(内部培训)新能源充换电技术

新能源充换电技术新能源专业课程回顾上节课，李老师对整车控制系统进行了介绍，小伙伴们还记得整车控制器VCU都有哪些主要功能吗？目录任务一

电动汽车充电系统整体认知任务二交流慢充/直流快充系统工作原理充电系统定义及分类任务一电动汽车充电系统整体认知电动汽车的充换电技术1.1充电系统定义及分类1.新能源汽车充电系统的组成新能源汽车充电系统主要由充电桩、充电线束、车载充电器、高压控制盒、动力电池、DC-DC转换器、低压蓄电池以及各种高压线束和低压控制线束等组成。如下图是新能源汽车充电系统示意图。1.1充电系统定义及分类目前：国标规定了两种充电接口:一种是将交流供电电网连接到车载充电机上进行充电的“交流充电”接口;另一种是利用非车载充电机(充电桩)对电动汽车进行“直流充电”的接口。统一的电动汽车国家标准插头对插头和充电接口的材质、接触电阻、工作时额定电流、额定电压、插拔力、电气性能、防水等级、断开状态、充电状态、防松设置、及时断开等都做了规定。1.1充电系统定义及分类2.整体认知目前国际上4种充电接口标准如图所示。对于中国的国标GB/T20234，规定了交流与直流接口的标准，交流接口采用的是七针的设计，直流接口采用的九针的设计，国内车企都是遵循这个标准进行设计。但是早期一些车企考虑到电池寿命延长，某些车型没有设计直流充电的接口，一些车主在公共充电桩遇到了直流桩充不了电也是正常的。需要说明的是，并非所有新能源车型都同时采用直流和交流两种接口。1.1充电系统定义及分类连接方式A：将电动汽车和交流电网连接时，使用和电动汽车永久连接在一起的充电电缆和供电插头（电缆组件是车辆的一部分）连接方式B：将电动汽车和交流电网连接时，使用带有车辆插头和供电插头的独立的活动电缆（电缆组件是可拆卸的，不属于电动车辆和供电设备）连接方式C：将电动汽车和交流电网连接时，使用了和供电设备永久连接在一起的充电电缆和电动汽车车辆插头（电缆组件是供电设备的一部分）3.电动汽车的充电模式及连接方式1.1充电系统定义及分类将电动汽车连接到交流电网（电源）时，在电源侧使用了符合GB2099.1和GB1002要求的插头插座，在电源侧使用了相线、中性线和接地保护的导体。[GB/T18487.1之3.1.2.1]，应采用单相交流供电，且不允许超过8A和250V。注意：根据GB/T18487.1-2015之规定，禁止使用模式1对电动汽车进行充电

