新能源汽车动力电池技术课件：快充(直流)充电系统结构与原理

新能源汽车动力电池技术快充(直流)充电系统

结构与原理客户杨先生驾驶一辆2018款吉利帝豪EV450轿车，早晨起动车辆时，发现仪表提

示车辆电源过低。于是杨先生利用导航寻找

距离最近的汽车充电站，他需要利用直流充

电桩对爱车进行快速充电操作。作为维修技

师的你，你知道如何进行直流充电操作吗？任务描述能够完成直流充电操作。遵守职业道德，树立正确的价值观；引导崇尚劳动精神，逐步提升服务社会的意识；弘扬工匠精神，塑造精益求精的品质；

培养协同合作的团队精神，自觉维护组织纪律。能够描述快充充电系统的结构；能够掌握快充充电系统的工作原理。学习目标010302知识目标素养目标技能目标直流充电又称为快速充电或应急充电，主要通过地面直流充电桩将电网的交流电转变为直流电后，再通过充电连接器对电动汽车动力蓄电池进行充电。知识准备一、

快充充电系统概述直流充电桩充电直流充电桩能在短时间内给电动汽车充入大量的电能，主要针对长距离行驶或其他需要快速补充电能的车辆进行快速充电。其典型的充电时间为10~30min，充电电压为直流电压400V或750V，充电电流最高可达125A和250A。由于这种直流充电装置的充电速度快，充电功率较大，对电网的负荷有较高的要求，需要电网公司规划匹配。知识准备一、

快充充电系统概述直流快充系统是由供电设备、直流充电座、动力电池(含BMS)、整车控制器(VCU)及连接它们的高低压线束等元器件构成。当直流充电设备接口连接到整车直流充电口，直流充电设备发送充电唤醒信号给BMS，BMS根据动力电池的可充电功率，向直流充电设备发送充电电流指令。同时，BMS吸合系统高压正极继

电器和高压负极继电器，动力电池开始充电。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构直流快充系统充电逻辑(1)供电设备直流快充系统的供电设备是直流充电桩，固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，可以为电动汽车动力电池提供直流电源的供电装置。直流充电桩的输入电源

采用三相四线，频率为50Hz

，输出为可调

直流电，输出的电压和电流调整范围大，可以实现快充的要求。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构直流充电桩(1)供电设备快充充电桩集中在城市公共快充站、高速路快充站和出租车专营场站。随着电动汽车的续航里程提高，长途出行则会以高速公路集中快充为主。交流充电需要借助车载充电机来充电，快充电系统并不需要车载充电机。二者在充电速度上差别较大，一辆纯电动汽车(普通电池容量)完全放电后通过交流充电桩充电需要8h以上，而通过直流快速充电仅需要2~3h。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构(2)直流充电接口直流充电桩的充电接口是直流充电机与电动汽车车辆插孔进行物理连接，完成充电及控制引导的连接器。直流充电桩充电插头和电动汽车车辆插座分别包含9对触头。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构直流快充接口触头布置(2)直流充电接口当快充枪插入充电插座之后，形成连接检测回路，检测结果正确后方能开始充电。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构快充充电线束(2)直流充电接口直流充电接口的连接界面，充电机充电插头和车辆插座在连接过程中触点耦合的顺序为：保护地线(设备地)

、充电连接确认(CC2)、直流电源正和直流电源负、低压辅助电源正与低压辅助电源负、充电通信与供电端连接确认。在脱开的过程中则顺序相反。二、快充充电系统结构与原理知识准备1.快充充电系统的结构直流充电接口连接界面直流快充系统是由供电设备、直流充电座、动力电池(含BMS)、整车控制器(VCU)及连接它们的高低压线束等元器件构成。当直流充电设备接口连接到整车直流充电口，直流充电设备发送充电唤醒信号给BMS，BMS根据动力电池的可充电功率，向直流充电设备发送充电电流指令。同时，BMS吸合系统高压正极继

电器和高压负极继电器，动力电池开始充电。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备直流快充控制逻辑直流快充系统工作电路由充电桩控制器，接触器K1

、

K2

、

K

3

、

K4

、

K

5

、

K

6

，

电阻R1、

R2、

R

3

、R4

、R

5

，开关S，非车载充电器和整车控制

器组成。图中K1、K

2为充电桩高压正、负继电器；

K

3

、K4为充电桩低压唤醒正、负继电器，供电输出给车辆控制器VCU；K

5

、K

6为电池高压正、负

继电器；检测点1即CC1为充电桩检测快充插头与车辆连接状态识别信号；检测点2即CC2为车辆控制器VCU检测快充插头与车辆连接状态识别信号。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备直流快充系统工作电路图当车辆处于直流充电模式时，直流充电机(在直流充电桩内)与电动汽车电池管理系统BMS进行通信，当通信连接确认无误后，BMS与直流充电机就电压、电流等参数进行交流，BMS将动力电

