《新能源汽車綜合故障診》課件-純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與檢修

純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與檢修一、純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、純電動(dòng)汽車充電模式分類三、純電動(dòng)汽車的充電四、純電動(dòng)汽車充電接口五、車載充電機(jī)六、高壓控制箱七、高壓線束八、純電動(dòng)汽車充電步驟及注意事項(xiàng)

2024/5/30一、純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

廣義的純電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)分為兩大部分：一部分為車輛以外的充電裝置。主要包括城市交流電網(wǎng)、固定充電樁。另一部分是純電動(dòng)汽車車輛（內(nèi)部）充電系統(tǒng)。后者為狹義的純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)一般就是指車輛內(nèi)部的充電系統(tǒng)。2024/5/30

圖5-1純電動(dòng)汽車與充電機(jī)2024/5/30

純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)組成：

主要由動(dòng)力電池組件、車載充電器、DC/DC功率變換器、高壓控制盒、快充口（直流充電口）、慢充口（交流充電口）等組成。

2024/5/30二、純電動(dòng)汽車充電模式分類

（一）充電模式分類

純電動(dòng)汽車的充電，有多種模式或方法，不同的模式或方法對(duì)充電設(shè)備有不同的要求，其充電時(shí)間和充電的效果也有所不同，經(jīng)濟(jì)性也有較大的區(qū)別。純電動(dòng)汽車的充電方式是維持車輛運(yùn)行的必要手段，對(duì)純電動(dòng)汽車的使用壽命有較大的影響。1）按充電快慢分為：（1）快速充電（直流快充）；（2）常規(guī)充電（交流慢充）；（3）更換電池充電三模式。2024/5/302）按充電主要技術(shù)方式分為：

（1）接觸式充電方式：?jiǎn)蜗嘟涣鞒潆姺绞?，三相交流充電方式，直流充電方式；?）非接觸式充電方式：無(wú)線充電方式。3）按充電主要設(shè)備不同分為：（1）外置直流快充充電設(shè)備充電（直流充電樁）；（2）車載充電機(jī)充電。（交流充電樁需要借助車載充電機(jī)來(lái)充電）。2024/5/30（二）充電技術(shù)的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1）單相充電技術(shù)向三相充電技術(shù)發(fā)展;2）單向充電技術(shù)向雙向充、放電技術(shù)發(fā)展;3）充電方式從有人手動(dòng)向無(wú)人自動(dòng)發(fā)展;4）充電系統(tǒng)的擴(kuò)展功能和增值服務(wù)不斷豐富;2024/5/30三、純電動(dòng)汽車的充電（一）常規(guī)充電模式

常規(guī)充電模式是采用車載充電機(jī)方式對(duì)車輛進(jìn)行充電。充電過(guò)程分為兩個(gè)階段：第一階段為恒流快充階段，第二階段為恒壓慢充階段。

常規(guī)充電模式，一般是利用家庭車庫(kù)或是充電站等地的交流充電樁提供充電電源，通過(guò)車載充電機(jī)進(jìn)行充電。此方法又稱交流慢速充電法。