。因此我们对其不做过多讲解1）充电模式11.1充电系统定义及分类模式2充电系统使用标准插座，能量传输过程中应采用单相交流供电。电源侧使用符合GB2099.1和GB1002要求的16A插头插座时输出不能超过13A；电源侧使用符合GB2099.l和GB1002要求的10A插头插座时输出不能超过8A.在电源侧使用了相线中性线和保护接地导体，并且采用缆上控制与保护装置（IC-CPD）连接电源与电动车辆。[GB/T18487.1之5.1.2]注意：从标准插座到电动汽车应提供保护接地导体，且应具备剩余电流保护和过流保护功能．充电模式2的连接方式B是我们最常见得便携式充电装置的基准，如图1-2-1所示，为国标GB/T18487.1-2015最基础的控制导引原理图，所有车企在设计纯电动汽车充电时均应在此基础上进行设计，在该模式下，仅可使用单相交流模式进行供电2）充电模式21.1充电系统定义及分类将电动汽车连接到交流电网（电源）时，使用了专用供电设备，将电动汽车与交流电网直接连接，并且在专用供电设备上安装了控制导引装置。[GB/T18487.1之3.1.2.3]模式3应具备剩余电流保护功能。连接方式A、B、C适用于模式3。采用单相供电时，电流不大于32A。采用三相供电且电流大于32A时，应采用连接方式C。采用三相供电时，电流应不大于63A。3）充电模式31.1充电系统定义及分类常见的交流充电装置1.1充电系统定义及分类4分钟视频1.2电动汽车的充换电技术1.电动汽车充换电技术纯电动汽车或插电式混合动力电动汽车的动力电池补充电能主要通过电网的交流电能转换为动力电池需要的直流电能。目前给动力电池进行补给的技术主要是充换电技术。充换电技术分为充电技术和换电技术，其中，充电技术可分为交流充电、直流充电和无线充电，如图所示。1.2电动汽车的充换电技术1）交流充电交流充电也称为慢充，就是市电电网通过交流充电桩经车载充交流充电技术，如图所示。1.2电动汽车的充换电技术2）直流充电直流充电也称为快充，就是市电电网通过直流充电桩转换为直流电后为动力电池充电，如图所示。1.2电动汽车的充换电技术3）无线充电无线充电不再需要电源插座或充电电缆，利用车外充电器，将工频电压临时转换成100kHz高频交流电，变压器一次线圈和二次线圈分别设在充电机的连接器一端和车辆一侧的连接器上，通过电磁感应传递电力，实现给电动汽车的动力电池充电。1.2电动汽车的充换电技术交流充电技术和直流充电技术需要通过导线和充电插口与车辆进行连接，称为接触式充电;无线充电技术则不需要通过任何物体与车辆进行连接，称为非接触式充电。。1.2电动汽车的充换电技术4）换电技术换电技术是一种动力电池快速更换的方式，即在动力电池更换站内将用电量充足的动力电池替换电量不足的动力电池。这样可有效克服现阶段动力电池性能的限制，为电动汽车的运行创造有利条件。1.2电动汽车的充换电技术蔚来换电站换电视频1分30s视频1.2电动汽车的充换电技术蔚来的换电服务是什么意思？当车主购买蔚来旗下的产品之后，每目可以享受4-6次的免费换电服务，目这个权益是终身的，当每月换电数量超过规定次数之后，蔚来车主就需要自费了(每月没用完的次数是不可以累加的)。自2021年1月21日起，蔚来调整了订购全新ES8，ES6及EC6的用户的换电方案。①没有选择专属充电桩权益的用户，蔚来为这部分车主提供每个月6次的免费换电。②选择专属充电桩的用户，每月可以享受四次免费换电服务。③选择专属充电桩用户，可以保留原换电权益(每月前6次换电收取电费，免收服务费)。交流慢充系统工作原理任务二

交流慢充/直流快充系统工作原理直流快充系统工作原理2.1交流慢充系统工作原理1）CC端⼦:CC为充电连接确认信号。它决定了充电电缆所能承受的最⼤电量，CC与PE之间的阻值决定了充电电缆的规格，及CC所允许通过的最⼤电流。2）CPCP信号为充电连接控制信号。它决定了充电过程的⼯作状态和⻋辆的最⼤可能电流消耗。3）PE安全引线/接地线，插⼊充电线缆后，充电单元上的保护线/接地保护线PE就会连接到壳体及⻋辆接地线上。如果出现接地故障或者绝缘故障，影响L1或N充电，PE将会阻⽌⻋辆、充电站和接地之间出现电势差。（4）L1、L2、L3在公共充电站的AC充电插头上设有L1⾄L3的连接。因此，不同的⾼压系统可能使⽤相线1⾄相线3进⾏充电。到⽬前为⽌⼤众所⽣产的电动汽⻋仅使⽤L1.。一、交流充电插头与插座根据“电动汽⻋传GB/T20234.2-导充电⽤连接装置第2部分：交流充电接口”要求，现⾏的中国市场的交流充电插头如图所示。1.1充电系统定义及分类2.1交流慢充系统工作原理2.1交流慢充系统工作原理2.1交流慢充系统工作原理便携式交流充电装置示意图二、交流充电工作原理解析2.1交流慢充系统工作原理充电桩式充电装置装置示意图2.1交流慢充系统工作原理2.1交流慢充系统工作原理充电模式2连接方式B（便携式交流充电控制逻辑）1.车辆插头与车辆插座插合，使车辆处于不可行驶状态车辆插头与车辆插座插合后，车辆的总体设计方案可以启功某种触发条件（如打开克电门、车辆插头与车辆插座连接或者对车辆的充电按钮、开关等进行功能触发设置〉，通过互锁或者其他控制价施使车辆处于不可行驶状态。.当供电装置已连入交流充电网，车辆充电插头已经插入车辆充电插座时，车辆控制装置通过检测点3检测CC与PE之间的阻值向车辆控制装置表明当前车辆充电插头与车辆充电插座是否完全连接，若完全连接，则检测的阻值即为电阻Rc的阻值，此时车辆控制装置通过控制单元内的数据对比识别出当前车辆充电电缆的容量是多少。2.1交流慢充系统工作原理PWM调制CP信号状态A开路状态BR1=2700ohms状态CR1+R2=880ohms状态DR1+R2+R3=240ohms2.1交流慢充系统工作原理5分钟视频2.1交流慢充系统工作原理2.2直流快充系统工作原理一、直流充电插头与插座根据“GB/T20234.3-电动汽⻋传导充电⽤连接装置第3部分：直流充电接口”要求，现⾏的中国市场的直流充电插头。2.2直流快充系统工作原理直流充电插头端⼦符号含义及参数⻅表在充电连接过程中，⾸先接通保护接地触头，最后接通控制导引触头与充电连接确认触头。在脱开的过程中，⾸先断开控制导引触头与充电连接确认触头，最后断开保护接地触头。2.2直流快充系统工作原理

