新能源汽車充電系統(tǒng)構(gòu)造與維修教案

PAGEPAGE7《新能源汽車充電系統(tǒng)檢修》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號1授課課型授課課時課時授課章節(jié)名稱任務(wù)一充電樁的認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.掌握充電樁的功能、分類和工作原理；2.掌握充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)；3.掌握充電樁的使用管理規(guī)定。技能目標(biāo)1.能完成充電樁例行檢查項(xiàng)目；2.能完成充電基本操作。情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)充電樁的功能、分類和工作原理教學(xué)難點(diǎn)充電基本操作教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計(jì)任務(wù)一充電樁的認(rèn)知[知識學(xué)習(xí)]1.充電樁概述2.充電樁的工作原理3.充電樁的技術(shù)要求[技能訓(xùn)練]1.典型純電動汽車充電樁的充電操作教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：一輛比亞迪E5轎車在行駛過程中動力不足，動力蓄電池報(bào)警顯示電量不足，需要立即尋找充電樁充電。給這輛比亞迪E5充電的任務(wù)，你們能完成嗎？【二】新授任務(wù)一充電樁的認(rèn)知[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識目標(biāo)1.掌握充電樁的功能、分類和工作原理；2.掌握充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)；3.掌握充電樁的使用管理規(guī)定。能力目標(biāo)1.能完成充電樁例行檢查項(xiàng)目；2.能完成充電基本操作。[知識學(xué)習(xí)]一、基本術(shù)語1.傳導(dǎo)式充電傳導(dǎo)式充電是利用電傳導(dǎo)給動力蓄電池進(jìn)行充電的方式。2.車載充電機(jī)車載充電機(jī)固定安裝在新能源汽車上，將交流電能變換為直流電能，采用傳導(dǎo)方式為新能源汽車動力蓄電池充電的專用裝置。3.交流充電樁交流充電樁采用的傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置的新能源汽車提供交流電源的專用供電裝置。4.省電模式當(dāng)車輛已連接充電樁但未處于充電狀態(tài)，充電樁為降低損耗而關(guān)閉部分電路（如PWM輸出信號）的狀態(tài)。5.待機(jī)模式當(dāng)無車輛充電和人員操作時，充電樁僅保留后臺通信、狀態(tài)指示等基本功能的狀態(tài)。6.待機(jī)功耗充電樁處于待機(jī)模式時的交流輸入有功功率。二、充電設(shè)備分類充電系統(tǒng)是指給新能源汽車運(yùn)行提供補(bǔ)給能量的系統(tǒng)，其作為重要的支撐系統(tǒng)，也是實(shí)現(xiàn)將新能源汽車進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)作、產(chǎn)業(yè)化的必不可少的環(huán)節(jié)。新能源汽車充電設(shè)備主要指充電站及其附屬配套設(shè)施，如充電機(jī)、充電站監(jiān)控系統(tǒng)、充電樁、配電室以及安全防護(hù)設(shè)施等。充電機(jī)是一種通過傳導(dǎo)方式將電網(wǎng)交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，給新能源汽車動力蓄電池充電，提供直流充電接口與人機(jī)操作界面，并具有專業(yè)測控與保護(hù)功能的專用裝置。充電機(jī)按放的位置可分為：非車載充電機(jī)、車載充電機(jī)。車載充電機(jī)安裝在新能源汽車?yán)锩?，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。非車載充放電裝置是指固定安放在新能源汽車本體外，采用傳導(dǎo)方式實(shí)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(zhuǎn)換。一般情況下，充電機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)為至少能夠給鐵鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、鉛酸蓄電池三種類型的動力蓄電池充電。非車載充電機(jī)車載充電機(jī)圖1-1新能源汽車充電機(jī)按照電流的種類充電樁可分為：交流充電樁、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(jī)功能，對被充電的蓄電池狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視與控制，并對充電電量實(shí)施計(jì)量。交流充電樁是指固定在地面、柱上或墻上，運(yùn)用傳導(dǎo)方式給裝有車載充電機(jī)的新能源汽車接充交流電能，提供人機(jī)操作界面及交流充電接口，并具備相應(yīng)測控保護(hù)功能的專用裝置。三、充電技術(shù)分類根據(jù)充電方法的特點(diǎn)，新能源汽車的充電技術(shù)可概況為：常規(guī)充電方式、快速充電方式、無線充電方式、更換電池充電方式等。1.常規(guī)充電方式該充電方式根據(jù)選用動力蓄電池的充電曲線，應(yīng)用傳統(tǒng)的先恒流后恒壓的充電順序給動力蓄電池充電，期望在整個充電過程中充電特征與電池的固有特性更接近，從而有效的防止電池過充或欠充。這種方式用較低的充電電流對蓄電池充電，相關(guān)技術(shù)成熟可靠，因此相關(guān)的充電機(jī)的安裝成本和使用成本也比較低，常被用于小型充電站與家用充電設(shè)施場合。此種充電方式對電網(wǎng)無特殊要求，對電池和新能源汽車來說，是最安全可靠的充電方式。2.快速充電方式使蓄電池在很短時間內(nèi)能接近或達(dá)到充滿狀態(tài)的充電方法稱為快速充電方式。該充電方式在短時間內(nèi)能夠以大充電電流為蓄電池充電，其典型的充電時間可達(dá)到20～30min?？焖俪潆姴粌H會將電池的使用壽命降低，而且對電網(wǎng)有較大沖擊。快速充電方式需要建設(shè)專用的、可靠性高的電網(wǎng)，按經(jīng)驗(yàn)方式大多在10kV變電站附近，此外，針對其對電網(wǎng)的造成的諧波污染問題，需使用復(fù)雜的、優(yōu)化的諧波抑制措施。因此，快速充電方式的適用范圍只能是大型充電站。3.更換電池的充電方式在新能源汽車動力蓄電池需充電的時候，通過更換電池來實(shí)現(xiàn)給新能源汽車能源供給的方法稱為換電池模式。該方式要求在新能源汽車上的電池組設(shè)計(jì)要標(biāo)準(zhǔn)化，并且容易操作更換。當(dāng)然電池組的快速更換需求的專業(yè)化水平高，只適合在標(biāo)準(zhǔn)的充電站實(shí)施。4.非接觸式充電方式非接觸式充電方式是指不需要接觸即可實(shí)現(xiàn)充電，具體應(yīng)用電磁感應(yīng)方式。四、常用動力蓄電池分類性能好的動力蓄電池能減少新能源汽車的成本，并增加續(xù)航里程。縱觀新能源汽車的發(fā)展史，經(jīng)過商業(yè)化而延傳到今的動力蓄電池包括鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池和氫鎳電池等1.鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池負(fù)極材料為海綿狀的鉛，正極材料為二氧化鉛，將稀硫酸溶液作為電解液。鉛酸蓄電池具有成本低、可靠性能高、技術(shù)發(fā)展成熟等的優(yōu)點(diǎn)。鉛酸蓄電池的一些明顯的缺點(diǎn)如過充/放電性能差、質(zhì)量較重、容易自放電、快速充電實(shí)現(xiàn)困難迫使人們對它進(jìn)行改進(jìn)，于是發(fā)明了超級電容。超級電容是并聯(lián)使用鉛酸蓄電池與超級電容器的新型混合儲能裝置。超級電容具有雙電層電容器的高功率密度、長壽命以及鉛酸蓄電池價格便宜的優(yōu)勢，而且使用的鉛量比現(xiàn)有鉛酸蓄電池要小，在小型或中型新能源汽車上有較好的應(yīng)用前景。圖1-2新能源汽車鉛酸蓄電池2.鋰離子蓄電池在20世紀(jì)90年代，鋰離子蓄電池開始得到發(fā)展，作為一種高容量可充電電池，鋰離子蓄電池由石墨負(fù)極、鋰離子金屬氧化物形成的正極和電解液(有機(jī)溶劑溶解的鋰鹽溶液)組成。作為一種新型化學(xué)電源，鋰離子單體電池因其標(biāo)稱電壓高、比能量大、自放電率低和充電電壓范圍較寬、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，被大眾普遍認(rèn)為是特別具有發(fā)展?jié)摿Φ碾妱榆噭恿π铍姵?。典型的鋰電池充電特性如圖所示。鋰離子蓄電池可作為現(xiàn)今全球范圍內(nèi)的能量儲能技術(shù)研究開發(fā)的熱點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下三個方面：大容量、長壽命和安全性?，F(xiàn)階段已經(jīng)得到了許多新能源車廠的廣泛應(yīng)用。圖1-3新能源汽車鋰離子蓄電池3.氫鎳電池同樣，在20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的氫鎳電池是一種新型綠色電池，其正極材料是氫氧化鎳，負(fù)極是由活性物質(zhì)為儲氫材料的氫化物電極，將氫氧化鉀水溶液作為電解液。因?yàn)榫哂羞\(yùn)行電壓高、比功率大、比能量大和較好的過充電耐受性和熱性能等性能特點(diǎn)，氫鎳電池大量應(yīng)用于混合動力車。然而氫鎳電池具有在低溫時容量減少和自放電率過高的缺點(diǎn)，且原材料如金屬鎳的價格昂貴、成本高，這些都制約著氫鎳電池的廣泛使用。圖1-4新能源汽車氫鎳電池五、充電樁充電原理充電樁是固定在地面上為新能源汽車提供直流/交流電的充電裝置，其還應(yīng)具有顯示、刷卡、計(jì)費(fèi)以及打印充電信息等功能。直流充電樁，通過交流電網(wǎng)對新能源汽車動力蓄電池直接進(jìn)行充電的充電裝置。因其充電速度較快，所以業(yè)內(nèi)人士也將它稱為“快充”。交流充電樁則不同，交流充電樁是通過交流電網(wǎng)憑借新能源汽車車載充電機(jī)對蓄電池進(jìn)行充電的裝置，由于其充電速度較直流充電樁慢，其被稱為“慢充”。兩種充電樁充電方式的區(qū)別可以簡單的概括為：直流充電樁能對新能源汽車蓄電池進(jìn)行直接充電，而交流充電樁則需要采用車載充電機(jī)對蓄電池進(jìn)行間接充電。另外，兩種充電方式在充電速度上也有很大區(qū)別。對一輛普通電池容量的新能源汽車進(jìn)行完全充電（電量從0到100%的充電過程）時，利用交流充電樁需要八個小時左右的時間可以完成。而利用直流充電樁進(jìn)行完全充電時，只需要兩到三個小時。交流充電樁充電過程緩慢是因?yàn)樾履茉雌嚨能囕d充電機(jī)的功率較小。而直流充電樁輸出電壓和電流較大，所以其輸出功率也很大，因此直流充電樁可以為新能源汽車動力蓄電池進(jìn)行快速充電。六、智能充電樁需求分析由于新能源汽車日益增多，其配套充電設(shè)施的建設(shè)也要隨之進(jìn)行。