新能源汽車充電技術(shù) 課件 2-1 了解新能源汽車常見(jiàn)補(bǔ)能方式

《新能源汽車充電技術(shù)》能力模塊二掌握新能源汽車充電系統(tǒng)知識(shí)與結(jié)構(gòu)識(shí)別方法任務(wù)一了解新能源汽車常見(jiàn)補(bǔ)能方式學(xué)習(xí)目標(biāo)02技能目標(biāo)1.了解直流電、交流電的概念；2.了解直流充電、交流充電的概念；3.了解直流充電樁的介紹；4.了解交流充電樁的介紹；5.了解換電模式的介紹。1.能說(shuō)出什么是直流電和交流電；2.能說(shuō)出什么是直流充電和交流充電；3.能完整的介紹直流充電樁和交流充電樁；4.能完整的介紹換電模式。知識(shí)目標(biāo)0102教學(xué)重難點(diǎn)02教學(xué)難點(diǎn)直流充電、交流充電的概念。直流充電樁。交流充電樁。直流電和交流電。直流充電樁和交流充電樁。換電模式。教學(xué)重點(diǎn)0102純電動(dòng)汽車或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充電能主要通過(guò)電網(wǎng)的交流電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力電池需要的直流電能。目前給動(dòng)力電池進(jìn)行補(bǔ)給的技術(shù)主要是充換電技術(shù)。充換電技術(shù)分為充電技術(shù)和換電技術(shù)，其中，充電技術(shù)可分為交流充電、直流充電和無(wú)線充電。本節(jié)課將學(xué)習(xí)新能源汽車常見(jiàn)的幾種補(bǔ)能方式。任務(wù)導(dǎo)入目錄/CONTENTS直流電、交流電的概念01.直流充電、交流充電的概念02.直流充電樁的介紹03.交流充電樁的介紹04.換電模式的介紹05.PART01直流電、交流電的概念

直流電簡(jiǎn)稱DC，又稱“恒流電”，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是由愛(ài)迪生發(fā)現(xiàn)的。什么是直流電，什么是交流電呢？

60V直流電波形圖

交流電簡(jiǎn)稱AC，是指電流方向隨時(shí)間作周期性變化的電流，在一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為零，它是由特斯拉發(fā)現(xiàn)的。不同于直流電的是交流電的方向會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生改變的，而直流電沒(méi)有周期性變化。什么是直流電，什么是交流電呢？25V交流電波形圖PART02直流充電、交流充電的概念

按結(jié)構(gòu)形式比較主流的分類是將直流充電樁分為兩種：一體式直流充電樁和分體式直流充電樁。

直流充電是指使用直流充電設(shè)備直接給新能源汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充能量的方式。直流充電設(shè)備是直接安裝固定在戶外，接入電網(wǎng)，為新能源汽車的動(dòng)力電池提供直流電源的充電裝置，可直接為新能源汽車的電池充電。直流充電設(shè)備可以從功率大小、充電槍的多少、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式等不同維度進(jìn)行分類。

（一）直流充電介紹一體式雙槍直流充電樁按照直流充電樁的功率分類，直流充電樁的功率可分為：15kw、20kw、30kw、40kw、45kw、60kw、80kw、90kw、120kw、160kw、180kw、240kw、360kw等。

直流充電是指使用直流充電設(shè)備直接給新能源汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充能量的方式。直流充電設(shè)備是直接安裝固定在戶外，接入電網(wǎng)，為新能源汽車的動(dòng)力電池提供直流電源的充電裝置，可直接為新能源汽車的電池充電。直流充電設(shè)備可以從功率大小、充電槍的多少、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式等不同維度進(jìn)行分類。

（一）直流充電介紹按照直流充電槍的數(shù)量分類，可分為單槍直流充電樁、雙槍直流充電樁以及四槍直流充電樁。

直流充電是指使用直流充電設(shè)備直接給新能源汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充能量的方式。直流充電設(shè)備是直接安裝固定在戶外，接入電網(wǎng)，為新能源汽車的動(dòng)力電池提供直流電源的充電裝置，可直接為新能源汽車的電池充電。直流充電設(shè)備可以從功率大小、充電槍的多少、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式等不同維度進(jìn)行分類。

（一）直流充電介紹一體式雙槍120kw直流充電樁（二）交流充電介紹

交流充電是指直接用電網(wǎng)AC220V交流電通過(guò)交流充電槍連接車輛給新能源汽車的動(dòng)力電池充電。根據(jù)交流充電樁的安裝方式分為便攜式、落地式、壁掛式三種交流充電設(shè)備。

交流充電設(shè)備給新能源汽車提供AC220V的交流電，通過(guò)車載充電機(jī)OBC升壓，整流后輸出動(dòng)力電池所需要的直流電。交流充電示意圖（二）交流充電介紹