池的充电需求告知直流充电机，直流充电机将其供电能力告知BMS

，当两者通信正常且均符合充电要求时，直流充电机启动并输出电能对动力电池进行充电。当动力电池充满之后，BMS通过数据端

口告知直流充电机，直流充电机停止输出电能并停止计费。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-01-(1)车辆快充口连接确认。非车载充电机控制器检测检测点1的电压值。当快充枪未接入时，快充枪上的开关S处于闭合状态，检测点1的电压为6V。快充枪上的开关S被压开时该点电压为12V。接入快充枪而开关S仍断开时，检测点1的电压为6V，开关S回弹闭合后，检测点1的电压为4V。此

时快充桩确认充电枪完全接入车辆快充口，随即非车载充电机控制器控制K

3、K4开关闭合，快充桩内的低压辅助电源开始通过K

3、K4给车辆控制器进行供电。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-01-车辆控制器通过检测检测点2电压判断车辆与充电枪的连接情况。当快充枪未接入时，该点电压为12V

，快充枪连接完成后，该点电压变为6V

。此时，车辆控制器确认快充枪与快充口连接完成。非车载充电机控制装置控制电子锁锁定充电枪使其不能从快充口处断开。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-02-(2)非车载充电机控制器自检。车辆快充口连接完成后，非车载充电机控制器控制开关K1、K

2闭合，非车载充电机控制器通过绝缘表(IMD)对桩内到高压控制盒处的DC+、DC-两根充电电缆进行对地绝缘检测。自检通过后断开K1、K

2

，然后通过泄放电路将DC+、DC-上的残余电释放掉。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-03-(3)充电开始。车辆端由车辆控制器控制开关K

5、K

6闭合，非车载充电机控

制器检测到动力蓄电池电压正常后，控制开关K1、K

2闭合，使直流供电回路导通，

开始对动力蓄电池进行充电。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-04-(4)充电过程检测。在充电过程中，车辆控制装置向非车载充电机控制装置实时发

送动力蓄电池充电需求参数。非车载充电机控制装置相应调整充电电压和充电电流，并相互发送各自的状态信息(充电桩输出电压

电流、动力蓄电池电压、电流、SOC值等)。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-05-(5)充电结束。正常条件下充电结束分两种情况。一种是车辆达到充电结束条件，如蓄电池已充满。另一种是充电桩达到了充电结束条件，如操作人员进行了充电结束刷卡。车辆控制装置开始周期发送蓄电池管理系统终止充电报文，并断开开关K

5和K

6。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-05-非车载充电机控制器则周期性发送充电机终止充电报文，并控制充电机停止充电

，在确认充电电流小于5A后断开开关K1和K2，将充电机的输出电压投入泄放电路，避免对操作人员造成电击伤害，最后断开关K

3和K4。解锁电子锁，拔出充电枪，完成充电。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备-05-和交流充电一样，车辆快充系统也具有充电枪自锁功能。充电枪插入充电接口后，只要驾驶员按下智能钥匙闭锁按钮，充电枪防盗功能将开启，此时充电枪无法拔出。如要拔出充电枪，须先按下智能钥匙解锁按钮，解锁充电枪。二、快充充电系统结构与原理2.快充充电系统的工作原理知识准备011.设备：2018款吉利帝豪EV450、直流充

电桩。2.防护用品：人员防护套装。任务实施交流充电桩的充电操作

任务准备02(1)确认车辆停靠在正确车位。(2)操作前确认直流充电桩充电插头处于断电状态，电动汽车车辆电源开关处于关闭状态，电动汽车动力电池参数与充电机参数匹配。(3)打开直流快充口盖，取下罩盖。任务实施交流充电桩的充电操作

实施步骤打开直流充电口盖(4)连接直流充电桩插头和电动汽车直流充电插座并确认正常连接。(5)操作直流充电桩，充电桩充电操作流程以CEV1200-B直流充电桩为例。任务实施交流充电桩的充电操作

实施步骤连接直流充电枪①直流充电桩初始提示界面

，插入充电IC卡。②插入充电IC卡。③单击主监控界面的“其他方式”按钮，进入充电方式选择界面。④在充电方式选择界面，单击“按时间充”按钮。任务实施交流充电桩的充电操作

实施步骤插入IC卡后充电桩主界面直流充电桩初始提示界面充电方式选择界面⑤在按时间充电参数设置界面，选择并确定时间参数设置后，单击“下一步”按钮。任务实施交流充电桩的充电操作

实施步骤按时间充电参数设置界面⑥进入启动时间选择界面，

单击“立即启动”和“定时启动”中的任意一个按钮