充電樁作為充電設(shè)施的重要組成部分，目前在一些地區(qū)已經(jīng)投入使用。但是，由于現(xiàn)有充電樁存在充電效果差、電池壽命短等問題，其使用情況并不理想。如今，如能改善現(xiàn)有充電樁的不足，設(shè)計(jì)出一臺符合新能源汽車用戶要求的充電樁，使其能夠智能、安全充電，其對于新能源汽車的推廣來說意義非凡。若要設(shè)計(jì)出符合用戶要求的充電樁，則需針對新能源汽車用戶對充電樁的需求進(jìn)行研究。經(jīng)調(diào)查，對于充電樁，新能源汽車用戶需求如下：充電樁的安全運(yùn)行在充電樁充電時，系統(tǒng)可能出現(xiàn)各種突發(fā)故障，所以對充電樁充電系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測及充電設(shè)備的保護(hù)是不可或缺的。如突發(fā)故障后，系統(tǒng)能自動斷電，保障人身安全。充電樁的可靠性充電樁常常分布于城市各處，其長時間處于無人值守狀態(tài)，所以在充電樁正常的使用時必須正常可靠的工作。充電樁的使用信息的記錄、存儲、查詢與統(tǒng)計(jì)充電樁能夠?qū)Τ潆娪脩粜畔⒌牡顷懪c退出等有關(guān)信息進(jìn)行實(shí)時記錄、存儲與統(tǒng)計(jì)，同時可以方便使用者便捷查詢，以作為充入電量及繳費(fèi)等的依據(jù)。4.快速無損充電充電樁應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)快速無損的充電，即可以在短時間內(nèi)對電池充入大量電能，而又避免電池的過度損傷。5.充電報(bào)表的打印用戶使用某充電樁充電完成后可將充電的相關(guān)數(shù)據(jù)等信息及時打印出來。6.提供充電所花費(fèi)的金額依據(jù)獲取的充電電量的多少，為用戶出具所花費(fèi)的金額。圖1-5新能源智能充電樁七、充電樁概述隨著國內(nèi)外新能源汽車的高速發(fā)展，與其對應(yīng)的充電樁行業(yè)也得到了前所未有的推進(jìn)。充電樁類似于加油站里面的加油機(jī)，可以固定在地面或墻壁，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)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的新能源汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為新能源汽車充電。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(jī)交互操作界面上刷卡使用，進(jìn)行相應(yīng)的充電方式、充電時間、費(fèi)用數(shù)據(jù)打印等操作，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時間等數(shù)據(jù)，如圖1-6所示。圖1-6新能源汽車充電站八、充電樁的功能充電樁（栓）能實(shí)現(xiàn)計(jì)時、計(jì)電度、計(jì)金額充電，可以作為市民購電終端。同時為提高公共充電樁（栓）的效率和實(shí)用性，今后將陸續(xù)增加一樁（栓）多充和為電動自行車充電的功能。如圖1-7所示。圖1-7充電樁充電狀態(tài)顯示九、充電樁的分類1.按安裝方式分類可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近墻體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近墻體的停車位。如圖1-8所示。圖1-8落地式充電樁和掛壁式充電樁2.按安裝地點(diǎn)分類按照安裝地點(diǎn)，可分為公共充電樁和專用充電樁。公共充電樁是建設(shè)在公共停車場結(jié)合停車泊位，為社會車輛提供公共充電服務(wù)的充電樁。專用充電樁是建設(shè)企業(yè)自有停車場，為企業(yè)內(nèi)部人員使用的充電樁。自用充電樁是建設(shè)在個人自有車位，為私人用戶提供充電的充電樁。充電樁一般結(jié)合停車場的停車位建設(shè)。安裝在戶外的充電樁防護(hù)等級不應(yīng)低于IP54。安裝在戶內(nèi)的充電樁防護(hù)等級不應(yīng)低于IP32。3.按充電接口數(shù)分類可分為一樁一充和一樁多充。4.按充電方式分類充電樁可分為直流充電樁，交流充電樁和交直流一體充電樁。如圖1-9所示。圖1-9交直流一體式充電樁十、充電樁的組成充電整體系統(tǒng)由四部分組成：新能源汽車充電樁、集中器、蓄電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)、充電管理服務(wù)平臺。充電樁的控制電路主要由嵌入式ARM處理器完成，用戶可自助刷卡進(jìn)行用戶鑒權(quán)、余額查詢、計(jì)費(fèi)查詢等功能，也可提供語音輸出接口，實(shí)現(xiàn)語音交互。用戶可根據(jù)液晶顯示屏指示選擇4種充電模式：包括按時計(jì)費(fèi)充電、按電量充電、自動充滿、按里程充電等。新能源汽車充電機(jī)控制器與集中器利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，集中器與服務(wù)器平臺利用有線互聯(lián)網(wǎng)或無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為了安全起見，電量計(jì)費(fèi)和金額數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)安全加密。蓄電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)的主要功能是監(jiān)控電池的工作狀態(tài)(電池的電壓、電流和溫度)、預(yù)測動力蓄電池的電池容量(SOC)和相應(yīng)的剩余行駛里程，進(jìn)行電池管理以避免出現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象，最大限度地利用電池存儲能力和循環(huán)壽命。充電服務(wù)管理平臺主要有三個功能：充電管理、充電運(yùn)營、綜合查詢。充電管理對系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式管理，如新能源汽車信息、電池信息、用戶卡信息、充電樁信息;充電運(yùn)營主要對用戶充電進(jìn)行計(jì)費(fèi)管理;綜合查詢指對管理及運(yùn)營的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析查詢。圖1-10家庭簡易充電樁構(gòu)成【三】小結(jié)與評價1）充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的新能源汽車充電，其輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭用于為新能源汽車充電，一般分為常規(guī)充電和快速充電兩種充電方式。2）充電樁的整體系統(tǒng)由四部分組成：新能源汽車充電樁、集中器、蓄電池管理系統(tǒng)系統(tǒng)(BMS)、充電管理服務(wù)平臺。3）“充電樁”英文表示：ChargingPile。【四】作業(yè)布置1.簡述充電樁的功能、分類和工作原。2.簡述充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)。3.簡述充電基本操作的步驟。展示一段實(shí)車故障案例的視頻出示并分析本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)對基本術(shù)語講解充電設(shè)備分類講解講解、分析講解、分析講解、圖片資料例舉引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解教師引導(dǎo)總結(jié)小結(jié)、評價聽講、思考聽講、思考聽講、思考聽講、思考

聽講、思考聽講、思考觀看案例、思考聽講、思考觀看、思考觀看、思考觀看、思考觀看、思考學(xué)生評價并小結(jié)培養(yǎng)對本節(jié)課內(nèi)容學(xué)習(xí)興趣目標(biāo)導(dǎo)向?qū)拘g(shù)語有總體認(rèn)知理解充電設(shè)備分類了解充電技術(shù)分類掌握常用動力蓄電池分類直觀認(rèn)識充電樁充電原理了解智能充電樁需求分析充電樁概述充電樁的功能充電樁的分類了解充電樁的組成鞏固本節(jié)課內(nèi)容，分享成果，培養(yǎng)表達(dá)能力教后記（教學(xué)反思）

《新能源汽車充電系統(tǒng)檢修》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號2授課課型授課課時課時授課章節(jié)名稱任務(wù)二充電樁的安裝與調(diào)試教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.掌握充電樁的充電步驟；2.掌握充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)；3.掌握充電樁的使用管理規(guī)定。技能目標(biāo)1.能夠正確安裝充電樁；2.能夠?qū)π掳惭b的充電樁進(jìn)行調(diào)試。情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)充電樁的充電步驟教學(xué)難點(diǎn)充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計(jì)任務(wù)二充電樁的安裝與調(diào)試[知識學(xué)習(xí)]1.直流式充電樁的安裝與調(diào)試2.交流式充電樁的安裝與調(diào)試[技能訓(xùn)練]1.安裝調(diào)試案例教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：一輛比亞迪E5轎車在行駛過程中動力不足，動力蓄電池報(bào)警顯示電量不足，需要立即尋找充電樁充電。4S店剛到一批新的充電樁，需要立即安裝，為客戶進(jìn)行充電?！径啃率谌蝿?wù)二充電樁的安裝與調(diào)試[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識目標(biāo)1.掌握充電樁的充電步驟；2.掌握充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)；3.掌握充電樁的使用管理規(guī)定。能力目標(biāo)1.能夠正確安裝充電樁；2.能夠?qū)π掳惭b的充電樁進(jìn)行調(diào)試。[知識學(xué)習(xí)]一、充電電源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢目前，新能源汽車充電電源主要采用高頻開關(guān)電源以提供新能源汽車充電所需的電能。而對充電電源的研究，目前主要呈現(xiàn)集成化、高密度化，高頻化和智能化的特點(diǎn)。前兩項(xiàng)主要是對充電系統(tǒng)主電路的研究與改進(jìn)，后一項(xiàng)主要是針對充電控制技術(shù)。1.充電電源主功率電路充電電源主功率電路一般包括整流橋、高頻隔離DC/DC變換器、LC濾波電路等部分。對于中小功率充電電源，一般采用二極管整流橋?qū)斎氲念~定電壓為220V的單相交流電整流，其高頻隔離DC/DC變換器大多采用全橋LLC諧振變換器、反激變換器、半橋變換器等。