《新能源汽车电池及管理系统检修》 课件 项目五.动力电池充电系统检修

机械工业出版社《新能源汽车电池及管理系统检修》项目五

动力电池充电系统检修目录01.动力电池的能量补给02.动力电池交流充电系统检修03.动力电池直流充电系统检修任务目标素质目标（1）培养操作的安全意识。（2）形成细致、耐心、严谨的工作态度。（3）培养解决问题的能力和独立思考的能力。知识目标（1）了解新能源汽车动力电池充电技术及装置。（2）掌握新能源汽车常见的充电方式和操作流程。（3）熟悉新能源汽车常用充电设备的工作原理。（4）清楚动力电池充电的注意事项。能力目标（1）能选择合适的充电方式进行动力电池充电操作。（2）能够独立分析、诊断和修复动力电池充电系统的故障。（3）能够准确操作专业设备和工具对动力电池充电系统进行检修。任务1动力电池的能量补给01任务引入2024年2月，习近平总书记在中共中央政治局第十二次集体学习时强调“加快构建充电基础设施网络体系，支撑新能源汽车快速发展”。3月5日，李强总理代表国务院在十四届全国人大二次会议上所作政府工作报告明确要求“加强充电桩等设施建设”。国办、国家发改委等也密集出台相关文件，对加快超充基础设施建设提出明确要求新知讲解（1）无线充电方式无线充电设备利用电磁感应、电磁共振以及电容耦合方式传输电力，属于辐射无线电波的非无线电设备。《无线充电（电力传输）设备无线电管理暂行规定》（于2024年9月1日起实施）指出：额定传输功率不超过22kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备工作频率为79~90kHz频段；额定传输功率大于22kW但不超过120kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备工作频率为19~21kHz频段。1.2.1能量补给方式新知讲解无线充电方式电磁感应式磁共振式无线电波式电场耦合式原理电流通过线圈，线圈产生磁场，对附近线圈产生感应电动势，产生电流。发送端能量遇到共振频率相同的接收端，由共振效应进行电能传输。将环境电磁波转换为电流，通过电路传输电流。利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力。示意图

（1）无线充电方式1.2.1能量补给方式新知讲解无线充电方式电磁感应式磁共振式无线电波式电场耦合式传输功率(W)数

W-5W数kW大于100mW1-10W传输距离数mm-数cm数cm-数m大于10m数mm-数cm使用频率范围22kHz13.56MHz2.45GHz560-700kHz充电效率80%50%38%70%-80%优点转换效率较高适合远距大功率充电；转换效率适中传输距离远转换效率较高；发热较低；位置可不固定缺点传输距离短，特定摆放位置，才能精确充电；金属感应接触会发热效率较低；安全与健康问题，对线圈设计要求高传输损耗大，转换效率较低；充电时间较长(传输功率小)传输距离短，体积较大；功率较小应用小型电子设备充电未来电动汽车无线充电主流。智能家居领域未来电动汽车无线充电主流（1）无线充电方式1.2.1能量补给方式新知讲解图5-1-2 蔚来汽车换电站（2）换电方式是通过全自动或者半自动机械设备更换电池组来实现车辆的快速“补能”。换电站对更换下来的电池进行集中充电、维护和管理，确保电池的性能和安全性。换电过程通常只需3~5min，与燃油车加油时间相当，远快于充电方式。1.2.1能量补给方式新知讲解（3）快充技术1.2.1能量补给方式新知讲解（3）快充技术1.2.1能量补给方式新知讲解（3）快充技术1.2.1能量补给方式新知讲解（1）恒流充电（ConstantCurrentCharging，CC）（2）恒压充电（ConstantVoltageCharging，CV）1.2.2充电方式新知讲解（3）脉冲式充电法（4）阶段充电法1.2.2充电方式任务实施表5-1-4充电操作流程操作步骤及方法图示将新能源汽车在车位停稳，关闭点火开关后，直接打开车辆充电口盖。有的车型可以：按压充电口盖板打开；点击中控大屏打开；点击手机APP打开；实体钥匙打开；车辆内部按钮打开。

