新能源汽车电池及管理系统课件 3-2充电装置的使用

充电装置的使用

任务导入：

新能源汽车在日常使用过程中，需要经常对车上的动力电池进行充电。充电时，选用哪种充电方式、如何使用充电设备，是新能源汽车使用者都会遇到的问题，特别是对于刚选购新能源汽车的客户，对充电知识知之甚少，经常向汽车销售人员、售后服务人员咨询相关知识。作为新能源汽车销售、检修和管理人员，应掌握新能源汽车充电设备相关知识和技能，才能为客户提供优质的服务。

1.任务目标1.知识目标

（1）熟悉充电装置的构成；

（2）掌握充电桩、车载充电机的功能和类型；

（3）掌握充电口的类型和充电口端子定义；

（4）熟悉充电桩充电协议；

（5）掌握充电装置的使用方法、步骤

2.能力目标

（1）能描述充电桩的功能和类型；

（2）能描述车载充电机的功能和类型；

（3）能描述及区分充电口类型；

（4）能描述充电协议；

（5）能按正确的方法、步骤使用充电装置给动力电池充电

一、动力电池充电装置认知

新能源汽车动力电池充电装置主要包括外接充电桩、车载充电器、充电接口等。

（一）充电桩

（1）充电桩的功能

充电桩能实现计时、计电度、计金额充电，可以作为市民购电终端。同时为提高公共充电桩的效率和实用性，今后将陆续增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

（2）充电桩的类型

按安装方式不同分，有落地式、壁挂式，其中落地式又分柜式和立柱式两类。

按充电方式不同分，有交流充电桩、直流充电桩和交直流复合充电桩，如图所示。

交流充电桩（a）立柱式交流充电桩；（b）落地式交流充电桩；（c）壁挂式交流充电桩直流充电桩

交直流复合充电桩

（3）交流充电桩参数

以欧拉汽车DH-AC0070XG25壁挂式交流充电桩为例，如图所示。额定输入/输出电压：AC220V。额定输入/输出电流：AC32A。额定功率：17kW。防护等级：IP55。指示灯说明：上电：左蓝灯亮；故障：红灯闪烁；插枪：氛围灯呼吸、中蓝灯闪烁；充电结束：氛围灯常亮、中蓝灯闪烁。（4）直流充电桩参数易威斯10~30kW直流充电桩如图所示。

输入电压：AC380V（三相五线）（1±20%），50Hz。额定功率：30kW。输出电压：DC200~500V/DC200~750V。输出电流：60A/40A。电压误差：≤±0.5%。绝缘电阻：≥10MΩ。交流漏电保护功能：有。显示屏：7inaLCD高清触摸屏。充电接口：单枪/双枪兼容同充轮充。通信接口：标配RS485。充电模式：自动充满、按时间、按电量、按金额等充电操作模式；防护等级：IP54。运行温度：-25~55℃。充电枪寿命：≥10000次。外形尺寸：1522mm×660mm×400mm（H×W×D）。计费方式：支持RFID刷卡/扫二维码APP支付等（选配）。2.车载充电机（1）车载充电机的功能①将输入的交流电转换成直流电输出，给动力电池组充电。②车载充电机工作过程能与充电桩、BMS、VCU（整车控制器）等部件进行通信。③能根据动力电池组的需求调节输出功率。（2）车载充电机的类型车载充电机按冷却方式不同有风冷式和水冷式两种。(2）车载充电机的类型车载充电机按冷却方式不同有风冷式和水冷式两种。风冷式车载充电机

水冷式车载充电机

（3）车载充电机的安装位置

车载充电机一般安装在车辆前部的机舱内，如图所示。部分车辆的车载充电机安装在行李厢内交流充电口附近位置。现在不少纯电汽车将车载充电机与高压配电盒等组合在一起，集成“二合一”“三合一”“四合一”总成北汽EV200车载充电机位置吉利帝豪EV450车载充电机位置比亚迪e5集成车载充电机的PDU（4）车载充电机规格型号及技术参数