如圖1-35為全橋LLC諧振新能源汽車充電系統(tǒng)主功率電路圖。4個功率MOSFET開關(guān)管及其寄生二極管、并聯(lián)電容構(gòu)成全橋逆變電路，逆變電路實(shí)現(xiàn)了電壓的DC/AC變換，并使器件工作在高頻條件下，減小了開關(guān)損耗、EMI噪聲。寄生電容管的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的軟開關(guān)技術(shù)，減小了開關(guān)應(yīng)力，提高了變換器的轉(zhuǎn)換效率；LLC諧振電路由電容與兩電感串并聯(lián)構(gòu)成，它兼顧了串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)，使開關(guān)管的開關(guān)控制頻率在極小的變化范圍內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的大范圍變化，并實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)的ZVS；非接觸式感應(yīng)電能傳輸電路的實(shí)現(xiàn)主要依靠高頻耦合磁線圈。它解決了傳統(tǒng)導(dǎo)線直接接觸式供電在安全性和可靠性方面的一些問題，是一種有效、安全的電能傳輸方式，因而新能源汽車領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，隨著材料科學(xué)、電力電子器件、功率變換和控制技術(shù)的發(fā)展，非接觸式感應(yīng)電能傳輸技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。二極管整流橋的輸出具有很大的電壓紋波和電流紋波。而新能源汽車的動力蓄電池組對充電電流紋波極其敏感，因而需要設(shè)計(jì)濾波電路以減小充電電流紋波，實(shí)現(xiàn)安全充電。LC濾波則是利用電感與電容并聯(lián)，濾除高次諧波，是目前最為常用的濾波方式。并聯(lián)級聯(lián)越多，對高次諧波的抑制能力越強(qiáng)，實(shí)際應(yīng)用中常根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)合適的級聯(lián)數(shù)和電感、電容參數(shù)。圖1-35全橋LLC諧振新能源汽車充電系統(tǒng)主功率電路圖2.充電控制技術(shù)目前對于全橋變換器的控制方式最為常用的是移相控制方式，它充分利用了諧振電路和開關(guān)器件的寄生電容來實(shí)現(xiàn)ZVS，器件應(yīng)力小、控制方法簡單，在功率MOSFET管上運(yùn)用的比較成功。如圖1-36為移相控制方式的波形圖。主電路中的超前臂開關(guān)功率管和滯后臂開關(guān)功率管分別互補(bǔ)導(dǎo)通，并且各自導(dǎo)通接近180（為實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的ZVS，常設(shè)置一定的死區(qū)時間），通過控制斜對角的兩開關(guān)管的導(dǎo)通時刻差電角度（即移相角）可達(dá)到調(diào)整輸出電壓范圍的目的。在該控制條件下，輸出的方波電壓寬度與移相角大小有關(guān)。圖1-36移相控制方式的波形圖3．?dāng)?shù)字化控制系統(tǒng)新能源汽車充電系統(tǒng)的控制系統(tǒng)大都是由數(shù)字部件和模擬部件組成的混合系統(tǒng)，而全數(shù)字控制系統(tǒng)已成為當(dāng)前發(fā)展的方向。傳統(tǒng)的數(shù)字控制系統(tǒng)通常以單片機(jī)或微機(jī)為核心，而由信號處理器（DigitalSignalProcessor：DSP）構(gòu)成的控制系統(tǒng)相對于單片機(jī)或微機(jī)具有更高的精度和速度，它的邏輯判斷能力更為豐富。其豐富的數(shù)字輸入輸出口、通信口、專用PWM輸出口等，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，可簡化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，使得整個控制系統(tǒng)體積減小，重量減輕，能耗降低，可靠性提高。由DSP構(gòu)成的控制系統(tǒng)是成為目前研究的熱點(diǎn)。圖1-37充電樁數(shù)字化控制系統(tǒng)二、交流充電樁工作原理交流充電樁的輸入端連接到交流電網(wǎng)上，輸出端安裝充電插頭，與新能源汽車對接，為其提供電能補(bǔ)給和其他相關(guān)的服務(wù)。交流充電樁在整體架構(gòu)的設(shè)計(jì)上，采用了模塊化的方法，由樁體、電氣模塊、計(jì)量模塊、賬務(wù)管理模塊以及人機(jī)交互模塊五個部分組成。交流充電樁的結(jié)構(gòu)，如圖1-38所示。圖1-38交流充電樁工作原理三、交流充電樁結(jié)構(gòu)圖1.樁體按照安裝使用的方式以及占用空間大小的不同，樁體可以具有落地式以及壁掛式兩種不同的外觀類型。落地式充電樁一般用于安裝在大型的停車場或者路邊停車位等空間較為寬敞的地方，安裝方式為地面式安裝，設(shè)備所占據(jù)的體積和空間都比較大，如圖所示。壁掛式充電樁一般用于在室內(nèi)，或者是周圍有墻壁的地方，例如地下的停車場或者在車庫內(nèi)部，安裝方式為壁掛式安裝，樁體的體積和占據(jù)的空間都比較小，如圖1-39所示。a)落地式充電樁 b) 壁掛式充電樁圖1-39充電樁的樁體結(jié)構(gòu)2.電氣模塊電氣模塊負(fù)責(zé)控制充電樁電能輸出的斷開和導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)生緊急情況時，還能夠及時的斷開電能輸出，保護(hù)充電樁和人員安全。一般在電氣模塊中，使用交流接觸器作為負(fù)責(zé)電源導(dǎo)通或者關(guān)閉的開關(guān)器件。其工作原理如圖1-40所示。圖1-40電氣模塊工作原理交流接觸器內(nèi)部有導(dǎo)線線圈，規(guī)則的纏繞在靜鐵芯上；動鐵芯通過彈簧固定，與動觸片和輔助觸點(diǎn)的觸片聯(lián)動。當(dāng)內(nèi)部的開關(guān)K閉合之后，電路導(dǎo)通，線圈上有電流通過，靜鐵芯便會產(chǎn)生電磁吸力。此時，動鐵芯受到該吸力，并克服彈簧的反作用力，帶動動觸片移動，閉合開關(guān)，導(dǎo)通電源和負(fù)載電路。開關(guān)K斷開后，靜鐵芯上的電磁吸力便會消失，動鐵芯在彈簧的作用力下復(fù)位，同時，與之聯(lián)動的動觸片也與主觸點(diǎn)分開，斷開了電源與負(fù)載的電路。3.計(jì)量模塊計(jì)量模塊用于監(jiān)測交流充電樁實(shí)時的電壓、電流、輸出電能以及輸出功率等數(shù)據(jù)，目前使用較為普遍的是智能電表。智能電表不僅具有普通電表的電量計(jì)量的作用，還可以實(shí)現(xiàn)用戶端控制，并且與控制器進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信。同時，在計(jì)量模塊內(nèi)使用智能電表還可以提高設(shè)備的自動化程度。圖1-41充電樁控制模塊4.賬務(wù)管理模塊賬務(wù)管理模塊根據(jù)當(dāng)前實(shí)時電價和已消耗電量等數(shù)據(jù)計(jì)算本次消費(fèi)金額并收取費(fèi)用、打印賬單。完成賬務(wù)管理任務(wù)需要控制器和嵌入式打印機(jī)共同配合。充電樁采取梯形電價政策，控制器計(jì)算本次的消費(fèi)金額并完成收費(fèi)，打印機(jī)與控制器進(jìn)行通信，控制器將消費(fèi)信息發(fā)送至打印機(jī)，打印本次充電的賬單詳情。5.人機(jī)交互模塊人機(jī)交互模塊主要負(fù)責(zé)與用戶的“溝通”，一般使用觸摸屏作為載體，來實(shí)現(xiàn)這一功能。用戶根據(jù)自身需要進(jìn)行某些功能的選擇，同時充電樁可以實(shí)時的顯示充電過程中的詳細(xì)信息。人機(jī)交互界面是實(shí)現(xiàn)自主充電的關(guān)鍵要素，用戶通過顯示屏上的提示與功能選擇，可以設(shè)定個性化的充電方案，以此滿足不同類型用戶的需求。圖1-42充電樁人機(jī)交互界面充電樁的五個主要模塊在控制器的控制下有序的工作，具有充電過程監(jiān)測、電路保護(hù)監(jiān)測、實(shí)行分時電價、記錄并保存所有的充電狀態(tài)和充電歷史的數(shù)據(jù)等功能。四、交流充電接口充電樁與新能源汽車充電接口對接之后，通過電纜進(jìn)行傳導(dǎo)式的電能傳輸，給車載電池進(jìn)行電能補(bǔ)給。為了保證在充電過程中的人員和設(shè)備安全，同時統(tǒng)一不同廠商生產(chǎn)的充電設(shè)備，交流充電樁需要使用專用的充電接口?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《新能源汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》中的第2部分“交流充電接口”中明確規(guī)定了新能源汽車傳導(dǎo)充電用的交流充電接口的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)要求。該標(biāo)準(zhǔn)對充電對接口的整體設(shè)計(jì)規(guī)則、功能設(shè)計(jì)、形式規(guī)范結(jié)構(gòu)以及參數(shù)和尺寸等都做了詳細(xì)的定義與說明。在交流充電樁這一側(cè)的接口包含有7個觸頭，觸頭的布置方式如圖1-27所示，其電氣參數(shù)值及功能定義如表1-43所示。圖1-43觸頭的布置方式表1-2交流充電接口觸頭的電氣參數(shù)及功能定義在充電設(shè)備端口的對接和斷開過程中，為保障設(shè)備和人員的安全，設(shè)計(jì)了不同觸頭的連接順序。端口對接時，首先需要接通5號觸頭，即保護(hù)接地觸頭，保障設(shè)備與已經(jīng)接地。然后再接通7號觸頭和6號觸頭，即控制導(dǎo)引觸頭和充電連接確認(rèn)觸頭，確認(rèn)對接口連接正常。接口需要斷開時，觸頭的斷開順序與連接過程正好相反。先將控制導(dǎo)引觸頭和充電連接確認(rèn)觸頭斷開連接，然后再斷開保護(hù)地觸頭。具體的線路連接狀況如圖1-44所示。圖1-44線路連接狀況五、控制引導(dǎo)電路充電設(shè)備與車載充電機(jī)的對接口在連接之后，連接的雙方都需要能夠讀取到對接口當(dāng)前連接狀態(tài)的數(shù)據(jù)。控制引導(dǎo)就是充電設(shè)備與新能源汽車之間通信和連接的過程，是確保充電設(shè)備與新能源汽車之間穩(wěn)定連接和安全充電的關(guān)鍵要素。根據(jù)現(xiàn)行國標(biāo)《新能源汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置》中關(guān)于交流充電對接裝置的相關(guān)規(guī)定，充電樁需使用控制引導(dǎo)電路。通過該電路實(shí)時的獲取對接口當(dāng)前的連接狀態(tài)，并計(jì)算額定電流等參數(shù)。控制引導(dǎo)電路原理圖如圖1-45所示。圖1-45控制引導(dǎo)電路原理控制引導(dǎo)電路由充電樁部分、充電插頭部分、車輛插座部分以及新能源汽車部分所組成。在圖2-6中，開關(guān)K表示充電樁內(nèi)部與交流接觸器聯(lián)動的電源開關(guān)。U1和U2為12V的直流電源。