2.从充电桩上拔出充电枪，插入车辆相应的充电口。

3.如果是公共充电桩，用手机扫描充电桩上的二维码，点击开始充电。交流家充时，请先将电源插头插入家用

220V/16A三孔插座（插座需要接地，否则无法充电），再插入慢充枪。

4.充电桩与车辆连接成功，车辆进行充电，可在充电桩显示屏、或者车辆中控大屏上查看实时充电信息。

任务实施表5-1-4充电操作流程操作步骤及方法图示5.充电完毕后，按下充电枪按钮，拔出充电枪。

关闭车辆充电口保护盖，关闭充电口盖。有的车型需要手动关闭，有的车型拔枪后几秒钟会自动关闭，锁车可以关闭，手机APP可以关闭，中控大屏可以关闭。

7.将充电枪插入充电桩，充电完毕。总结评价表5-1-5新能源汽车充电操作实训工单姓名

组别

实训日期

实训汽车车型

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主要实训内容记录：

教师评语

总结评价表5-1-6学生任务评价表评价项目评价内容学生自评20%小组评价40%教师评价40%认知与素养50%知道新能源汽车能量补给方式及其特点。能根据车型选择匹配的能量补给方式。

知识与技能50%能够正确进行新能源汽车的慢充充电操作。能够正确进行新能源汽车的快充充电操作。

总分满分100分1．填空题（1）额定传输功率不超过22kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备工作频率为（）。（2）额定传输功率大于22kW但不超过120kW的电动汽车（含摩托车）无线充电设备工作频率为（）。2．判断题（1）新能源汽车充电时，可以使用适配器或延长电缆。（）（2）交流充电时，可以插入家用220V/16A两相插座进行充电。（）复习与思考任务2

动力电池交流充电系统检修02任务引入某新能源汽车在利用交流充电桩充电时，插枪后无插枪状态指示灯显示，无法进行充电。经过4S店维修后发现，该车CC线断开，修复后，车辆能够正常充电。充电时仪表应同时亮起插枪状态指示灯和充电指示灯。图5-2-1

充电指示灯新知讲解一、充电连接方式1）连接方式A2）连接方式B3）连接方式C2.2.1充电连接方式新知讲解图5-2-5充电模式12.2.24种充电模式图5-2-6

充电模式2图5-2-7

充电模式3图5-2-8

模式4新知讲解图5-2-10

比亚迪E5充电系统2.2.3交流充电系统的组成新知讲解图5-2-11慢充充电插头、插座触头布置图（左侧插头、右侧插座）2.2.3交流充电系统的组成触头编号/标识额定电压和额定电流功能定义1——(L1)250V10A/16A/32A交流电源(单相)440V16A/32A/63A交流电源(三相)2——(L2)440V16A/32A/63A交流电源(三相)3——(L3)440V16A/32A/63A交流电源(三相)4——(N)250V10A/16A/32A中线(单相)440V16A/32A/63A中线(三相)5——(PE）

保护接地(PE),连接供电设备地线和车辆电平台6——(CC)0V~30V2A充电连接确认7——(CP)0V~30V2A控制导引新知讲解图5-2-12

OBC车载充电机在慢充系统中的位置2.2.3交流充电系统的组成新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程图5-2-14

交流充电电路关系图新知讲解

表5-2-3交流充电枪RC电阻与允许充电电流的关系RC阻值/Ω最大充电电流/A1006322032680161500102.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程图5-2-16 充电模式3、连接方式B的控制导引电路原理图新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程