车载充电机的型号规格定义如下：车载充电机额定输入电压和额定输入电流技术参数注：三相输入电压、电流为可拓展方式。车载充电机输出电压技术参数

（5）车载充电机的结构

车载充电机是由输入端口、控制单元、功率单元、低压辅助单元和输出端口组成的。

车载充电机的外部端口（a）风冷式充电机外部端口；（b）水冷式充电机外部端口；（c）2019款比亚迪e5含车载充电机的PDU端口（1）输入端口。L：交流220V火线接线端子；N：交流220V零线接线端子；NC1、NC2：380V三相交流电备用接线端子；PE：接地（高压部件外壳保护接地）；CC：供电装置确认充电枪与车辆充电口连接的信号；CP：车辆控制器（VCU或BMS）确认车辆充电口与充电枪连接的“握手”信号、交流充电桩的充电信号。

插枪前，CP信号为12V高电平，充电枪插入车辆充电口后，车载充电机分压电阻R3工作，CP信号变为9V。交流充电桩检测到CP信号电压为9V，闭合开关S1，切换高平输出为PWM输出。PWM占空比表示充电桩最大输出电流，车辆控制器确认充电信号，控制开关S2闭合，车载充电机分压电阻R2工作，PE信号电压变为6V。充电桩检测到PE电压为6V后，控制接触器K1、K2闭合，向车载充电机供电，车载充电机将交流电转换为高压直流电动力电池充电。

充电中，交流充电桩实时检测PWM信号电压值，若检测到PWM不是6V，及时断开K1、K2，停止供电。（2）控制单元。采集输出的电流和电压，经过处理后将实时值传递给PID控制回路

（PID：一种闭环自动控制技术，是比例、积分、微分控制器的简称）。由控制器比较测量值与期望值之间的差距，再将调节要求传递给PWM回路（PWM脉冲宽度调制技术）。用脉冲宽度变化去控制高压回路中功率器件开闭时间的长短，最终实现输出电流和电压尽量接近于主控系统要求的数值。

（3）低压辅助单元。低压辅助单元是一个标准低压电源，输出电压为12V或者24V，用于充电期间，给电动汽车上的用电器供电，如电池管理系统、热管理系统、仪表等。

（4）功率单元。一般包括输入整流、逆变电路和输出整流三个部分，将输入的交流电转化成适合动力电池系统电压的直流电。

（5）输出端口。

低压辅助电源+（12V+）、低压辅助电源-（12V-）：车辆控制器唤醒电源；高压直流+（DC+）、高压直流-（DC-）：高压直流电输出；PE：接地（高压部件外壳保护接地）；CAN-H、CAN-L：通信线。

充电请求信号：充电机的输入端口与外部电源之间完成充电连接确认后，向车辆控制器送充电请求信号，同时或延时一小段时间后，用低压辅助电源给整车供电。

3.充电接口

（1）类型

目前新能源汽车充电接口有交流充电接口、直流充电接口、组合充电接口三类。

①交流充电接口。交流充电接口又称交流慢充接口，如图所示，充电时利用专用充电线与220V交流外接电源（充电桩或家用电源）连接，对动力电池进行常规慢充充电。交流慢充接口

②直流充电接口。直流充电接口又称直流快充接口，如图所示，充电时利用专用充电线与380V交流充电桩连接，对动力电池进行快速充电。

③组合充电接口。如图所示，组合式充电接口同时拥有快充和慢充功能，一个接口就能实现两种充电速度。直流快充接口

组合式充电接口

（2）充电接口标准

新能源汽车充电接口存在5种标准：Combo接口、CHAdeMO接口、特斯拉接口、CCS接口、中国标准充电接口。

①Combo接口。Combo充电接口可以允许电动车慢充和快充，是目前在欧洲应用最广的插座类型，包括奥迪、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用、保时捷以及大众都配置SAE（美国汽车工程师协会）所制定的充电界面，如图所示。

Combo组合充电接口

②CHAdeMO接口。CHAdeMO接口是日本日产及三菱汽车等支持的CHAdeMO插座。这种直流快充插座可以提供最大50kW的充电容量，如图所示。

③特斯拉接口。早期国外产特斯拉有一套自己的充电标准，因此其充电插座最高容量可达120kW，最高电流可达80A。现在上海产特斯拉接口采用国内标准接口。

CHAdeMO充电接口

④CCS接口，又称美德CCS标准“联合充电系统”接口。这是由福特、通用、克莱斯勒、奥迪、宝马、奔驰、大众和保时捷在内的美系、德系八大厂商共同发布的，包括特斯拉、丰田、斯巴鲁、马自达等，是目前全球市场最为统一的充电标准。

CCS标准充电接口

⑤我国标准充电接口，GB/T20234是我国专为纯电车型定制的国家新规定接口标准，其中，交流额定电压不超过690V，额定电流不超过250A；直流额定电压不超过1000V，额定电流不超过400A。我国标准充电接口