電阻R3和R4代表充電插頭和車輛插座中導(dǎo)線和觸頭等的內(nèi)阻。S1代表充電控制裝置中控制充電連接裝置的開關(guān)。S2代表充電插頭和車輛插座之間連接或者斷開的開關(guān)。充電插頭內(nèi)部還設(shè)置有開關(guān)鎖止裝置，開關(guān)S2與其是聯(lián)動的。當(dāng)S2斷開時，開關(guān)鎖止也是打開狀態(tài)；當(dāng)S2閉合后，開關(guān)鎖止同時也閉合，禁止車輛在充電過程中移動。S3是新能源汽車車輛內(nèi)部用于控制裝置的開關(guān)。開關(guān)S1的前邊是PWM波信號產(chǎn)生器。當(dāng)充電插頭與車輛插座相對接后，相當(dāng)于供電電源與車載充電機(jī)連接。此時為確保線路連接正常，需要獲取檢測點(diǎn)2和檢測點(diǎn)4兩處的電壓值。當(dāng)檢測點(diǎn)2和檢測點(diǎn)4的電壓值都為12V時，表明開關(guān)S2沒有閉合，充電插頭和車輛插座之間沒有連接成功，引導(dǎo)電路處于斷開狀態(tài)。當(dāng)兩個檢測點(diǎn)的電壓值都變?yōu)?V時，表明S2已經(jīng)閉合，引導(dǎo)電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，接口已經(jīng)連接成功。當(dāng)充電插頭和車輛插座確認(rèn)連接成功之后，再閉合開關(guān)S1。此時，充電樁會產(chǎn)生PWM波信號，該信號從充電樁一側(cè)傳送到新能源汽車一側(cè)，最終傳送至車載充電機(jī)。充電機(jī)接收該P(yáng)WM信號，并分析計(jì)算供電裝置可以輸出的最大電流和功率。同時車載充電機(jī)進(jìn)行自檢功能，并閉合開關(guān)S3。當(dāng)充電插頭和車輛插座連接成功，且車載電池準(zhǔn)備好充電之后，供電控制裝置控制充電開關(guān)K閉合，然后啟動充電。如果充電完成或者充電過程中連接裝置斷開，則系統(tǒng)立即控制交流接觸器斷開，切斷充電開關(guān)K回路，停止充電，保障人員與設(shè)備的安全。六、充電樁的選址布置1.充電站選址1）充電站的選址應(yīng)結(jié)合城市新能源汽車發(fā)展規(guī)劃統(tǒng)籌考慮，并與配電網(wǎng)現(xiàn)狀和近遠(yuǎn)期規(guī)劃相密切結(jié)合，以充電站對供電可靠性的要求，以及電網(wǎng)對充電站電能質(zhì)量控制的要求。2）充電站應(yīng)便于供電電源的取得，宜接近供電電源端，并便于供電電源線路的進(jìn)出。3）公共充電站應(yīng)選擇在進(jìn)出車便利的場所。宜選擇在城市次干道路旁，不宜選擇在支路和交叉道路路口附近。充電站進(jìn)出口宜與城市次干道路相連。4）當(dāng)電動電力工程搶修車、電動供電營銷車數(shù)量較多時，宜設(shè)置專用充電站，專用充電站宜設(shè)置在供電部門維修基地等附近。5）新建充電站應(yīng)充分利用臨近的道路、交通、給排水、消防等市政公用設(shè)施。6）充電站應(yīng)滿足環(huán)境保護(hù)和消防安全的要求，與其他建筑物、構(gòu)筑物之間的防火間距應(yīng)滿足GB50229-2006《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的有關(guān)要求。7）充電站不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境場所的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸危險的建筑物毗鄰時，應(yīng)滿足GB50058《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境場所電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。8）充電站不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所，不宜設(shè)在多塵、水霧或有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。9）充電站不應(yīng)設(shè)在浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，安裝電氣設(shè)備的功能用房不應(yīng)與上述場所貼鄰。10）充電站不應(yīng)設(shè)在室外地勢低洼、易積水的場所和易發(fā)生次生災(zāi)害的地點(diǎn)。充電站宜預(yù)留一定的備用場地。2.充電站布置（1）總體布置1）充電站的總體布置應(yīng)滿足便于新能源汽車的出入及停放，保障站內(nèi)人員和設(shè)施的安全。2）充電區(qū)的入口和出口至少應(yīng)有兩條車道與站外道路連接，充電站應(yīng)設(shè)置緩沖距離或緩沖地帶，附設(shè)新能源汽車等候充電的停車道，便于新能源汽車進(jìn)出。3）充電區(qū)單車道寬度不應(yīng)小于3.5m，雙車道寬度不應(yīng)小于6m。轉(zhuǎn)彎半徑按照新能源汽車類型確定，且不宜小于9m；道路坡度不應(yīng)大于6%，且坡向站外。4）充電機(jī)應(yīng)靠近充電區(qū)設(shè)置，新能源汽車在停車位充電時不應(yīng)妨礙站內(nèi)其他車輛的充電與通行。5）充電區(qū)應(yīng)考慮安裝防雨、雪的設(shè)施，以保護(hù)站內(nèi)充電設(shè)施、方便進(jìn)站充電的新能源汽車駕乘人員。（2）電氣布置1）充電站電氣設(shè)備的布置應(yīng)遵循安全、可靠、適用的原則，并便于安裝、操作、搬運(yùn)、檢修、調(diào)試。電氣設(shè)備的布置應(yīng)符合GB50053《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。2）高壓開關(guān)柜、變壓器、低壓開關(guān)柜、充電機(jī)、監(jiān)控裝置等，宜安裝在各自的功能房間，且宜設(shè)在建筑物的首層，便于運(yùn)輸和安裝。3）低壓開關(guān)柜與充電機(jī)之間、充電機(jī)與充電區(qū)停車位之間應(yīng)盡量靠近。4）當(dāng)受到建設(shè)場地限制時，低壓開關(guān)柜與充電機(jī)可安裝在同一房間。或變壓器與低壓開關(guān)柜設(shè)置在同一房間，變壓器應(yīng)選用干式，且外殼防護(hù)等級不低于IP20。5）當(dāng)受到建設(shè)場地限制時，變配電設(shè)施與充電機(jī)可設(shè)置在戶外組合式成套配電站中，其基礎(chǔ)應(yīng)適當(dāng)抬高，以利于通風(fēng)和防水。6）變壓器室不宜與監(jiān)控室貼鄰布置或位于正下方，不能滿足時應(yīng)采取防止電磁干擾措施。3.充電站安全防護(hù)（1）消防及安全充電站的建（構(gòu)）筑物構(gòu)件燃燒性能、耐火極限、站內(nèi)建（構(gòu)）筑物與站外民用建（構(gòu)）筑物及各類廠房、庫房、堆場、儲罐之間的防火間距應(yīng)滿足GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。充電站電力設(shè)備的消防安全要求應(yīng)滿足DL5027《電力設(shè)備典型消防規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。二級電力用戶的充電站宜設(shè)置火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，并應(yīng)滿足GB50016-2006《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。充電站應(yīng)設(shè)置滅火劑，滅火劑的選用應(yīng)能提高滅火的有效性、降低對設(shè)備和人員的影響。充電站內(nèi)應(yīng)設(shè)置消防砂坑（庫），消防用砂應(yīng)保持充足和干燥。電纜在室外進(jìn)入建筑物內(nèi)的入口處，以及電纜在穿越各房間隔墻、樓板的孔洞在線路敷設(shè)完畢后，應(yīng)采用防火封堵材料進(jìn)行封堵。充電站防治白蟻的措施應(yīng)按照國家及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。圖1-46充電站消防標(biāo)識（2）噪聲限值充電站的噪聲限值不應(yīng)超過GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。（3）標(biāo)志標(biāo)識充電站內(nèi)的各類設(shè)備、設(shè)施及場所應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識。充電樁應(yīng)進(jìn)行標(biāo)識。所有標(biāo)識的顏色代碼、尺寸、內(nèi)容等應(yīng)符合Q/CSG10001-2004《變電站安鍵環(huán)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求。圖1-47標(biāo)識樣例七、實(shí)施步驟根據(jù)任務(wù)要求，每六人一組，每組選出一名組長，組長對小組成員進(jìn)行任務(wù)分配。以小組為單位，根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的充電樁的配置，對完成以下相關(guān)的操作：1.典型純電動汽車交流充電樁的安裝與調(diào)試1.安裝前準(zhǔn)備1）充電樁施工圖紙的學(xué)習(xí)、核查；2）交底培訓(xùn)：安全交底、施工注意事項(xiàng)交底；3）安裝電工、焊工、起重吊裝工和電氣調(diào)試人員等，按有關(guān)要求持證上崗；4）施工現(xiàn)場的準(zhǔn)備：臨時用電、作業(yè)現(xiàn)場、作業(yè)工具等的準(zhǔn)備；5）施工方案的制作：施工平面圖、施工內(nèi)容、施工要求、施工小組建設(shè)、施工進(jìn)度表、完工驗(yàn)收等。2.線管敷設(shè)工藝線管敷設(shè)工藝流程：明管敷設(shè)→支吊架加工→固定點(diǎn)位置測定→支吊架固定→管路敷設(shè)與連接→地線連接。(1)支吊架加工支吊架有一字型、L型和門型。一字型、L型支架可用槽鋼、角鋼制作，門型吊架可用槽鋼、角鋼、C型鋼制作，載荷輕的橋架，其門型吊架的吊桿可用圓鋼制作。支吊架的表面防腐與橋架一致，加工應(yīng)平直，無明顯扭曲。(2)支吊架位置測量及固定電纜管道支架、托盤等的層間距離，應(yīng)滿足載荷要求，同時應(yīng)能方便的敷設(shè)電纜及其固定安置接頭。吊裝線槽的吊桿直徑，不應(yīng)小于6mm。焊在預(yù)埋件和允許焊接的鋼結(jié)構(gòu)上的支吊架，焊接不少于兩個邊，必須牢固，焊接處應(yīng)及時除去焊渣，補(bǔ)漆。(3)明敷不宜敷設(shè)在熱力管道、熱力設(shè)備、高壓線路的上部，電纜與管道之間無隔板防護(hù)時，凈距應(yīng)滿足以下要求。管道穿過不同區(qū)域之間的墻、板孔洞處，應(yīng)采用非燃性材料嚴(yán)密堵塞。管道水平敷設(shè)時距離地面的高度一般不低于2.5m，垂直敷設(shè)時距離地面1.8m以下部分應(yīng)采取保護(hù)接地措施。(4)暗敷線管至地下構(gòu)筑物基礎(chǔ)，不得小于300mm。線管表面至地面深度，不得小于700mm，當(dāng)位于行車道下時，不宜小于1000mm；電纜管應(yīng)有不小于0.1%的排水坡度。