車載充電機(jī)OBC里面包括單片機(jī)1和單片機(jī)2，DSP。當(dāng)然有的廠家方案只有一個(gè)單片機(jī)，CC/CP部分直接用DSP實(shí)現(xiàn)。交流樁的ARM控制K1、K2，S1。單片機(jī)1控制K3。單片機(jī)2控制S2。DSP控制K4。BMS控制PDU里面的K5，K6和動(dòng)力電池包里面的K7。K5表示預(yù)充接觸器，K6表示慢充接觸器，K7表示動(dòng)力電池總負(fù)接觸器。交流充電示意圖PART03直流充電樁的介紹（一）直流充電樁的認(rèn)知直流充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

直流充電樁的電氣部分由主回路和二次回路組成。主回路的輸入是三相交流電，經(jīng)過(guò)輸入斷路器、交流智能電能表之后由充電模塊（整流模塊）將三相交流電轉(zhuǎn)換為DC500V或DC750V的直流電，再連接熔斷器和直流充電槍，給新能源汽車的動(dòng)力充電。

二次回路由充電樁控制器、讀卡器、顯示屏、直流電表等組成。二次回路還提供“啟停”控制與“急?！辈僮?；信號(hào)燈提供“待機(jī)”、“充電”與“充滿”狀態(tài)指示；顯示屏作為人機(jī)交互設(shè)備則提供刷卡、充電方式設(shè)置與啟?？刂撇僮?。（一）直流充電樁的認(rèn)知直流充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（二）直流充電樁的電氣原理

1.直流充電樁內(nèi)部的單個(gè)充電模塊功率只有15kw，單個(gè)模塊并不能滿足充電功率的要求，需要多個(gè)充電模塊并聯(lián)在一起工作，因此需要有CAN總線來(lái)協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊的均流；

2.充電模塊的輸入來(lái)自電網(wǎng)，是屬于大功率供電，涉及到電網(wǎng)和人身安全，特別是人身安全，需要在輸入端安裝空氣開(kāi)關(guān)（學(xué)名是“塑殼斷路器”），防雷開(kāi)關(guān)甚至漏電開(kāi)關(guān)；

3.直流充電樁的輸出是高壓、大電流，動(dòng)力電池是電化學(xué)品，容易爆炸，要防止誤操作的安全問(wèn)題，因此輸出端要安裝有熔斷器；

4.安全問(wèn)題是最高優(yōu)先級(jí)的，除了有輸入端設(shè)計(jì)安全措施之外，機(jī)械鎖、電子鎖、絕緣檢測(cè)、泄放電阻是一定要有的；（二）直流充電樁的電氣原理

5.動(dòng)力電池是否接受充電，不是由直流充電樁決定的，由電池管理系統(tǒng)BMS決定的。BMS下發(fā)“是否允許充電，是否終止充電，可以接受多大電壓，多大電流充電”的指令給控制器，控制器再下發(fā)給直流充電模塊。因此，需要有實(shí)現(xiàn)控制器和BMS之間的CAN通信，控制器和充電模塊之間的CAN通信；

6.所有充電站內(nèi)的充電樁要接受監(jiān)控管理，控制器需要通過(guò)WiFi或4G/5G等網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和后臺(tái)連接；

7.充電樁殼體上需要有一目了然的指示燈，通常是三個(gè)指示燈，分別表示充電、故障和電源。PART04交流充電樁的介紹

交流充電設(shè)備是為新能源汽車提供交流電源的裝置，一般由接觸器、控制導(dǎo)引電路、漏電保護(hù)電路、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路、計(jì)量模塊、防雷模塊、通信模塊、人機(jī)交互界面等組成，其額定功率有單相2kW10A、3.3kW16A、6.6kW32A及三相40kw63A。

充電時(shí)所使用的充電連接裝置的物理尺寸、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣特性等應(yīng)符合GB/T20234.1—2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第1部分：通用要求》、GB/T201234.2—2015《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第2部分∶交流充電接口》的相關(guān)要求，以保證充電連接物理適應(yīng)性。PART05換電模式的介紹01（一）換電技術(shù)的概念和分類

概念

汽車換電技術(shù)是指將新能源汽車已經(jīng)衰減或能量耗盡的動(dòng)力電池從車身中拆下并替換全新或滿電狀態(tài)的動(dòng)力電池的技術(shù)。（一）換電技術(shù)的概念和分類

分類

（1）單次換電的認(rèn)知

換電技術(shù)目前主要分為單次換電和快換電池2種，單次換電主要為電池容量衰減到80%的新能源汽車一次性更換新的動(dòng)力電池，這樣可以保證汽車?yán)^續(xù)以車輛出廠時(shí)的電池容量行駛，續(xù)航里程得到保障。02（一）換電技術(shù)的概念和分類