（3）充电接口端子定义

以我国新能源汽车标准充电接口为例，端子定义如图所示。

国标纯电动汽车交流慢充充电口定义CP—控制确认；CC—充电连接确认；N—交流电源；L—交流电源；NC1—备用（三相交流电）；NC2—备用（三相交流电）；PE—车身地（搭铁）国标纯电动汽车直流快充充电口定义DC+—直流电源正极；DC-—直流电源负极；A+—低压12V电源正极；A-—低压12V电源负极；CC1—充电连接确认；CC2—充电连接确认；S+—充电通信（CAN-H）；S-—充电通信（CAN-L）；PE—车身地(搭铁)（4）通信协议①定义：通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。②通信协议三要素：通信方式、通信内容、通信时间。③通信协议对象：充电系统通信协议主要针对直流快充而言。二、低压蓄电池充电装置DC/DC转换器的认知1.DC/DC转换器的功用①将动力电池的高压电转换成12V、14V、24V的低电压，给车辆低压蓄电池充电。②给车上的低压电气设备供电。车上的低压电气设备主要包括VCU、BMS、信号灯、照明灯、喇叭、音响、仪表、电动窗、电动门、电动座椅、电动后视镜等。

DC/DC转换器外观

2.DC/DC转换器的安装位置

DC/DC转换器一般安装在车辆前方的机舱内。近年来，多数车辆都把DC/DC转换器与车载充电机、高压配电盒等组合在一起，集成高压电控总成（PDU）。三、动力电池充电装置的使用1.家用插座便携式交流充电器的使用家用插座便携式交流充电器外形如图所示。家用插座便携式交流充电器外形以比亚迪秦充电为例，常规充电步骤如下：（1）充电前的检查。检查充电线材与设备，确保充电设备没有刮破、生锈、破裂或充电口、电缆、控制盒、电线以及插头表面没有破损等异常情况，以免漏电。（2）关闭车辆电源开关。如图所示，将开关置于“停止位置”。电源开关（3）开启充电口盖。

如图所示，按下充电口开启按钮，打开充电口护盖。充电口开盖开关一般装在驾驶员座左侧位置，标注充电插头符号或油箱盖符号，或标注“LOGO”字母。充电口开启按钮

开启充电口盖如果电量不足，无法电动打开充电口盖，可手动打开前舱盖，同时按下前格栅上两侧开启开关即可，如图所示。前格栅处充电口盖手动开关

（4）连接电源及充电枪。

将充电配线插头接入家用交流电，充电枪接入汽车充电口，如图所示。此时，组合仪表上的充电指示灯点亮，同时交流充电连接装置充电指示灯闪烁，动力电池开始充电，充电状态通过仪表指示装置显示，如图所示。充电枪插入汽车充电口

充电状态显示

（5）充电结束，拔出充电枪。

充电结束整车解锁后，按住锁止按钮，将充电枪从充电口中拔出。若车辆解锁后，30s内未拔出插头，则车辆接口电子锁会重新锁止充电枪。拔出三端插头，盖好充电口护盖，将交流充电连接装置放入专用收纳包内。

2.交流慢充充电桩的使用

以上汽通用五菱智能交流充电桩为例，如图所示，该充电桩有三个界面：

指示灯界面、扫码界面、充电步骤温馨提示界面。充电桩输入电压220V，输出电流10A，输出功率2200W，防护等级IP55。上汽通用五菱智能交流充电桩外形（1）微信扫码，打开电箱门，箱门呼吸灯闪亮。（2）将随车充电器三端插头插入电箱门内的三端插座。（3）打开车辆充电口盖，将充电枪插入交流慢充口。（4）关闭电箱门，设备进入充电状态，充电桩充电指示灯点亮。（5）充电完成后绿色灯常亮，用手机扫码付费，打开电箱门，拔出充电器插头后，关闭箱门，充电结束。3.交流充电桩人机操作步骤（1）停车，打开充电口盖，关闭车辆电源开关。（2）充电桩供电后自动检查外部设备通信状况和交流电源输入。（3）单击操作指南界面的下一步进入“状态提示”界面。（4）刷充电卡，用户卡号界面显示用户卡号信息。（5）连接充电电缆。（6）进入“充电方式选择”界面。（7）进入“充电参数”确认界面确认充电。（8）等待充电完成。（9）进入“结算信息”界面，刷卡结算。（10）拔出充电枪。充电过程中要查看动力电池电量是否已经充满，只需将钥匙打到“ACC”或者“ON”挡，即可从仪表盘上读出。当仪表盘显示电量100%时，表明动力电池包已经充满电。