暗配的導(dǎo)管，埋設(shè)深度與建筑物、構(gòu)筑物表面的距離不應(yīng)小于15mm。電纜在屋內(nèi)埋地穿管敷設(shè)或電纜穿墻、樓板穿管時，穿管內(nèi)徑不應(yīng)小于電纜外徑的1.5倍。(5)接地接地線多采用扁鋼、圓鋼、銅桿等，當(dāng)無規(guī)定時，接地體頂面埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.6m，利用線管做接地線時，應(yīng)先焊好接地線，有螺紋的管接頭處，應(yīng)用跳線焊接，金屬電纜橋架及其支吊架全長不小于兩處與接地（PE）或接零（PEN）干線相連接，非鍍鋅橋架間連接板的兩端跨接銅芯接地線，接地線最小允許截面積不小于4mm2，鍍鋅橋架間連接板的兩端不跨接銅芯接地線，但連接板兩端不少于兩個有防松螺帽或防松墊圈的連接固定螺栓。3.設(shè)備安裝設(shè)備安裝工藝流程：基礎(chǔ)制作→充電樁搬運(yùn)→充電樁固定安裝(1)基座制作基礎(chǔ)采用水泥一次澆筑成型，要求基礎(chǔ)的每一個面平整無麻面。預(yù)埋泄水管，坡度為2%，泄水管內(nèi)側(cè)加設(shè)防鼠網(wǎng)；預(yù)埋接地件和預(yù)留進(jìn)出線孔。在滿足地基穩(wěn)定和變形要求的前提下，當(dāng)上層地基的承載力大于下層土?xí)r，宜利用上層土作持力層。除巖石地基外，基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。(2)配電箱（柜）、充電樁搬運(yùn)清掃道路，排除障礙物，保證道路平整暢通。吊裝時，應(yīng)使用設(shè)備自設(shè)吊環(huán)，無吊環(huán)時應(yīng)吊掛四角主要承力處。運(yùn)輸時充電樁應(yīng)保持水平，禁止傾斜或倒放(3)配電箱（柜）、充電樁安裝配電箱（柜）的安裝分立地安裝和掛墻、嵌墻安裝，根據(jù)設(shè)備尺寸進(jìn)行放線定位，安裝要牢固，安裝過程中要注意設(shè)備的外觀、漆層無損傷，不能損傷設(shè)備的元器件和線路，保證設(shè)備的整潔干凈。設(shè)備內(nèi)部的電線接線壓接牢固、可靠，二次線接線正確牢固，導(dǎo)線與端子排連接緊密，標(biāo)示要清晰、齊全。充電樁安裝：充電樁定位，按充電樁外形尺寸進(jìn)行測量放線定位，把充電樁牢固的安裝在做好的基礎(chǔ)上，垂直允許偏差為0.15%。充電樁內(nèi)要保持配線的整齊，回路編號齊全，以及標(biāo)示正確。要注意充電樁安裝地點(diǎn)不得有爆炸危險介質(zhì)，周圍介質(zhì)不含有腐蝕金屬的破壞絕緣的有害氣體及電介質(zhì)軟件界面。充電樁安裝上要做到豎直方向上要垂直，水平方向上要平整。4.電線電纜敷設(shè)電纜敷設(shè)工藝流程：電纜敷設(shè)→電纜絕緣測試→掛標(biāo)牌（1）電纜敷設(shè)電纜在墻體上敷設(shè)時，要注意整齊美觀，不得影響建筑物的整體外觀，保護(hù)管固定點(diǎn)間距不得大于1.5m，改變方向時增加保護(hù)管固定點(diǎn)間距。電纜敷設(shè)完畢后，應(yīng)及時清除雜物，蓋好蓋板。必要時，尚應(yīng)將蓋板縫隙密封。（2）電纜絕緣測試使用1000V絕緣電阻表，絕緣阻值不小于10MΩ。（3）掛標(biāo)牌電纜標(biāo)牌應(yīng)掛在醒目的地方，標(biāo)牌上應(yīng)標(biāo)識電纜型號規(guī)格、大小、電纜來處。5.回路接通電纜終端與接頭的制作，應(yīng)嚴(yán)格遵守制作工藝規(guī)程，三芯電力電纜在電纜接頭處，其電纜鎧裝、金屬屏蔽層應(yīng)各自有良好的電氣連接并相互絕緣；在電纜的終頭處，電纜鎧裝、金屬屏蔽層應(yīng)用接地線分別引出，并應(yīng)接地良好。6.充電樁調(diào)試（1）依照電氣圖接線包括交流進(jìn)線、通信線、充電柜與終端之間的連線。（2）上電上電前先檢查接線是否正常，是否出現(xiàn)短路。檢查終端接線是否正確，確認(rèn)接線正確后，就可以上電。（3）上電后檢查柜內(nèi)元器件運(yùn)行是否正常，監(jiān)控器參數(shù)設(shè)置是否正確，監(jiān)控器是否有故障。元器件有故障則更換，監(jiān)控器出現(xiàn)故障則根據(jù)故障原因逐一排除，直到元器件和監(jiān)控器運(yùn)行正常。有些還需要升級程序。（4）充電實(shí)驗(yàn)各個元器件運(yùn)行正常，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)正常，沒有其他故障，就可以進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)。充電時檢查充電機(jī)是否按照BMS需求的電壓電流進(jìn)行充電以及電表的計(jì)量功能。（5）完成交付充電以上的工作完成，調(diào)試設(shè)備完好后，就可以為客戶進(jìn)行新能源汽車充電了。2.典型混合動力汽車充電樁的安裝與調(diào)試混合動力汽車充電樁的安裝與調(diào)試過程與純電動汽車充電樁安裝與調(diào)試過程大體一致，按照純電動汽車充電樁安裝與調(diào)試步驟，完成即可?！救啃〗Y(jié)與評價1）充電樁的安裝與調(diào)試工作包括安裝前準(zhǔn)備、設(shè)備安裝、電線電纜敷設(shè)、回路接通、充電樁調(diào)試等幾個步驟。2）線管敷設(shè)工藝流程：明管敷設(shè)→支吊架加工→固定點(diǎn)位置測定→支吊架固定→管路敷設(shè)與連接→地線連接。3）設(shè)備安裝工藝流程：基礎(chǔ)制作→充電樁搬運(yùn)→充電樁固定安裝?！舅摹孔鳂I(yè)布置1.簡述充電樁的充電步驟。2.簡述充電樁的技術(shù)要求和基本參數(shù)。3.簡述充電樁的安裝與調(diào)試步驟。展示一段實(shí)車故障案例的視頻出示并分析本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)對充電電源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢講解交流充電樁工作原理理論講解講解、分析講解、分析講解、圖片資料例舉引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解引導(dǎo)觀看圖片、視頻資源，并進(jìn)行講解教師引導(dǎo)總結(jié)小結(jié)、評價聽講、思考聽講、思考聽講、思考聽講、思考

聽講、思考聽講、思考觀看案例、思考聽講、思考觀看、思考學(xué)生評價并小結(jié)培養(yǎng)對本節(jié)課內(nèi)容學(xué)習(xí)興趣目標(biāo)導(dǎo)向?qū)Τ潆婋娫吹陌l(fā)展現(xiàn)狀和趨勢有總體認(rèn)知理解交流充電樁工作原理了解交流充電樁結(jié)構(gòu)圖掌握交流充電接口直觀認(rèn)識控制引導(dǎo)電路了解充電樁的選址布置實(shí)施步驟鞏固本節(jié)課內(nèi)容，分享成果，培養(yǎng)表達(dá)能力教后記（教學(xué)反思）

《新能源汽車充電系統(tǒng)檢修》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號4授課課型授課課時課時授課章節(jié)名稱任務(wù)一車載充電機(jī)的檢修教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.掌握車載充電機(jī)的構(gòu)造和功能；2.掌握車載充電機(jī)的技術(shù)要求。技能目標(biāo)1.能理解車載充電機(jī)的工作過程；2.能掌握車載充電機(jī)的檢修流程。情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)車載充電機(jī)的工作過程教學(xué)難點(diǎn)車載充電機(jī)的檢修流程教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計(jì)任務(wù)一車載充電機(jī)的檢修[知識學(xué)習(xí)]1.電動汽車電源系統(tǒng)概述2.動力蓄電池的功用3.動力蓄電池的組成4.電力分配單元5.整車高壓線束分布[技能訓(xùn)練]1.典型純電動汽車車載充電機(jī)的檢修教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：一輛比亞迪E5轎車在充電過程中，出現(xiàn)動力蓄電池繼電器正常閉合，但充電機(jī)無輸出電流的情況?，F(xiàn)需要找出原因，完成對這輛比亞迪E5充電的任務(wù)。【二】新授任務(wù)一車載充電機(jī)的檢修[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識目標(biāo)1.掌握車載充電機(jī)的構(gòu)造和功能；2.掌握車載充電機(jī)的技術(shù)要求。能力目標(biāo)1.能理解車載充電機(jī)的工作過程；2.能掌握車載充電機(jī)的檢修流程。[知識學(xué)習(xí)]一、車載充電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過對車載充電機(jī)的工作性能進(jìn)行分析，目前普遍采取的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有AC-DC和AC-DC-DC兩種變換結(jié)構(gòu)。1.AC-DC變換結(jié)構(gòu)如圖2-15為AC-DC變換結(jié)構(gòu)框圖，其將電網(wǎng)中的交流電經(jīng)過整流、濾波、降壓后生成滿足負(fù)載充電要求的高紋波直流電，對蓄電池?fù)p耗較大。但是，按照輸入電壓與輸出電壓的連接方式進(jìn)行分類，其有隔離、非隔離型兩種。由于非隔離型中AC-DC沒有電氣隔離，考慮到使用者的人身安全，在實(shí)際運(yùn)用中很少被采納；隔離型AC-DC變換器是在非隔離型AC-DC的基礎(chǔ)上添加了隔離變壓器，從而實(shí)現(xiàn)輸入電壓與輸出電壓之間的隔離，并且可以通過調(diào)節(jié)變壓器變比來得到負(fù)載所需要的充電電壓。通過對現(xiàn)有AC-DC隔離型變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行歸納，大概有5種。但由于其不能滿足充電機(jī)寬輸出電壓的特點(diǎn)，而且很難達(dá)到高功率因數(shù)，輸入電流諧波小、整機(jī)效率高等要求，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)中幾乎不被考慮。如圖2-15所示為AC-DC變換結(jié)構(gòu)框圖。圖2-15AC-DC變換結(jié)構(gòu)2.AC-DC-DC變換結(jié)構(gòu)如圖2-16所示為AC-DC-DC變換結(jié)構(gòu)框圖，其由AC-DC和DC-DC兩部分組成，其先將輸入的電網(wǎng)交流電經(jīng)整流、濾波、升壓后生成穩(wěn)定的直流高電壓，在通過隔離型移相全橋逆變后經(jīng)整流、濾波生成滿足蓄電池組充電曲線的高精度低紋波直流電。前級AC-DC模塊采用Boost型APFC（ActivePowerFactorCorrection，APFC）有源功率因數(shù)校正電路，實(shí)現(xiàn)輸入電流跟蹤輸入電壓，提高功率因數(shù)PF（PowerFactor，PF）和降低輸入電流中的諧波含量THD（TotalHarmonicDistortion，THD）對電網(wǎng)的影響，并為后級電路提供穩(wěn)定的高壓直流電；后級DC-DC模塊采用隔離式移相全橋ZVS-PWM（ZeroVoltageSwitch，ZVS）逆變電路，為蓄電池組提供一個寬輸出電壓范圍、低紋波的高質(zhì)量直流電。