池補充電能主要通過電網(wǎng)的交流電能轉換為動力電池需要的直流電能。目前給動力電池進行補給的技術主要是充換電技術。充換電技術分為充電技術和換電技術，其中，充電技術可分為交流充電、直流充電和無線充電，如圖所示。1.2電動汽車的充換電技術1）交流充電交流充電也稱為慢充，就是市電電網(wǎng)通過交流充電樁經(jīng)車載充交流充電技術，如圖所示。1.2電動汽車的充換電技術2）直流充電直流充電也稱為快充，就是市電電網(wǎng)通過直流充電樁轉換為直流電后為動力電池充電，如圖所示。1.2電動汽車的充換電技術3）無線充電無線充電不再需要電源插座或充電電纜，利用車外充電器，將工頻電壓臨時轉換成100kHz高頻交流電，變壓器一次線圈和二次線圈分別設在充電機的連接器一端和車輛一側的連接器上，通過電磁感應傳遞電力，實現(xiàn)給電動汽車的動力電池充電。1.2電動汽車的充換電技術交流充電技術和直流充電技術需要通過導線和充電插口與車輛進行連接，稱為接觸式充電;無線充電技術則不需要通過任何物體與車輛進行連接，稱為非接觸式充電。。1.2電動汽車的充換電技術4）換電技術換電技術是一種動力電池快速更換的方式，即在動力電池更換站內(nèi)將用電量充足的動力電池替換電量不足的動力電池。這樣可有效克服現(xiàn)階段動力電池性能的限制，為電動汽車的運行創(chuàng)造有利條件。1.2電動汽車的充換電技術蔚來換電站換電視頻1分30s視頻1.2電動汽車的充換電技術蔚來的換電服務是什么意思？當車主購買蔚來旗下的產(chǎn)品之后，每目可以享受4-6次的免費換電服務，目這個權益是終身的，當每月?lián)Q電數(shù)量超過規(guī)定次數(shù)之后，蔚來車主就需要自費了(每月沒用完的次數(shù)是不可以累加的)。自2021年1月21日起，蔚來調整了訂購全新ES8，ES6及EC6的用戶的換電方案。①沒有選擇專屬充電樁權益的用戶，蔚來為這部分車主提供每個月6次的免費換電。②選擇專屬充電樁的用戶，每月可以享受四次免費換電服務。③選擇專屬充電樁用戶，可以保留原換電權益(每月前6次換電收取電費，免收服務費)。交流慢充系統(tǒng)工作原理任務二

交流慢充/直流快充系統(tǒng)工作原理直流快充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理1）CC端?:CC為充電連接確認信號。它決定了充電電纜所能承受的最?電量，CC與PE之間的阻值決定了充電電纜的規(guī)格，及CC所允許通過的最?電流。2）CPCP信號為充電連接控制信號。它決定了充電過程的?作狀態(tài)和?輛的最?可能電流消耗。3）PE安全引線/接地線，插?充電線纜后，充電單元上的保護線/接地保護線PE就會連接到殼體及?輛接地線上。如果出現(xiàn)接地故障或者絕緣故障，影響L1或N充電，PE將會阻??輛、充電站和接地之間出現(xiàn)電勢差。（4）L1、L2、L3在公共充電站的AC充電插頭上設有L1?L3的連接。因此，不同的?壓系統(tǒng)可能使?相線1?相線3進?充電。到?前為??眾所?產(chǎn)的電動汽?僅使?L1.。一、交流充電插頭與插座根據(jù)“電動汽?傳GB/T20234.2-導充電?連接裝置第2部分：交流充電接口”要求，現(xiàn)?的中國市場的交流充電插頭如圖所示。1.1充電系統(tǒng)定義及分類2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理便攜式交流充電裝置示意圖二、交流充電工作原理解析2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理充電樁式充電裝置裝置示意圖2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理充電模式2連接方式B（便攜式交流充電控制邏輯）1.車輛插頭與車輛插座插合，使車輛處于不可行駛狀態(tài)車輛插頭與車輛插座插合后，車輛的總體設計方案可以啟功某種觸發(fā)條件（如打開克電門、車輛插頭與車輛插座連接或者對車輛的充電按鈕、開關等進行功能觸發(fā)設置〉，通過互鎖或者其他控制價施使車輛處于不可行駛狀態(tài)。.當供電裝置已連入交流充電網(wǎng)，車輛充電插頭已經(jīng)插入車輛充電插座時，車輛控制裝置通過檢測點3檢測CC與PE之間的阻值向車輛控制裝置表明當前車輛充電插頭與車輛充電插座是否完全連接，若完全連接，則檢測的阻值即為電阻Rc的阻值，此時車輛控制裝置通過控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)對比識別出當前車輛充電電纜的容量是多少。2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理PWM調制CP信號狀態(tài)A開路狀態(tài)BR1=2700ohms狀態(tài)CR1+R2=880ohms狀態(tài)DR1+R2+R3=240ohms2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理5分鐘視頻2.1交流慢充系統(tǒng)工作原理2.2直流快充系統(tǒng)工作原理一、直流充電插頭與插座根據(jù)“GB/T20234.3-電動汽?傳導充電?連接裝置第3部分：直流充電接口”要求，現(xiàn)?的中國市場的直流充電插頭。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理直流充電插頭端?符號含義及參數(shù)?表在充電連接過程中，?先接通保護接地觸頭，最后接通控制導引觸頭與充電連接確認觸頭。在脫開的過程中，?先斷開控制導引觸頭與充電連接確認觸頭，最后斷開保護接地觸頭。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