表5-2-5电动车辆检测的占空比与充电电流限值映射关系PWM占空比D最大充电电流Imax/AD<3%不允许充电3%≤D≤7%5%的占空比表示需要数字通信，且需在充电前在充电桩和电动汽车之间建立。没有数字通信不允许充电7%<D<8%不允许充电8%≤D<10%Imax=610%≤D≤85%Imax=(D×100)×0.685%<D≤90%Imax=(D×100—64)×2.5且Imax≤6390%<D≤97%预留D>97%不允许充电新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程故障排除流程：（1）测CC线是否有信号输出万用表红表笔连CC，黑表笔连PE，电压为12V/5V说明有信号输出，如果为0V说明CC线断路（开路）。（2）测CC与PE之间的阻值如果在680Ω左右就是没问题，反之则说明PE线出现了断路。新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程1、充电连接指示灯未点亮

故障排除流程：（1）检测充电枪的CP信号唤醒线，选择万用表电压档，红表笔接CP端，黑表笔接PE端，正常情况下电压在12V左右。如果电压异常，则说明充电枪内部线路损坏。（2）测充电口的CP线测动态电压：红表笔接CP端，黑表笔直接车身搭铁，正常情况下电压在8V左右波动。（3）测静态电阻，测试充电枪端，红表笔接CC，黑表笔接PE，不同充电枪阻值不同，如果测试结果为无穷大，则说明内部损坏。2、充电连接指示灯亮了但不能充电

新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程3、交流充电过程中跳枪（1）断电故障原因：充电插头有松动或损坏、负极接地接触不良或松动生锈。故障排除：断电，恢复供电后，充电会自动重启。（2）连接异常，充电电缆连接不良。故障排除：确认充电连接装置电缆没有错误连接。（3）开关问题故障排除：当按下充电连接器开关时，充电将停止，需要重新连接充电连接器才能开始充电。（4）温度过高报警故障原因：①电池管理系统识别到单体电池电压过高，最高单体和最低单体相差0.3V。②电池管理系统识别到电池温度过高，充电时温度超过45℃。故障排除：动力电池温度过高，组合仪表显示动力电池过热报警指示灯亮起，充电自动停止，等电池冷却后再充电。故障原因：线束绝缘故障，识别到线束绝缘低于极限值。如果车辆或交流充电连接装置存在其他故障，在组合仪表上有动力电池故障指示灯，动力电池切断故障指示灯，此时停止充电。新知讲解2.2.4交流充电系统工作过程（5）绝缘故障灯

故障原因：线束绝缘故障，识别到线束绝缘低于极限值。如果车辆或交流充电连接装置存在其他故障，在组合仪表上有动力电池故障指示灯

，动力电池切断故障指示灯

，此时停止充电。

4、数据流显示动力电池继电器未闭合。故障排除流程：①

检查连接器是否正常连接，检查充电机输出唤醒是否正常；②

检查VCU与BMS通讯是否正常；③

检查BMS内部是否有故障。5、电池继电器正常闭合，但充电机无输出电流。故障排除流程：①检查高压连接器及线缆是否正确连接；②用诊断仪查看充电监控状态。

表5-2-6

慢充故障检修---CC信号故障检修流程操作步骤及方法图示1.观察故障现象CC线路出现故障的现象是：车辆不能充电，且组合仪表“充电连接指示灯不能点亮”组合仪表充电连接指示灯2.数据流读取当慢充出现以上故障现象时，验证CC信号是否正常，可以查看OBC数据流的CC信号是否连接，如果未显示连接也可以按照图5-2-22所示的诊断流程进行检修。OBC的CC信号数据流连接状态如图所示3.万用表测量车辆一侧，将万用表调整至直流电压档位，

一只表笔测量PE端口，另一只表笔测量CC端口。点火开关处于关闭位置，

此时万用表应显示直流电压

（有两种状态电压：一种是5V；另一种是12V），如果测量结果无电压，则原因为：①车载充电器至充电口之间的CC线路断路；②车载充电器的常电熔丝断路／常电熔丝输出至车载充电器之间的线路断路；③车载充电器线路断路；④车载充电器内部电源模块损坏；⑤车载充电器至充电口之间CC线路与地短路。测量CC电压示意图如图所示4.万用表测量充电枪一侧万用表测量充电枪一侧CP和PE之间的电压应为DC12±0.8V，CC和PE之间电阻为220/680Ω。测量CP与PE电压，CC与PE电阻任务实施任务实施表5-2-7