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選取在以后章節(jié)會詳細(xì)述說，在這里不在重復(fù)述說。因此，本文采用了AC-DC-DC的二級變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案來實(shí)現(xiàn)對車載充電機(jī)的設(shè)計(jì)。如圖2-16所示為AC-DC-DC變換結(jié)構(gòu)框圖。圖2-16兩級變換結(jié)構(gòu)框圖二、充電機(jī)充電技術(shù)通過對目前充電機(jī)采用的充電技術(shù)進(jìn)行研究和調(diào)研知，其大致可以分為常規(guī)充電和快速充電兩大類，其中常規(guī)充電包括恒流、恒壓和恒流恒壓三種，快速充電包括脈沖式、變電流間隙和變電壓間隙三種，其它的如感應(yīng)式充電、無線電磁波充電等都是基于此技術(shù)而演變過來，并且由于它們充電效率很低，在此不再述說。1.恒流充電其充電原理為在不同的充電時間段內(nèi)通過不斷的改變蓄電池組兩端所需的的電壓數(shù)值，來實(shí)現(xiàn)充電電流恒定不變的目的。由于蓄電池組在不同的充電時間段內(nèi)所需要的充電電流不同，如果保持恒定電流對其進(jìn)行充電，則在充電后期將嚴(yán)重影響其的使用壽命。如圖2-17所示。圖2-17恒流充電2.恒壓充電法其充電原理為保持充電過程中蓄電池組兩端充電電壓恒定不變的情況下，蓄電池中的充電電流將隨著其所需充電容量減小而減小。然而，由于蓄電池組在充電初期，其內(nèi)阻阻值比較小，通過電流計(jì)算公式很容易知其初期充電電流大到完全可以損壞蓄電池組，這對蓄電池組來說是十分致命的，將對使用壽命造成不可忽視的影響。如圖2-18所示。圖2-18恒壓充電法3.兩階段充電法其工作原理為在充電初期的時候，為了節(jié)省充電時間采用恒定不變的電流和限制電壓最大值來實(shí)現(xiàn)對蓄電池進(jìn)行快速充電，當(dāng)其兩端電壓達(dá)到預(yù)先指定值后，再采用恒定不變的電壓和限制充電電流值的大小對其進(jìn)行充電。由于其綜合考慮了恒壓、恒流充電的優(yōu)缺點(diǎn)，不僅縮短了蓄電池組的充電時間，而且十分有利于動力蓄電池的維護(hù)和保養(yǎng)，以延長其使用壽命。如圖2-19所示。圖2-19兩階段充電法三、比亞迪E5充電系統(tǒng)1.慢充系統(tǒng)組成慢充系統(tǒng)主要由慢充樁-充電線、慢充口、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池等組成。車載充電機(jī)。如圖2-20所示。圖2-20車載充電機(jī)2.充電流程目前，比亞迪E5新能源車輛的慢充口大多數(shù)在傳統(tǒng)汽車的加油口位置，用于連接慢充樁-充電線。當(dāng)充電口蓋板打開時，儀表充電指示燈應(yīng)常亮，當(dāng)關(guān)閉充電口蓋板時儀表充電指示燈應(yīng)熄滅。如果充電口蓋板出現(xiàn)問題，車輛無法正常啟動。如圖2-所示。連接慢充口與車載充電機(jī)之間的線束。其作用為將慢充樁輸入的220V交流電輸送到車載充電機(jī)。慢充線束的一端接車載充電機(jī)，另一端為慢充口。慢充線束如圖2-21所示。圖2-21慢充線束3.慢充接口比亞迪E5新能源汽車的慢充口如圖2-22所示。其中，CP表示慢充控制確認(rèn)線；CC表示慢充連接確認(rèn)線；N接口表示交流電源；L接口表示交流電源；PE端表示車身搭鐵。圖2-22慢充口車載充電機(jī)的作用是將輸入的220V交流電轉(zhuǎn)換為動力蓄電池所需的290-410V高壓直流電，實(shí)現(xiàn)電池電量的補(bǔ)給，工作過程中需要協(xié)調(diào)充電樁、BMS等部件。4.車載充電機(jī)低壓控制端比亞迪E5新能源汽車的車載充電機(jī)低壓控制端如圖2-23所示。。其中，1腳：新能源CANL；2腳：新能源CAN_GND；5腳：高低壓互鎖信號，接空調(diào)壓縮機(jī)控制器T6k/3針腳；8腳：蓄電池負(fù)極GND；9腳：新能源CANH；11腳：CC信號輸出，接VCUT121/36針腳；13腳：高低壓互鎖信號，接高壓控制盒T12/11針腳；15腳：12V慢充喚醒信號；16腳：12V常電，經(jīng)由FB02保險絲供電；其他腳：空圖2-23車載充電機(jī)低壓控制端針腳圖5.指示燈比亞迪E5新能源汽車慢充系統(tǒng)幾種指示燈的含義。POWER燈：電源指示燈，當(dāng)接通交流電后該指示燈亮。RUN燈：充電指示燈，當(dāng)充電機(jī)接通電池進(jìn)入充電狀態(tài)后該指示燈亮。FAULT燈：報(bào)警指示燈，當(dāng)充電機(jī)內(nèi)部有故障時該指示燈亮。6.慢充系統(tǒng)常見故障排除（1）常見故障1）充電樁顯示車輛未連接。主要原因有：充電槍安裝不到位；車輛與充電樁兩端槍反接。2）動力蓄電池繼電器未閉合。主要原因有：連接器是否正常連接；車載充電機(jī)輸出喚醒是否正常。3）動力蓄電池繼電器正常閉合，但充電機(jī)無輸出電流。主要原因有：車端充電槍是否連接到位；高壓保險是否熔斷；高壓連接器及線纜是否正確連接。（2）故障排除思路1）線路連接情況。檢查充電樁-充電線、慢充口、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池之間的線路連接是否良好。2）檢查低壓供電及喚醒信號是否正常。檢查車載充電機(jī)指示燈狀態(tài)，如三個燈都不亮，表示沒有電源輸入，分別檢查線路保險、充電線、慢充口、慢充線束是否正常，若正常，更換車載充電機(jī)；檢查車載充電機(jī)的12V電源及慢充喚醒信號是否正常，高壓控制盒內(nèi)的車載充電機(jī)熔斷器是否損壞，動力蓄電池12V喚醒信號是否正常，整車控制器、動力蓄電池等部件的新能源CAN線是否正常；動力蓄電池低壓控制端搭鐵及VCU控制搭鐵是否正常。3）檢查高壓電路是否正常如果低壓電路正常，充電仍無法完成，逐步檢查充電線、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池之間的高壓電是否正常，是線束故障還是部件故障。4）使用故障診斷儀檢查。使用故障診斷儀分別檢查動力蓄電池及車載充電機(jī)的工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出故障所在。（3）“車載充電機(jī)與充電樁連接故障”的排除1）檢查慢充樁與慢充口連接是否良好。檢查車載充電機(jī)，發(fā)現(xiàn)三個指示燈都不亮。分別測量充電線樁端充電槍的N、L、PE、CP、CC腳和車輛端的N、L、PE、CP、PE腳是否導(dǎo)通，不導(dǎo)通，則修復(fù)或更換充電線總成；測量充電線車輛端充電槍的CC腳和PE腳的阻值，16A充電線阻值應(yīng)為680±3%Ω，32A充電線阻值應(yīng)為220±3%Ω，若阻值與標(biāo)準(zhǔn)值不符，則修復(fù)或更換充電線總成。2）檢查慢充口與車載充電機(jī)連接是否良好。排除充電樁-充電線問題后，啟動充電，車載充電機(jī)指示燈仍舊都不亮的，檢查慢充線束及車載充電機(jī)。檢查插件端子無燒蝕、虛接現(xiàn)象；分別測量充電口L、N、PE、CC、CP腳與充電線束充電機(jī)插件1、3、5、6腳是否導(dǎo)通，不導(dǎo)通，則修復(fù)或更換慢充線速總成；慢充線束檢查完畢，恢復(fù)好進(jìn)行充電測試，如果車載充電機(jī)的指示燈還都不亮，則更換車載充電機(jī)。該車更換車載充電機(jī)后，充電正常，故障排除。四、實(shí)施步驟根據(jù)任務(wù)要求，每六人一組，每組選出一名組長，組長對小組成員進(jìn)行任務(wù)分配。以小組為單位，根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的車載充電機(jī)配置，對完成以下相關(guān)的操作：（1）典型純電動汽車車載充電機(jī)的檢修1）線路連接情況。檢查充電樁-充電線、慢充口、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池之間的線路連接是否良好。2）檢查低壓供電及喚醒信號是否正常。檢查車載充電機(jī)指示燈狀態(tài)，如三個燈都不亮，表示沒有電源輸入，分別檢查線路保險、充電線、慢充口、慢充線束是否正常，若正常，更換車載充電機(jī)；檢查車載充電機(jī)的12V電源及慢充喚醒信號是否正常，高壓控制盒內(nèi)的車載充電機(jī)熔斷器是否損壞，動力蓄電池12V喚醒信號是否正常，整車控制器、動力蓄電池等部件的新能源CAN線是否正常；動力蓄電池低壓控制端搭鐵及VCU控制搭鐵是否正常。3）檢查高壓電路是否正常如果低壓電路正常，充電仍無法完成，逐步檢查充電線、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池之間的高壓電是否正常，是線束故障還是部件故障。4）使用故障診斷儀檢查。使用故障診斷儀分別檢查動力蓄電池及車載充電機(jī)的工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出故障所在。（2）典型混合動力汽車車載充電機(jī)的檢修混合動力汽車車載充電機(jī)的檢修過程與純電動汽車車載充電機(jī)檢修大體一致，按照純電動汽車上述步驟完成即可?！救啃〗Y(jié)與評價1）慢充系統(tǒng)主要由慢充樁-充電線、慢充口、慢充線束、車載充電機(jī)、高壓控制盒、動力蓄電池等組成。2）車載充電機(jī)的作用是將輸入的220V交流電轉(zhuǎn)換為動力蓄電池所需的290-410V高壓直流電，實(shí)現(xiàn)電池電量的補(bǔ)給，工作過程中需要協(xié)調(diào)充電樁、BMS等部件。3）POWER燈：電源指示燈，當(dāng)接通交流電后該指示燈亮。RUN燈：充電指示燈，當(dāng)充電機(jī)接通電池進(jìn)入充電狀態(tài)后該指示燈亮。FAULT燈：報(bào)警指示燈，當(dāng)充電機(jī)內(nèi)部有故障時該指示燈亮?！舅摹孔鳂I(yè)布置1.簡述車載充電機(jī)的工作過程。2.簡述車載充電機(jī)的技術(shù)要求。3.簡述車載充電機(jī)的檢修流程。展示一段實(shí)車故障案例的視頻出示并分析本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)對車載充電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)講解充電機(jī)充電技術(shù)講解講解、分析講解、分析教師引導(dǎo)總結(jié)小結(jié)、評價聽講、思考聽講、思考聽講、思考聽講、思考

聽講、思考聽講、思考、實(shí)操學(xué)生評價并小結(jié)培養(yǎng)對本節(jié)課內(nèi)容學(xué)習(xí)興趣目標(biāo)導(dǎo)向?qū)囕d充電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總體認(rèn)知理解充電機(jī)充電技術(shù)了解比亞迪E5充電系統(tǒng)掌握典型純電動汽車車載充電機(jī)的檢修鞏固本節(jié)課內(nèi)容，分享成果，培養(yǎng)表達(dá)能力教后記（教學(xué)反思）