這種充電方法采用220V交流電為電源，充電裝置和導(dǎo)線應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，采用專門充電線路。若采用家庭臨時(shí)線路充電，充電線路和插座應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，額定電流應(yīng)不低于16A，需運(yùn)用專用線路（如家庭的空調(diào)線路），充電電纜的線路連接中間不允許有轉(zhuǎn)換連接，接地保護(hù)應(yīng)安全可靠。2024/5/30純電動(dòng)汽車短路事故2024/5/30卷著線充電6.5分鐘，電線溫度甚至可高達(dá)100℃。電線卷起來(lái)后充電產(chǎn)生的熱量散發(fā)不出去，極易造成電線溫度升高，融化護(hù)套，引起短路甚至起火。2024/5/30純電動(dòng)汽車短路事故“飛線”充電容易漏電，線路過(guò)長(zhǎng)電流過(guò)熱更可能引發(fā)火災(zāi)，因此通常是作為應(yīng)急充電手段，6樓以上高層住戶要避免采用。2024/5/30純電動(dòng)汽車短路事故豐田對(duì)電池事故最到位的總結(jié)：過(guò)充、外短路、碰撞、內(nèi)短路1、對(duì)于過(guò)充：系統(tǒng)層面，采用雙檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)電芯、模組電壓進(jìn)行檢測(cè)。2、對(duì)于外短路：系統(tǒng)層面，關(guān)斷系統(tǒng)、主回路保險(xiǎn)絲。3、電芯層面：達(dá)到一定溫度時(shí)，能自動(dòng)切斷電流，通過(guò)材料、結(jié)構(gòu)、電極來(lái)實(shí)現(xiàn)。4、碰撞防護(hù)：通過(guò)車身、電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。5、電芯內(nèi)短路：系統(tǒng)層面是毫無(wú)應(yīng)對(duì)方案的。電芯層面，通過(guò)材料、隔膜等防內(nèi)短路措施2024/5/30純電動(dòng)汽車短路事故家庭充電接線板和連線2024/5/30三種交流充電模式1.充電模式1：將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí)，在電源側(cè)使用了符合GB2099.1要求的額定電流不小于16A的插頭插座，在電源側(cè)使用了相線、中性線和接地保護(hù)，并且在電源側(cè)使用了漏電保護(hù)器。額定電壓220V（AC）,電流16A。2.充電模式2：將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí)，在電源側(cè)使用了符合GB2099.1要求的插頭插座，在電源側(cè)使用了相線、中性線和接地保護(hù)，并且在充電連接電纜上安裝了控制導(dǎo)引裝置。額定電壓220V（AC）,電流16A。3.充電模式3：將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)時(shí)，使用了專用供電設(shè)備，將電動(dòng)汽車與交流電網(wǎng)直接連接，并且在專用供電設(shè)備上安裝了控制導(dǎo)引裝置。額定電壓220V（AC）,電流32A。2024/5/30（二）快速充電模式

電動(dòng)汽車快速充電模式是一種直流充電模式，是將電動(dòng)汽車連接到交流電網(wǎng)的專門直流充電設(shè)施（直流充電樁），對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電。

快速充電模式能在較短時(shí)間內(nèi)使蓄電池達(dá)到或接近充滿狀態(tài)。這種快速充電也可稱為應(yīng)急充電，采用專用直流快速充電設(shè)備（直流充電樁）進(jìn)行充電,該充電方式以較大的充電電流(通常為幾十到幾百安培的大電流)在較短時(shí)間內(nèi)完成蓄電池充電。2024/5/30快速充電模式能在30分鐘左右的時(shí)間，使車輛電池電量接近或達(dá)到完全充滿的狀態(tài)，改善了純電動(dòng)汽車行駛里程短，充電時(shí)間長(zhǎng)的狀況。?？焖俪潆娔Ｊ?，充電樁消耗的電流和功率都很大，對(duì)電網(wǎng)有較高的要求，一般應(yīng)靠近10kW變電站附近。另外，快速充電模式對(duì)個(gè)別電池壽命有一定的影響，在短時(shí)間內(nèi)接受大量的電量會(huì)導(dǎo)致蓄電池過(guò)熱。普通蓄電池不宜進(jìn)行快速充電。純電動(dòng)汽車一般應(yīng)盡量采用常規(guī)充電模式?？焖俪潆娔Ｊ礁m宜緊急情況和電池的補(bǔ)充充電。2024/5/30

充電樁與充電機(jī)充電（三）更換電池充電模式

更換電池充電模式是將需要充電的蓄電池從電動(dòng)汽車卸下，換上另外已經(jīng)充滿電量的蓄電池，安裝完畢后，車輛即可行駛使用。換下的蓄電池交給電池更換站由專業(yè)的充電機(jī)構(gòu)充電。

通常專業(yè)電池更換站電池更換過(guò)程在10分鐘內(nèi)完成，與內(nèi)燃機(jī)汽車加油時(shí)間大致相當(dāng)。更換電池充電模式的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能源補(bǔ)給時(shí)間短，有利于合理安排充電功率，減小沖擊負(fù)荷。缺點(diǎn)：成本高，標(biāo)準(zhǔn)化要求高。2024/5/30（四）無(wú)線充電模式