交流慢充故障检修实训工单姓名

班级

实训日期

实训汽车车型

汽车车辆识别代码

实训设备领取

主要实训内容记录：

教师评语总结评价表5-2-8学生任务评价表评价项目评价内容学生自评20%小组评价40%教师评价40%认知与素养50%1.知道新能源汽车交流充电系统的组成、零部件关系。2、清楚交流充电条件，掌握交流充电控制原理。

知识与技能50%1、能够利用检测工具测量的结果分析交流充电故障原因。2、能够正确进行交流充电故障修复。

总分满分100分复习与思考1．选择题（1）对纯电动汽车而言，检修交流充电系统时，有时需要测量充电线的桩端N端子和车辆端的N端子之间是否导通，其阻值应小于（）Ω，否则应更换充电线总成。A.1B.2C.0.8D.0.5（2）纯电动汽车随车配备了16A或32A交流充电线，其中16A充电线在连接车辆交流充电口的充电插头中CC与PE端有（）的电阻。A.220×（1±3%）B.320×（1±3%）ΩC.680×（1±3%）ΩD.860×（1±3%）Ω（3）检修16A交流充电系统时，如果测量充电枪的CC端和PE端之间的阻值，其阻值应为（）Ω，否则应更换充电线总成。A.380B.980C.450D.680（4）动力电池在充电初期采用（）模式。A.均衡充电B.恒流充电C.恒压充电D.脉冲充电复习与思考1．选择题（5）交流充电线缆上控制保护装置集成在（）的线缆组件中，是具备控制功能和安全功能的装置。A.充电模式1B.充电模式2C.充电模式3D.充电模式4（6）电动汽车充电时，当拔出供电插头或车辆插头时，（）应最后断开。A.接地端子B.相线端子C.中性端子D.控制导引端子项目五动力电池充电系统检修2．判断题（1）电动汽车交流充电的车辆接口和供电接口都包含7个端子，分别是CC、CP、N、L1、L2、L3和PE。（）（2）在交流充电连接过程中，首先接通保护接地端子，最后接通控制导引端子与充电连接确认端子。（）（3）固定安装在电动汽车上，将公共电网的电能变换为车载储能装置所要求的直流电，并给车载储能装置充电的设备叫车载充电机。（）任务3动力电池直流充电系统检修

03任务引入某车，为二手车并且是网约运营性质，累计行驶里程87562km，买回来以后发现直流充电功能不正常，换过几个充电桩都不行。用诊断仪读取故障码，发现动力电池能量控制模块有1个故障码：P1F68直流充电连接确认信号线（CC2）信号电压传感器故障。检查发现高压直流充电口有碰撞痕迹，与正常车互换直流充电口，尝试充电，发现仍然无法充电。测量电池管理模块到直流充电口直流端子CC2之间电阻，结果为0.5Ω，正常。测量车辆直流充电口CC2与PE之间的电压，为0.79V，低于6V，异常。CC2信号电压由BMS模块，更换该模块后故障排除。新知讲解表5-3-1直流充电接口的额定值额定电压V额定电流(持续最大工作电流)A750/1000/1500自然冷却条件下：10、16、25、32、50、80、125、200、250、300