《新能源汽車充電系統(tǒng)檢修》教案授課班級班級人數(shù)授課教師課題序號3授課課型授課課時課時授課章節(jié)名稱任務(wù)一車載充電機(jī)的認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.掌握車載充電機(jī)的構(gòu)造和功能；2.掌握車載充電機(jī)的技術(shù)要求。技能目標(biāo)1.能理解車載充電機(jī)的工作過程；2.能掌握車載充電機(jī)的技術(shù)規(guī)范。情感目標(biāo)1.培養(yǎng)勤于思考、舉一反三的學(xué)習(xí)習(xí)慣；2.培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)重點(diǎn)車載充電機(jī)的構(gòu)造和功能教學(xué)難點(diǎn)車載充電機(jī)的技術(shù)要求教學(xué)方法講授法、自主學(xué)習(xí)法、探究法、小組討論法教學(xué)資源教材、網(wǎng)絡(luò)資源、教學(xué)視頻、相關(guān)PPT，多媒體教室板書設(shè)計(jì)任務(wù)一車載充電機(jī)的認(rèn)知[知識學(xué)習(xí)]1.車載充電機(jī)的概述2.車載充電機(jī)的工作原理3.車載充電機(jī)的技術(shù)要求[技能訓(xùn)練]1.典型純電動汽車車載充電機(jī)的特點(diǎn)與組成認(rèn)知教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟教師活動學(xué)生活動教學(xué)目標(biāo)【一】導(dǎo)入新章節(jié)案例導(dǎo)入：一輛比亞迪E5轎車在充電過程中，出現(xiàn)動力蓄電池繼電器正常閉合，但充電機(jī)無輸出電流的情況?，F(xiàn)需要找出原因，完成對這輛比亞迪E5充電的任務(wù)。【二】新授任務(wù)一車載充電機(jī)的認(rèn)知[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知識目標(biāo)1.掌握車載充電機(jī)的構(gòu)造和功能；2.掌握車載充電機(jī)的技術(shù)要求。能力目標(biāo)1.能理解車載充電機(jī)的工作過程；2.能掌握車載充電機(jī)的技術(shù)規(guī)范。[知識學(xué)習(xí)]一、車載充電機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)車載充電機(jī)廠商多達(dá)50多家，大部分廠家研發(fā)能力較弱，缺乏核心專利和高端研發(fā)人才，研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入較少，產(chǎn)品主要面向國內(nèi)。目前，市場上的乘用車和專用車車載充電機(jī)功率主要包括3.3kw和6.6kw，效率集中在93%-95%之間，冷卻方式主要包括風(fēng)冷和水冷。客車領(lǐng)域采用“交流快充方式”的40kw,80kw大功率車載充電機(jī)。國內(nèi)部分車載充電機(jī)企業(yè)已進(jìn)入國外整車企業(yè)供應(yīng)鏈。德潤電子通過控股意大利公司MetaSystemS.p.A.進(jìn)入標(biāo)致雪鐵龍供應(yīng)鏈，被指定為標(biāo)致雪鐵龍新一代純電動及混合動力車型平臺“車載充電機(jī)”項(xiàng)目全球供應(yīng)商，車載充電機(jī)采用液體冷卻，并采用IMSPCB(特殊預(yù)浸材料PC）、BottomEntry(底部插針過孔技為等專有設(shè)計(jì)方案，極大提高了大功率器件的散熱效果及效率，充電效率超過95%，產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)符合AUTOSAR及IS026262)。圖2-1車載充電機(jī)熱管理方式隨著新能源汽車動力蓄電池的容量增大，若要在6-8小時的慢速充電時問內(nèi)為純電動汽車充滿電，就需要配置功率更大的車載充電，對兼容不同類型的交流充電樁要求越。在純電動、插電式、增程式乘用車型中存在電機(jī)控制器、DC/DC變換器、車載充電機(jī)和高壓接線盒等，將各部件在整車中合理集成布置擁有多種方式。電機(jī)控制器與DC/DC變換器集成，電機(jī)控制器與車載充電機(jī)集成是功能集成的一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由電機(jī)控制器廠商主導(dǎo)。DC/DC變換器與車載充電機(jī)集成是功能集成的另一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由車載電源廠商主導(dǎo)。電機(jī)控制器、DC/DC變換器、車載充電機(jī)集成是功能集成較為復(fù)雜的一種形式，產(chǎn)品研發(fā)過程往往由整車企業(yè)主導(dǎo)，但在全球范圍內(nèi)成功案例很少。目前車載充電機(jī)主要作為獨(dú)立器件供應(yīng)新能源汽車，部分車載充電機(jī)企業(yè)開始供應(yīng)集成化產(chǎn)品。圖2-2車載充電機(jī)功能集成化車載充電機(jī)技術(shù)發(fā)展為新能源汽車的普及起到了推動作用，車載充電機(jī)對充電功率、充電效率、重量、體積、成本以及可靠性要求較高。為實(shí)現(xiàn)車載充電機(jī)的智能化、小型化、輕量化、高效率化，相關(guān)的研究與開發(fā)工作取得了長足的發(fā)展，研究方向主要集中在智能化充電、電池充放電安全管理、提高車載充電機(jī)效率和功率密度、實(shí)現(xiàn)車載充電機(jī)的小型化等方而。如圖2-3所示。圖2-3比亞迪車載充電機(jī)二、車載充電機(jī)概述1.定義車載充電機(jī)是指固定安裝在新能源汽車上的充電機(jī)，具有為新能源汽車動力蓄電池，安全、自動充滿電的能力，充電機(jī)依據(jù)蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動作，完成充電過程。車載充電機(jī)車載充電機(jī)安裝在新能源汽車?yán)锩?，能在包括停車場、車庫、家庭住宅等能提供電源地方的給新能源汽車充電，大大減少了新能源汽車對充電基礎(chǔ)設(shè)施的依賴。車載充電機(jī)可實(shí)現(xiàn)高效率、便捷的充電方式并保護(hù)電池，基本己成為小型化的純電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。新能源汽車車載充電機(jī)采用高頻開關(guān)電源技術(shù)，主要功能是將交流220V市電轉(zhuǎn)換為高壓直流電給動力蓄電池進(jìn)行充電，保證車輛正常行駛。同時車載充電機(jī)提供相應(yīng)的保護(hù)功能，包括過壓、欠壓、過流、欠流等多種保護(hù)措施，當(dāng)充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常會及時切斷供電。2.內(nèi)部構(gòu)造車載充電機(jī)內(nèi)部可分為3部分，主電路、控制電路、線束及標(biāo)準(zhǔn)件。主電路：前端將交流電轉(zhuǎn)換為恒定電壓的直流電，主要是全橋電路+PFC電路。后端為DC/DC變換器，將前端轉(zhuǎn)出的直流高壓電變換為合適的電壓及電流供給動力蓄電池。控制電路作用：控制MOS管的開關(guān)，與BMS之間通信，監(jiān)測充電機(jī)狀態(tài)，與充電樁握手等功能。線束及標(biāo)準(zhǔn)件：用于主電路及控制電路的連接，固定元器件及電路板。圖2-4車載充電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.特點(diǎn)根據(jù)電池特性設(shè)計(jì)充電的曲線，可以延長電池的壽命；使用方便，維護(hù)簡單，單獨(dú)對BMS進(jìn)行供電，由BMS控制智能充電，無需人工職守；保護(hù)功能齊全，適用范圍廣，具有過壓，欠壓，過流，過熱，輸出短路、反接等保護(hù)功能；整機(jī)溫度保護(hù)為75℃，當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度高于75℃時，充電機(jī)輸出電流變小，高于85℃時，充電機(jī)停止輸出。按照國家汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T895-2011《新能源汽車用傳導(dǎo)式車載充電機(jī)》里的規(guī)定，車載充電機(jī)的額定輸入電壓為單相AC220V，額定輸入電流可分為三檔，分別是10A、16A和32A，分別計(jì)算額定輸入功率就是2.2kW、3.5kW和7kW，考慮到車載充電機(jī)的最高效率一般為93%左右，則其額定輸出依次為2kW，3.3kW和6.6kW。目前國內(nèi)外市場上的車載充電機(jī)產(chǎn)品絕大部分錄屬于這三種功率等級。三、車載充電機(jī)的分類新能源汽車充電系統(tǒng)有許多分類方法。按照充電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)是否直接接觸，分為接觸式充電系統(tǒng)和感應(yīng)式充電系統(tǒng)。接觸式充電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、電能傳輸效率高等特點(diǎn)，是目前主流的充電系統(tǒng)。感應(yīng)式充電系統(tǒng)小需要電源插座或充電電纜，電能通過埋在路而內(nèi)的充電板無線傳送給車內(nèi)的動力蓄電池實(shí)現(xiàn)充電，感應(yīng)式充電系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、操作簡單、節(jié)約人力成本、節(jié)省土地資源等優(yōu)點(diǎn))但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率較低、成本較高，目前小范圍應(yīng)用于公交車等公共充電領(lǐng)域。充電機(jī)按照充電系統(tǒng)是否安裝在車上，分為車載充電系統(tǒng)和非車載充電系統(tǒng)。車載充電系統(tǒng)安裝在車輛內(nèi)部，具有體積小、冷卻和封閉性好、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但功率普遍較小，充電所耗時間長;非車載充電系統(tǒng)安裝在新能源汽車外部，具有規(guī)模大、使用范圍廣、功率大等優(yōu)點(diǎn)，但體積大、重量大、不易移動，主要適用于新能源汽車的快速充電。充電機(jī)按照充電所耗時問，分為慢充系統(tǒng)和快充系統(tǒng)，分別對應(yīng)直流供電和交流供電兩種充電模式。充系統(tǒng)主要由車輛外部至供電端線纜、充電接口及線纜、車載充電、高壓線束、高壓配電設(shè)備、動力蓄電池及其控制器等構(gòu)成。充電樁或家用交流電源通過車輛接口及線束與車載充電機(jī)連接，將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電，給動力蓄電池進(jìn)行充電。充電過程由車載充電機(jī)與BMS之問進(jìn)行CAN通信交互，保證充電過程的安全。相較慢充系統(tǒng)，快充系統(tǒng)架構(gòu)較為簡單，涉及到的車端零部件僅為充電接口、快充線束、動力蓄電池及其控制器。快充系統(tǒng)供電設(shè)備為充電樁，充電樁內(nèi)部包含電源模塊、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、通信及控制系統(tǒng)、讀卡及授權(quán)系統(tǒng)等?？