二、直流充電工作原理解析快充系統(tǒng)：快充系統(tǒng)一般使用工業(yè)380V三相電，通過功率變換后，直接將高壓大電流通過母線直接給動力電池進行充電快充系統(tǒng)主要部件：電源設備（快充樁）、快充接口、車內(nèi)高壓線束、高壓配電盒、動力電池等。我們要對車輛進行充電，需要經(jīng)過一系列的操作才能完成，下面我們主要對快充系統(tǒng)的充電原理進行分析。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

01摘槍、插槍過程

按著充電槍的機械鎖按鈕，把槍從充電樁中摘下來，再插入車輛的直流充電口。（根據(jù)電路原理圖圖1進行分析）在充電槍放置在充電樁時，這是機械鎖是鎖止的，這時S是閉合的，在檢測點1（CC1）所示的電壓為6V，如圖2所示；當按下充電槍的機械鎖時，這時S就斷開的，檢測點1(CC1)的電壓為12V（蓄電池電壓），如圖3所示。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理當把充電槍插入充電座時，這時S還是斷開的，R1與R4就形成了一電路，監(jiān)測點1(CC1)的電壓為6V，如圖4所示；但放開機械鎖按鈕，這時R1、R4與R2形成了電路，這時監(jiān)測點1的電壓為4V，如圖5所示。同時，監(jiān)測點2（CC2）也收到一個插電確認電壓為6V，此電壓為輔助確認信號；電子鎖同時上鎖。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理02充電樁對車電壓供給及充電樁的自檢過程

在完成上面操作，非車載充電機控制系統(tǒng)收到完成插槍信號，這時控制系統(tǒng)就控制接通對電動車低壓供電系統(tǒng)進行供電，以保證對車輛充電順利完成，以防車輛因蓄電池電壓不夠而導致充電操作中斷或失?。ㄒ驗槌潆娺^程需要較長的時間，一般需要4-6小時）；在對車輛低壓供電之后，充電樁進行對充電電路進行自檢，如圖6所示；并輸出絕緣監(jiān)控電壓，如圖7所示；和泄壓過程，如圖8所示。

2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送充電匹配報文03充電控制器的自檢過程

這時完成充電側的檢測時，這時斷開K1、K2。充電控制器發(fā)出充電辨別匹配報文。2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

04車輛完成充電準備過程

車輛接收到充電控制器發(fā)送的充電辨別匹配報文時，進行車輛充電側的檢測，這時閉合K5、K6，對充電電路進行監(jiān)測，監(jiān)測完成后；車輛控制器就給充電控制器發(fā)送充電就緒報文。發(fā)送充電就緒報文2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送充電就緒報文05充電控制器完成充電準備

這時充電控制器接收到車輛控制器送過來的報文，就閉合K1、K2，同時發(fā)送充電就緒報文。發(fā)送充電就緒報文2.2直流快充系統(tǒng)工作原理

發(fā)送電池狀態(tài)報文發(fā)送充電狀態(tài)報文06進行充電過程

充電控制器發(fā)送充電狀況報文，同時對車輛（動力電池）輸出充電電流；車輛這時也同時發(fā)送動力電池狀態(tài)信息。輸出電流電壓2.2直流快充系統(tǒng)工作原