主动冷却条件下：200、250、300、400、500、600、800注1:额定电流（持续最大工作电流）为车辆插头和车辆插座完全连接后的整个充电接口（包括必要电缆和导线）能够承载的最大持续充电电流。注2:自然冷却条件下，充电接口的实际充电电流无法达到较大的额定电流（持续最大工作电流）。注3:主动冷却条件下，充电接口的持续最大工作电流受到冷却条件的影响。冷却能力充足时，充电接口具备较大的持续最大工作电流，充电接口的持续最大工作电流通常大于表中给出的电流值。注4:充电接口允许的短时（非持续的）最大工作电流通常可大于额定电流或持续最大工作电流。充电时，充电电流依据充电连接装置的热管理系统、触头温度和表面温度等条件进行实时调整。新知讲解3.2.1直流充电系统组成新知讲解（1）直流充电枪、直流充电座端子3.2.1直流充电系统组成新知讲解表5-3-2触头电气参数值及功能定义触头标识额定电压额定电流功能定义DC+按表5-3-1按表5-3-1直流电源正，连接直流电源正与电池正极DC-按表5-3-1按表5-3-1直流电源负，连接直流电源负与电池负极PE——保护接地(PE),连接供电设备地线和车辆电平台S+0V～30V2A充电通信CAN_H,连接非车载充电机与电动汽车的通信线S-0V～30V2A充电通信CAN_L,连接非车载充电机与电动汽车的通信线CC10V～30V2A充电连接确认1,连接非车载充电机与电动汽车的控制器CC20V～30V2A充电连接确认2,连接电动汽车的控制器A+0V～30V10A低压辅助电源正，连接非车载充电机为电动汽车提供的低压辅助电源A-0V～30V10A低压辅助电源负，连接非车载充电机为电动汽车提供的低压辅助电源3.2.1直流充电系统组成新知讲解3.2.1直流充电系统组成（2）直流充电座连接线束新知讲解新知讲解新知讲解3.2.2直流充电系统控制电路及原理新知讲解3.2.2直流充电系统控制电路及原理新知讲解3.2.2直流充电系统控制电路及原理1．车辆插头与车辆插座插合：使车辆处于不可行驶状态2．车辆接口连接确认3．非车载充电机自检新知讲解4．充电准备就绪车辆控制装置与非车载充电机控制装置在配置阶段时，车辆控制装置闭合K5和K6，使充电回路导通；非车载充电机控制装置检测到车辆端电池电压正常（确认接触器外端电压：①与通信报文电池电压误差范围≤±5%；②大于充电机最低输出电压且小于充电机最高输出电压）后闭合K1和K2，使直流供电回路导通。5．充电阶段在充电阶段，车辆控制装置向非车载充电机控制装置实时发送电池充电需求参数，调整充电电流下降时：ΔI≤20A，最长在1s内将充电电流调整到与命令值相一致；ΔI>20A，最长在ΔI/dlmins（dlmin为最小充电速率，20A/s）内将充电电流调整到与命令值相一致。非车载充电机控制装置根据电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流。此外，车辆控制装置和非车载充电机控制装置还相互发送各自的状态信息。在充电过程中，车端应能检测PE端子断线。新知讲解6．正常条件下充电结束车辆控制装置根据电池系统是否达到满充状态或是否收到“充电机中止充电报文”来判断是否结束充电。在满足以上充电结束条件时，车辆控制装置开始周期发送“车辆控制装置（或电池管理系统）中止充电报文”，在确认充电电流小于5A后断开K5和K6。当达到操作人员设定的充电结束条件或收到“车辆控制装置（或电池管理系统）中止充电报文”后，非车载充电机控制装置周期发送“充电机中止充电报文”，并控制充电机停止充电，以不小于100A/s的速率减小充电电流，当充电电流小于或等于5A时，断开K1和K2。当操作人员实施了停止充电指令时，非车载充电机控制装置开始周期发送“充电机中止充电报文”，并控制充电机停止充电，在确认充电电流变为小于5A后断开K1、K2，并再次投入泄放回路，然后再断开K3、K4。新知讲解3.2.2直流充电系统控制电路及原理新知讲解3.2.2直流充电系统控制电路及原理注：1．无预约时T0~T7小于10min，T5~T6小于30s；有预约时T0~T7、T5~T6无时间限制。