斐湎到y(tǒng)將三相380V工業(yè)電直接轉(zhuǎn)成直流電給動力蓄電池進(jìn)行充電，充電過程由充電系統(tǒng)的通信模塊與BMS進(jìn)行通信以保證安全。圖2-5BYD40KW交流快充四、充電機(jī)充電方式電池采用不同的充電方法對電池壽命會有不同程度的影響，采用適當(dāng)?shù)某潆姺绞綄ρ娱L電池的使用壽命意義重大。常見的車載充電機(jī)充電方式有恒壓充電、直流充電、階段性充電、脈沖充電等。恒壓充電，在整個充電過程中充電電壓保持不變，充電電流隨著充電時問的增加而逐漸減小，當(dāng)充電電流小于一定值后停比充電。整個充電過程中能耗較小，能有效避免電池過充，控制簡單，易于操作。但往往待充電電池的初始電壓值較小，導(dǎo)致充電初期的充電電流很大，過大的電流一方面會造成電池極化現(xiàn)象的發(fā)生，影響充電速度;另一方面造成電池溫度迅速提升，嚴(yán)重時容易燒壞電池，釀成事故。所以在充電開始階段，需要對充電電流值進(jìn)行限制，讓電池保持在一個可接受的電流范圍內(nèi)充電。如圖2-6所示。圖2-6車載充電機(jī)直流充電開始時以恒定的電流為動力蓄電池充電，將要充滿時，改用恒定的小電流進(jìn)行浮充充電，用來充足剩余電量和補(bǔ)償電池自放電，當(dāng)充電電壓達(dá)到額定電壓時停比充電。恒流充電避免了恒壓充電電流過大的問題，電流始終被限制在電池組可接受的范圍內(nèi)。階段性充電根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況可以分為兩階段或者三階段充電。第一階段為恒流充電，用大電流快速給電池充電，使電池的電壓達(dá)到一定電壓值(根據(jù)動力蓄電池組電壓設(shè)老;第二階段為恒壓充電，用比恒流小點(diǎn)的電流繼續(xù)對電池充電，降低電池的產(chǎn)氣量;第三階段為浮充充電，以涓流給電池充電，確保電池能夠充滿，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測充電電流小于一定設(shè)定值時，結(jié)束充電。階段性充電結(jié)合了恒壓與恒流充電方式的優(yōu)點(diǎn)，有利于減少電池的極化，避免了過充和大電流充電沖擊。目前，充電大多采用階段性充電。恒壓充電、恒流充電和階段性充電的充電電壓和電流是連續(xù)的，沒有給電池足夠的休息時間來消除極化現(xiàn)象，極化可以引起電池過熱，析氣等現(xiàn)象，限制充電速度，嚴(yán)重時影響電池壽命。脈沖充電方式和正負(fù)脈沖充電方式采用不連續(xù)的充電電流，能有效地減少或消除極化現(xiàn)象的發(fā)生，加快充電速度和延緩電池的使用壽命。脈沖充電方式采用脈沖充電問歇為電池提供充足的休息時問，有利于電池內(nèi)部的活性物充分反應(yīng)，有效地減少和消除極化現(xiàn)象的發(fā)生，并可以采用較大的電流充電，而不必?fù)?dān)心電池過熱，能有效提高充電效率、縮短充電時問、延緩電池壽命。正負(fù)脈沖充電方式是對脈沖充電方式的改進(jìn)，整個充電過程中包括正脈沖充電、問歇休息和負(fù)脈沖放電。首先進(jìn)行正脈沖充電，休息一段時問后，再對其進(jìn)行短暫的負(fù)脈沖放電。對電池短暫的負(fù)脈沖放電能有效去除極化現(xiàn)象的發(fā)生，加快電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)，降低電池溫度，雖然損失了部分電能，但能夠使電池以較高的充電電流充電，能有效加快充電速度和提高充電效率，延緩電池壽命。五、車載充電機(jī)的充電過程及特點(diǎn)1）此充電機(jī)根據(jù)鋰離子蓄電池特性，對電壓要求嚴(yán)格，電壓過高會導(dǎo)致電池過充甚至電池爆炸而設(shè)定充電過程。2）充電初期，先要小電流對電池激活，使得電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)充分建立起來，為大電流充電做準(zhǔn)備。3）此后進(jìn)入18A恒流充電階段，當(dāng)電壓充到400V時，充電機(jī)減小充電恒流值后而不進(jìn)入穩(wěn)壓階段，此后繼續(xù)檢測充電電壓，當(dāng)電池電壓再次達(dá)到400V時，充電機(jī)再次減小充電電流，反復(fù)以上充電過程直到充電電流很小，充電機(jī)認(rèn)為電池已經(jīng)充滿并關(guān)機(jī)。4）充電機(jī)關(guān)機(jī)只是關(guān)閉充電處于空載狀態(tài)而不是整機(jī)停機(jī)。5）根據(jù)電池特性設(shè)計(jì)充電曲線，可以延長蓄電池的壽命；6）使用方便，維護(hù)簡單，智能充電，無需人工職守；7）保護(hù)功能齊全，具有過壓、欠壓、過流、過熱、短路、輸出反接等保護(hù)功能；8）直觀性強(qiáng)，充電過程和故障采用指示燈，能一目了然；9）采用高頻開關(guān)技術(shù)，使得充電機(jī)效率高，體積小，重量輕；10）充電機(jī)風(fēng)扇由45℃溫控開關(guān)控制，當(dāng)散熱器溫度低于45℃時，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動，當(dāng)散熱器溫度高于45℃時，風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動，可以減少噪聲和延長風(fēng)扇壽命；整機(jī)溫度保護(hù)為65℃，當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度達(dá)到65℃時，充電機(jī)停止工作，等待散熱后，低于65℃后，自動恢復(fù)工作。六、比亞迪E5車載充電機(jī)比亞迪E5的車載充電模塊集成在高壓電控總成內(nèi)，高壓電控總成集成了電機(jī)控制器模塊、車載充電器模塊、DC-DC變換器模塊和高壓配電模塊，漏電傳感器。如圖2-7所示。1.高壓電控總成2.主控制器總成圖2-7高壓電控總成高壓電控總成的外部接口示意圖。如圖2-8所示。圖2-8外部接口示意圖1DC直流輸出接插件233pin低壓信號接插件3高壓輸出空調(diào)壓縮機(jī)接插件4高壓輸出PTC接插件5動力蓄電池正極母線6動力蓄電池負(fù)極母線764pin低壓接信號插件8入水管9交流輸入L1，N相10驅(qū)動電機(jī)三相輸出接插件七、高壓電控總成主要功能：1）控制高壓交/直流電雙向逆變，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)充、放電功能（VTOG、車載充電器）；2）實(shí)現(xiàn)高壓直流電轉(zhuǎn)化低壓直流電為整車低壓電器系統(tǒng)供電（DC-DC）；3）實(shí)現(xiàn)整車高壓回路配電功能以及高壓漏電檢測功能（高壓配電箱&漏電傳感器模塊）；4）另外還包括CAN通信、故障處理記錄、在線CAN燒寫以及自檢等功能。八、漏電傳感器含有CAN通信功能，主要監(jiān)測與動力蓄電池輸出相連接的負(fù)母線與車身底盤之間的絕緣電阻判定高壓系統(tǒng)是否存在漏電，漏電傳感器將漏電數(shù)據(jù)信息通過CAN信號發(fā)送給電池管理器、VTOG,采取相應(yīng)保護(hù)措施。如圖2-9所示。圖2-9漏電傳感器九、雙向交流逆變式電機(jī)控制器（VTOG）主要功能1．驅(qū)動控制（放電）采集加速踏板、制動、檔位、旋變信號等控制電機(jī)正向、反向驅(qū)動，正、反轉(zhuǎn)發(fā)電功能；具有高壓輸出電壓和電流控制限制功能，具有電壓跌落、過流、過溫、IPM過溫、IGBT過溫保護(hù)、功率限制、扭矩控制限制等功能。同時具備電控系統(tǒng)防盜、能量回饋控制、主動泄放、被動泄放控制。圖2-10車載充電機(jī)雙向逆變功能2．充電控制交、直流轉(zhuǎn)換，雙向充、放電控制功能；自動是識別單相、三相相序并根據(jù)充電電流控制充電方式，根據(jù)充電設(shè)備識別充電功率，控制充電方式；根據(jù)車輛或其他設(shè)備請求信號控制車輛對外放電；斷電重啟功能；在電網(wǎng)斷電，又供電的時候，可繼續(xù)充電功能。如圖2-11所示。圖2-11雙向交流逆變式電機(jī)控制器十、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，由于新能源汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，各種各樣的充電機(jī)也應(yīng)運(yùn)而生，且它們的應(yīng)用場合、功率等級、制定標(biāo)準(zhǔn)都各不相同。一般來說，新能源汽車充電機(jī)分為車載充電機(jī)與非車載充電機(jī)。非車載充電機(jī)一般是指不是安裝在新能源汽車上的充電機(jī)，這種充電機(jī)一般以充電樁為主，且一般都安裝在新能源汽車充電站中。非車載充電機(jī)最主要的特點(diǎn)是它們的功率等級較高，一般都在20kW以上。非車載充電機(jī)由于安裝在室外，所以它們和傳統(tǒng)加油站中的加油機(jī)一樣在防火防爆防雷等安全特性上都要求很高，且它們的體積較大，重量較重。車載充電機(jī)，顧名思義，即安裝在新能源汽車上的充電機(jī)，這種充電一般輸入為交流市電，適合家庭使用。由于車載充電機(jī)的安裝位置的限制，這種充電機(jī)在設(shè)計(jì)時必須要充分考慮安全性、穩(wěn)定性以及輕量化。十一、實(shí)施步驟根據(jù)任務(wù)要求，每六人一組，每組選出一名組長，組長對小組成員進(jìn)行任務(wù)分配。以小組為單位，根據(jù)實(shí)訓(xùn)室的車載充電機(jī)配置，對完成以下相關(guān)的操作：（1）典型純電動汽車車載充電機(jī)的特點(diǎn)與組成認(rèn)知1）分清認(rèn)識車載充電機(jī)，并觀察其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并了解其以下功能。（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電池的實(shí)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(jī)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）完備的安全防護(hù)措施：1、交流輸入過壓保護(hù)功能；2、交流輸入欠壓告警功能；3、交流輸入過流保護(hù)功能；4、直流輸出過流保護(hù)功能。5、直流輸出短路保護(hù)功能；6、輸出軟啟動功能，防止電流沖擊；7、在充電過程中，充電機(jī)能保證動力電池的溫度、充電電壓和電流不超過允許值；并具有單體電池電壓限制功能，自動根據(jù)BMS的電池信息動態(tài)調(diào)整充電電流；8、自動判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當(dāng)充電機(jī)與充電樁和電池正確連接后，充電機(jī)才能允許啟動充電過程；當(dāng)充電機(jī)檢測到與充電樁或電池連接不正常時，立即停止充電；9、充電聯(lián)鎖功能，保證充電機(jī)與動力電池連接分開以前車輛不能啟動；10、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；11、具有阻燃功能。2）查詢手冊，了解車載充電機(jī)輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出功率、輸出紋波、電壓、電流穩(wěn)定精度、諧波、工作效率、工作狀態(tài)、保護(hù)功