分類

（2）單次換電的缺點(diǎn)

目前比亞迪、上汽榮威、吉利、廣汽等新能源汽車企業(yè)可以提供免費(fèi)單次更換動(dòng)力電池的業(yè)務(wù)，此業(yè)務(wù)模式的缺點(diǎn)：

①新更換的動(dòng)力電池容量與之前的相同，新更換的動(dòng)力不能增加新車出廠時(shí)的續(xù)航里程。

②增加新能源企業(yè)存儲(chǔ)退役電池的壓力，以及衰減的動(dòng)力電池被無(wú)資質(zhì)的企業(yè)暴力拆解，有害物質(zhì)污染環(huán)境。02（一）換電技術(shù)的概念和分類

分類

（3）快速換電的認(rèn)知

在目前充電樁普及程度不高的環(huán)境下，新能源汽車企業(yè)為了解決消費(fèi)者對(duì)里程焦慮，在此背景下汽車企業(yè)開(kāi)始研發(fā)多次換電技術(shù)，又稱為快換電池技術(shù)，是指可以在新能源汽車使用的任意時(shí)間段，通過(guò)特定的裝置短時(shí)間內(nèi)快速更換動(dòng)力電池，與燃油車的加油過(guò)程類似，使汽車可以繼續(xù)以足夠的續(xù)航里程行駛，快換電池技術(shù)相比于單次換電技術(shù)更加高效、靈活、機(jī)動(dòng)，可以真正解決行駛過(guò)程中電量耗盡的問(wèn)題，快換電池技術(shù)是未來(lái)?yè)Q電技術(shù)的主要發(fā)展方向和趨勢(shì)。02（一）換電技術(shù)的概念和分類

分類

快速換電的缺點(diǎn)

①由于新能源汽車的動(dòng)力電池尺寸不一，造成無(wú)法針對(duì)市場(chǎng)上所有的新能源汽車享受快速換電的福利；

②建換電站的造價(jià)高昂。02（二）換電技術(shù)的發(fā)展歷程

21世紀(jì)初示范發(fā)展推廣初期

2006年國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)尚處于萌芽狀態(tài)

2010年開(kāi)發(fā)完成了中國(guó)首臺(tái)可上牌的純電動(dòng)汽車，并完成了基礎(chǔ)換電技術(shù)的儲(chǔ)備，發(fā)展了一套標(biāo)準(zhǔn)箱換電的技術(shù)。（二）換電技術(shù)的發(fā)展歷程

2017年蔚來(lái)汽車公布針對(duì)私人車主的NioPower換電技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)3min以內(nèi)完成動(dòng)力電池的快速更換，是全球首個(gè)面向私人用戶的汽車換電服務(wù)系統(tǒng)。

2022年2月寧德時(shí)代推出自己獨(dú)特的換電體系EVOGO，寧德時(shí)代稱之為巧克力換電，在這套換電系統(tǒng)中，將動(dòng)力電池構(gòu)造組成一塊塊結(jié)構(gòu)，而在用戶使用時(shí)，可以將1-3塊電池進(jìn)行搭配，給予用戶在換電需求選擇的更大權(quán)力和可能性，在巧克力換電站中，每個(gè)換電站最多可存儲(chǔ)48個(gè)換電塊，每塊電池?fù)Q電時(shí)間約為1分鐘。（二）換電技術(shù)的發(fā)展歷程2022年4月18日，寧德時(shí)代旗下的巧克力換電服務(wù)正式在廈門啟動(dòng)，首批啟動(dòng)服務(wù)的4座換電站分別位于廈門思明區(qū)、湖里區(qū)和海滄區(qū)，寧德時(shí)代表示，在今年年底，將在廈門完成30座快換站的投建，屆時(shí)，廈門島上可以達(dá)到每3公里的服務(wù)半徑內(nèi)均有1座快換站。寧德時(shí)代EVOGO換電站PART06任務(wù)實(shí)施請(qǐng)查閱資料，了解本任務(wù)“相關(guān)知識(shí)”中的內(nèi)容。完成以下填空。

1.直流電簡(jiǎn)稱DC，又稱“_____________”，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是由___________發(fā)現(xiàn)的。

2.交流電簡(jiǎn)稱AC，是指電流方向隨__________作周期性變化的電流，在一個(gè)周期內(nèi)的平均電流為_(kāi)______，它是由__________發(fā)現(xiàn)的。

3.直流充電是指使用________________設(shè)備直接給新能源汽車的動(dòng)力電池補(bǔ)充________的方式。

4.按結(jié)構(gòu)形式比較主流的分類是將直流充電樁分為兩種：__________式直流充電樁和__________式直流充電樁。