2．T4~T5为初始数据交互，完成通信版本、最高允许充电总电压等数据交互。

3．K3、K4应于充电机发完CSD报文和收到BMS的BSD报文之后断开。

4．结束充电后，泄放回路应于K1、K2和K5、K6断开后投入，并在残余电压小于60V时退出；且CC1电压由12V变为6V之后，泄放回路应保持断开状态。新知讲解3.2.3直流充电车辆接口锁止装置示例电子锁电源由供电设备提供并控制，应具备锁止位置反馈信号功能，以便供电设备能够正确识别出电子锁已将机械锁正确锁止或处于解锁状态。在电子锁未可靠锁止时，应能发出故障信号，使供电设备停止充电或不能启动充电。新知讲解直流充电系统充电条件如下:1)充电连接确认信号CC1、CC2正常。电子锁1972)BMS供电电源12V正常。3)充电唤醒信号12V输出正常。4)充电桩、整车控制器、BMS之间通信正常。5)动力电池电芯温度大于5℃,小于45℃。6)动力电池电芯电压的最高与最低值压差小于300mV。7)电芯最高温度与最低温度差小于15℃。8)绝缘性能>500Ω/V。9)实际电芯最高电压不大于额定电芯电压0.4V。高、低压电路连接正常(远程开关关闭状态)。新知讲解3.2.4直流充电故障排除1．故障类型1）电池管理系统（BMS）故障：BMS负责监控电池状态、管理充放电过程等，若BMS故障，可能导致充电桩无法正确识别电池状态，从而无法充电。2）充电接口故障：充电接口是连接充电桩与电池的关键部件，若接口故障，如接触不良、损坏等，会影响充电过程。3）其他电气系统故障：如继电器故障、熔丝熔断等，也可能导致充电过程中断。4）通信模块故障：电动汽车与充电桩之间需要通过通信模块进行数据传输，若通信模块故障，两者可能无法正常通信，影响充电。5）通信协议不一致：虽然较少见，但若充电桩与电动汽车的通信协议不匹配，也可能导致无法充电。6）控制软件问题：电动汽车的充电控制软件可能存在漏洞或版本不兼容等问题，导致无法正确控制充电过程。7）线束退针或断路：车辆内部的线束可能因长期使用或外部因素导致退针、断路等问题，影响充电。表5-1-4充电操作流程（1）充电枪的检查1）检测CC2与PE电阻。检测过程：用万用表电阻档检测CC2与PE间电阻，应为1000Ω。2）检测CC1与PE电压。检测过程：检测CC1与PE之间的电压，应为6V左右（按下按钮为12V）。（2）直流充电口的检测1）检测CC2电压。检测条件：上电。检测过程：使用万用表直流电压档，测量CC2与PE间的电压，应为12V或者5V。2）检测CC1与PE阻值。检测过程：使用万用表电阻档测量CC1与PE之间电阻值，正常应为1000Ω左右。3）检测通讯线电压。检测条件：上电。检测过程：使用万用表测量S-与PE之间电压，正常应为2.3V左右；使用万用表测量S+与PE之间电压，正常应为2.7V左右。（两个电压相加等于5V）4）检测通讯线电阻。检测条件：车辆闭锁休眠。检测过程：使用万用表电阻档，测量S+与S-之间的电阻，应为60Ω。5）检测DC+、DC-是否对地短路。检测过程：用万用表电阻档检测DC+与PE间、DC-与PE间电阻，正常应为无穷大。3．故障排除操作新知讲解表5-3-4

直流快充无法充电：接地异常故障检修实施步骤操作步骤及方法图示1.故障现象直流快充无法充电，仪表无充电提示。2.故障分析可能引起直流不充电的原因如下：充配电总成故障；充电口故障；低压线路故障；动力电池管理控制单元等。根据先易后难的原则，先连接直流快充枪，连接后仪表充电指示灯不点亮，充电桩提示请插枪。

3.查看电路图，使用万用表测量CAN通讯线S+、S-针脚电压为2