二、直流充电工作原理解析快充系统：快充系统一般使用工业380V三相电，通过功率变换后，直接将高压大电流通过母线直接给动力电池进行充电快充系统主要部件：电源设备（快充桩）、快充接口、车内高压线束、高压配电盒、动力电池等。我们要对车辆进行充电，需要经过一系列的操作才能完成，下面我们主要对快充系统的充电原理进行分析。2.2直流快充系统工作原理

01摘枪、插枪过程

按着充电枪的机械锁按钮，把枪从充电桩中摘下来，再插入车辆的直流充电口。（根据电路原理图图1进行分析）在充电枪放置在充电桩时，这是机械锁是锁止的，这时S是闭合的，在检测点1（CC1）所示的电压为6V，如图2所示；当按下充电枪的机械锁时，这时S就断开的，检测点1(CC1)的电压为12V（蓄电池电压），如图3所示。2.2直流快充系统工作原理当把充电枪插入充电座时，这时S还是断开的，R1与R4就形成了一电路，监测点1(CC1)的电压为6V，如图4所示；但放开机械锁按钮，这时R1、R4与R2形成了电路，这时监测点1的电压为4V，如图5所示。同时，监测点2（CC2）也收到一个插电确认电压为6V，此电压为辅助确认信号；电子锁同时上锁。2.2直流快充系统工作原理02充电桩对车电压供给及充电桩的自检过程

在完成上面操作，非车载充电机控制系统收到完成插枪信号，这时控制系统就控制接通对电动车低压供电系统进行供电，以保证对车辆充电顺利完成，以防车辆因蓄电池电压不够而导致充电操作中断或失败（因为充电过程需要较长的时间，一般需要4-6小时）；在对车辆低压供电之后，充电桩进行对充电电路进行自检，如图6所示；并输出绝缘监控电压，如图7所示；和泄压过程，如图8所示。

2.2直流快充系统工作原理

发送充电匹配报文03充电控制器的自检过程

这时完成充电侧的检测时，这时断开K1、K2。充电控制器发出充电辨别匹配报文。2.2直流快充系统工作原理

04车辆完成充电准备过程

车辆接收到充电控制器发送的充电辨别匹配报文时，进行车辆充电侧的检测，这时闭合K5、K6，对充电电路进行监测，监测完成后；车辆控制器就给充电控制器发送充电就绪报文。发送充电就绪报文2.2直流快充系统工作原理

发送充电就绪报文05充电控制器完成充电准备

这时充电控制器接收到车辆控制器送过来的报文，就闭合K1、K2，同时发送充电就绪报文。发送充电就绪报文2.2直流快充系统工作原理

发送电池状态报文发送充电状态报文06进行充电过程

充电控制器发送充电状况报文，同时对车辆（动力电池）输出充电电流；车辆这时也同时发送动力电池状态信息。输出电流电压2.2直流快充系统工作原