現(xiàn)在電動(dòng)汽車充電不僅可采用接觸式充電方法，也可以采用非接觸式的無(wú)線充電方法，。

無(wú)線充電大概有三種傳輸方式：電磁感應(yīng)式、無(wú)線電波式和磁場(chǎng)共振式。三種方式，總體來(lái)說(shuō)它們的基本原理都是一樣的，就是利用交變電磁場(chǎng)的電磁感應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的無(wú)線傳輸。三種非接觸式充電方式各有所長(zhǎng)，但無(wú)線電波式由于功率低、能耗高、實(shí)用性差。目前電磁感應(yīng)式和磁場(chǎng)共振式充電技術(shù)較為合適電動(dòng)汽車。2024/5/30電磁感應(yīng)無(wú)線充電2024/5/30四、純電動(dòng)汽車充電接口（一）全球5大電動(dòng)車充電標(biāo)準(zhǔn)接口1.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)接口（GB/T20234）

我國(guó)在2006年就發(fā)布了《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》（GB/T20234-2006）。2011年，我國(guó)又推出了GB/T20234-2011推薦性標(biāo)準(zhǔn)，替換了部分GB/T20234-2006中的內(nèi)容，其中規(guī)定：交流額定電壓不超過(guò)690V，頻率50Hz，額定電流不超過(guò)250A；直流額定電壓不超過(guò)1000V，額定電流不超過(guò)400A。該標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn)：相比2006版的國(guó)標(biāo)對(duì)更多充電接口參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)標(biāo)定。缺點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)仍不夠完善。另外，其只是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，也并未強(qiáng)制執(zhí)行。2024/5/30國(guó)標(biāo)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(jī)上進(jìn)行充電的“交流充電”接口；

另一種是利用非車載充電機(jī)(充電樁)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行“直流充電”的接口。

電動(dòng)汽車國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)插頭對(duì)插頭和充電接口的材質(zhì)、接觸電阻、工作時(shí)額定電流、額定電壓、插拔力、電氣性能、防水等級(jí)、斷開(kāi)狀態(tài)、充電狀態(tài)、防松設(shè)置、及時(shí)斷開(kāi)等都做了規(guī)定。2024/5/302024/5/30

a）交流充電接口b）直流充電接口2.Combo充電接口Combo接口可以允許電動(dòng)車慢充和快充，是目前在歐洲應(yīng)用的最廣的插座類型，包括奧迪、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用、保時(shí)捷以及大眾都配置SAE（美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)）所制定的充電界面。。2024/5/303.CHAdeMO充電接口CHAdeMO（CHArgedeMove的縮寫），是日本日產(chǎn)及三菱汽車等支持的CHAdeMO充電接口，CHAdeMO從日語(yǔ)翻譯過(guò)來(lái)意思為“充電時(shí)間短如茶歇”。這種直流快充接口可以提供最大50kW的充電容量。CHAdeMO采用的快速充電方式電流受控于汽車的CAN總線信號(hào)。即在監(jiān)視電池狀態(tài)的同時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算充電所需電流值，通過(guò)通訊線向充電器發(fā)送通知;快速充電器及時(shí)接收來(lái)自汽車的電流命令，并按規(guī)定值提供電流。2024/5/304.特斯拉充電接口

特斯拉汽車有一套自己的充電標(biāo)準(zhǔn)，號(hào)稱能在30分鐘內(nèi)充滿可跑300km以上的電量。因此其充電插座最高功率可達(dá)120kW,最高電流可達(dá)80A。2024/5/305.CCS充電接口（聯(lián)合充電系統(tǒng)）

為了改變混亂的充電接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，美系和德系的八大廠商福特、通用、克萊斯勒、奧迪、寶馬、奔馳、大眾和保時(shí)捷于2012年發(fā)布了“聯(lián)合充電系統(tǒng)”充電接口。即“CCS”標(biāo)準(zhǔn)充電接口?！奥?lián)合充電系統(tǒng)”可將現(xiàn)行所有充電接口統(tǒng)一起來(lái)，這樣，用一種接口就能夠完成單相交流充電、快速三相交流充電、家用直流充電和超速直流充電四種模式。2024/5/306.世界主流充電接口2024/5/30（二）充電接口結(jié)構(gòu)1.交流充電接口