4.直流充电桩人机操作步骤

电动汽车直流充电桩充电方式有三种：国家电网充电卡充电、E充电扫码充电、E充电账号充电。

1）国家电网充电卡充电

以FAS-J500/60-I一体化整车直流充电桩为例，介绍充电卡充电和E充电扫码充电：（1）按下充电枪机械锁按钮，取下充电枪，将充电枪插入车辆直流充电口，如图所示。拔下充电枪插入车辆充电口（2）单击屏幕，进入功能选择界面，如图所示。单击屏幕进入功能选择（3）单击“国网充电卡”，进入“选择预充金额”界面，如图所示。单击“国网充电卡”和“选择预充金额”界面（a）单击“国网充电卡”；（b）“选择预充金额”界面（4）设定预充金额，单击“确定”按钮，取充电卡到刷卡区刷卡，如图所示。

刷卡界面及刷卡充电（a）刷卡界面；（b）刷卡充电（5）刷卡成功后，车辆开始充电，如图所示。

刷卡成功及开始充电（a）刷卡成功；（b）开始充电

（6）充电完成后，单击“结算”按钮，刷卡支付，充电完成和结算完成界面如图所示。

充电完成和结算完成界面

（a）充电完成；（b）结算完成（7）结算完成，取出充电枪，将充电枪插入充电桩。

2）E充电扫码充电

（1）将充电枪插入车辆直流充电口后，单击屏幕进入功能选择界面，单击“E充电扫码充电”。

（2）设定预充金额，单击“确定”按钮后生成二维码，打开手机国网“E充电APP”扫描充电桩屏幕二维码，如图所示。E充电二维码界面及手机E充电APP界面（a）E充电二维码界面；（b）手机E充电APP界面（3）扫码成功及开始充电界面如图所示。

扫码成功及开始充电界面（a）扫码成功界面；（b）开始充电界面(4）充电完成，结算费用，在手机E充电APP“我的订单”扫码记录中显示验证码，将验证码输入充电桩，如图所示。

充电完成及输入手机验证码结算界面（a）充电完成界面；（b）输入手机验证码结算界面

（5）验证码输入并确认后系统结算充电费用，结算完成并提示将充电枪放回充电桩，结束充电。

5.充电操作注意事项

（1）混合动力汽车充电时，与易燃物品保持足够的安全距离，车辆插有充电枪不进行油料加注作业。

（2）通过家用交流电源对车辆动力电池充电时，避免使用延长电缆和电源适配器。

（3）充电结束应先拔出车上的充电枪，然后再拔出交流电源插座上的三端子插头。

（4）避免使用损坏的充电线和电源插座。

（5）充电中，不得强行拔出充电枪，否则容易产生火灾事故；若充电线和充电插头出现过热现象，应立即停止充电，并请专业人员进行检修。充电中若发生安全事故，应立即按下安全面板上的紧急开关，并与管理人员联系。

（6）避免使用不防潮、不防腐蚀的插座。

（7）避免用手或其他物品触碰接触插头触点区域。

（8）避免自行维修或改造充电电线。

（9）维护充电电缆时，避免电缆线渗入液体。

（10）充电期间避免进行自动洗车。

（11）不了解充电设施及充电插座时，将车上的充电电流设置为“较低”。

（12）确保充电接口无积水。充电前，要确保车辆充电接口、充电枪头无积水或积雪情况，以保障充电安全。

（13）注意充电停止的条件。

①汽车主动停止。

②异常停止。

6.充电时间及充电电流

（1）常规慢充充电：一般充8~10h，充电电流16A左右。

（2）快充充电：一般充30min~2h，充电电流150~400A。充电30min电量可达容量的80%。课堂练习一、填空 1.充电装置包括

、

、

等。2.充电桩的功能是

。充电桩有

、

、

几种类型。3.车载充电机的功能有：①

;②

;③

。4.车载充电机有

和

两种类型，近年来不少新能源汽车的充电机与DC/DC转换器、高压配电盒、电机控制器集成在一起称为

。5.车载充电机由

、

、

、

、

等组成，其外部

接线端口包括

、

、

。6.