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》（GB/T20234-2011）規(guī)定，我國(guó)交流充電接口為七對(duì)端子。

a）充電插頭 b）充電插座2024/5/301）端子功能定義:L1-交流電(220V、16/32A)；N-中線(交流電220V、16/32A)；CC-充電連接確認(rèn)（電壓36V，電流2A）;CP-控制確認(rèn)（電壓36V，電流2A）；PE-保護(hù)接地；NC1-備用端子；NC2-備用端子。共七對(duì)端子。（二）充電接口結(jié)構(gòu)交流充電樁1）只提供電流輸出，沒(méi)有充電功能2）交流充電的最大功率是有交流充電機(jī)決定的，交流充電機(jī)最大功率的限制，將限制交流充電

2024/5/30交流充電接口連接界面示意圖2.直流充電接口

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》（GB/T20234-2011）規(guī)定，我國(guó)直流充電接口為九個(gè)端子。

a)充電插頭 b）充電插座

2024/5/302.直流充電接口直流充電樁與電動(dòng)汽車之間通信充電時(shí)，直流充電樁需要與電動(dòng)汽車進(jìn)行信息互換，讓充電樁識(shí)別插頭連接狀態(tài)，如是否可靠連接、是否漏電等，用于確定是否可以開(kāi)始充電或斷電。二者之間通過(guò)CAN協(xié)議進(jìn)行通信，因此每一個(gè)直流充電插頭都必須包含CAN接口，一樁多充的充電樁則會(huì)有多個(gè)CAN接口。2024/5/301）電氣參數(shù)值及功能定義2024/5/302）直流充電連接界面在充電插頭和充電插座的連接過(guò)程中，端子藕合的順序?yàn)椋罕Ｗo(hù)接地，直流電源正與直流電源負(fù)，低壓輔助電源正與低壓輔助電源負(fù)，充電通信與充電連接確認(rèn)。在脫開(kāi)的過(guò)程中，則順序相反。2024/5/30

直流充電接口的連接界面示意圖五、車載充電機(jī)（一）充電機(jī)分類

純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源是車載電池，充電機(jī)就是為車載電池充電的專門設(shè)備。充電機(jī)分為車載充電機(jī)和非車載充電機(jī)。車載充電機(jī)是指固定安裝在電動(dòng)汽車上的充電機(jī)，具有為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，安全、自動(dòng)充滿電能的功能。車載充電機(jī)依據(jù)電池管理系統(tǒng)（BMS）提供的數(shù)據(jù)，能動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)充電電流或電壓參數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，完成充電過(guò)程。2024/5/302024/5/30

車載充電機(jī)（二）充電樁

充電樁是安裝在充電站、停車場(chǎng)、車庫(kù)等固定位置并與交流電網(wǎng)相連，為電動(dòng)汽車充電提供的充電裝置。充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩種。交流充電樁是安裝充電站、停車場(chǎng)、家庭車庫(kù)等固定位置，與交流電網(wǎng)連接，為電動(dòng)汽車車載充電機(jī)提供交流電源的供電裝置，同時(shí)具備計(jì)量計(jì)費(fèi)功能；

直流充電樁是安裝于充電站等固定位置的專用電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置。直流充電樁不僅有提供充電電源的功能，還具有充電機(jī)功能。是一臺(tái)直流充電機(jī)。

直接對(duì)電動(dòng)汽車充電。不需要通過(guò)車載充電機(jī)。直流充電機(jī)的功率較大，可以提供幾十到幾百千瓦的充電功率，可以為電動(dòng)汽車進(jìn)行快速充電。同時(shí)，可以對(duì)充電電量進(jìn)行計(jì)量。2024/5/302024/5/30（三）充電機(jī)結(jié)構(gòu)原理

高頻開(kāi)關(guān)電源充電機(jī)由整流電路、調(diào)