新能源汽车充电原理（快充、慢充）

  本次内容简单阐述新能源汽车快充和慢充的工作原理，内容稍多，可收藏后慢慢观看

  快充充电又称为直流充电，即非车载充电机( 快充桩 ) 将电网交流电转化为高压直流电给电池包充电，功率较大，可高效、快速的在极短的时间内为电动汽车充满电。

  快充桩通常用于高速公路服务区、公交场站、小区停车场等场所由380V三相电供电，功率可达几十千瓦及百干瓦，常见的有45kw、60kw、120kw、150kw、180kw等，输出电压平台有200-500V、500-750V或200-750V等，最大输出电流为几百安。

  快充系统由快充桩、电缆组件、快充充电接口、电动汽车构成，电网接入380V工业用电，经过快充桩的转换装置将380V交流电转换为高压直流电，通过车辆快充口，立即进入电池包，快充桩的ECU单元与车辆的BMS之间进行通讯，保证充电过程中的安全、可靠。

  CC1供电连接，CC1在车辆上没有电路，只存在充电座上，它是由直流桩检测车辆连接状态。CC2车辆连接，为车辆检测直流桩连接状态。

  S+、S-为CAN通讯，车辆BMS会通过这两根线向直流桩实时发送电池充电需求参数，直流桩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，桩和BMS还相互发送各自的状态信息。

  直流充电控制导引电路原理图，开关S为充电枪上的机械按钮，当充电枪与车辆插座完全连接后，开关S闭合。在整个充电过程中，非车载充电机控制装置应能检测接触器K1、K2，接触器K3、K4，车辆控制装置一般集成在电池管理系统( BMS) 中，控制接触器K5、K6。

  检测点1由非车载充电控制装置检测，检测点2由车辆控制装置检测，R1=R2=R3=R4=R5=1000±3%Ω，U1=U2=12±5%V。充电桩内有绝缘检测回路(IMD)和泄放回路。

  交流慢充系统通过慢充线束（充电桩或整车自带）与交流充电桩或220V家用交流插座连接，通过车载充电机OBC将220V交流电转化为直流电，实现电动汽车动力电池的能力补充。

  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。

  当车辆处于交流充电模式下，车载充电机检测交流充电接口的CC、CP 信号 ( 充电枪插入、导通信号 )并唤醒 BMS，BMS唤醒车载充电机并发送指令充电，同时闭合主继电器，动力电池开始充电。充电时间:预估 13h ~ 14h 可充满

  （2）车载充电器(OBC)220VAC供电电源正常，OBC常电源正常，OBC工作正常。

  （4）车辆端VCU、组合仪表、车载终端、BMS通讯正常，正负接触器正常。

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  纯电动汽车的充电系统方式主要有两种，一是交流充电方式，即为慢充，二是直流充电方式，即为快充。本文介绍电动汽车的交流充电模式。

  CC检测：通过对接入电路(接地)的检测来判断CC是否连接，如检测到接地则认为CC已经连接。不同的电阻值对应不同的充电电流值， CC信号用来判断充电枪电缆规格允许充电电流。

  CP检测：当充电枪连接后通过CP检测线传入PWM信号，从而能够得出该充电机允许的最大输入电流，CP信号判断充电柜最大输出电流。

  2、充电枪接入汽车后由于车载充电机中分压电阻的存在，CP信号会跳变为9V；

  3、充电桩MCU检测到CP信号跳变为9V后，切换高电平输出为PWM输出；

  6、充电桩MCU检测到CP信号跳变为6V后，主继电器合闸，开始为汽车充电；

  7、充电过程中实时检测PWM信号的幅值，当跳变为非6V后，要及时拉闸断电；

  交流慢充系统充电条件 １）车载充电器供电AC 220Ｖ 电压和DC 12V电压正常， 车载充电器工作正常。 ２）充电唤醒信号12V输出正常。 ３）车载充电器（ OBC）、整车控制器 （VCU）、动力电池管理器 （BMS） 之间通信正常（Can总线通讯正常），主继电器闭合、发送电流强度需求。 ４）CC、CP信号连接正常。 ５）动力电池电芯温度＞０℃且＜55℃。 ６）动力电池组的单体动力电池最高电压与最低电压压差＜300mV。 ７）单体动力电池最高温度与最低温度温差＜15℃。 ８）绝缘性能＞500Ω／Ｖ。 ９）高低压电路连接正常， 远程控制开关关闭／预约充电功能关闭。 10）实际动力电池单体最高电压比额定动力电池单体电压小400mV。 11）充电口温度正常 12）继电器没有烧结粘连 13）OBC车载充电器S2开关闭合 14）实际单体最高电压小于单体电池电压的放电截止电压（欠压故障） 15）预约功能关闭 在这15个条件中，分为车辆外部和车辆本体两个部分，任一部分的某一条件不满足，交流慢充系统将无法向动力电池补充电能。交流慢充系统部位分类如图3-１所示。

  交流慢充的故障 充电桩显示车辆未连接;动力电池继电器未闭合;显示正常充电机无电流输出等等。

  车辆外部交流充电连接装置检修技巧 以交流慢充供电连接设备为例进行分类解读与故障诊断，判断交流充电连接装置出没出现故障，如图交流充电连接装置。交流充电连接装置故障判定及排除方法，见表（以10A供电设备为例）。

  以比亚迪汽车交流充电连接装置（旧国标）为例， 来说明交流充电连接装置的故障判定方法与步骤， 如图3-５所示。

  根据交流充电设备内部结构与原理，在充电条件满足后，供电装置通过内部电子开关或内部接触器向车载充电器提供AC220（1+ ± 10% ）V的电压，一旦供电装置内部电子开关或交流接触器接触不良导致向车载充电器提供的电压低于AC180V时，车载充电器接收到的电压低于内部电压的设定值，就会报出输入电压欠电压故障，交流电压输入电压数据流如图６所示。车载充电器输入欠电压故障码及数据流图如图3-７、图3-８所示。

  接下来分析图3-7、图3-8，来判断是外部交流充电设备故障还是车内本身故障，这个时候我们在检修时首先验证电网输入电压是否合格，如果电网输入的电压过低，测量CP与PE接地之间的电压，势必会12V± 0.８V，如果所测量的电压低于以上数据，则证明外部交流供电设备故障；如果所测量的CP与PE端口电压在12V± 0.8V之间，则说明数据正常，进行下一步诊断（两人合作检修）。

  首先拔下充电枪，然后将车载充电器的故障码清除，在车辆交流慢充口端后侧的N、L端口上插上刺针，戴好绝缘手套，使用万用表进行测量，另外一名检修人员在充电枪与充电口结合后3~5s，读取瞬间交流电压是否合格，如果电压和数据流的交流侧电压基本相等，则证明外部交流供电设备故障（内部电子开关或交流接触器接触不良），需要更换外部交流供电设备，如果电压在合理范围内，但是读取的电压较低，则证明车载充电器内部故障，需要检修车载充电器。

  对于壁挂式交流供电设备的检修与诊断可以参照以上所述的检修方法与检修技巧。当然CC与PE之间的电阻值与充电器的充电功率以及电缆容量有关。

  交流慢充口的检修技巧，首先了解充电口的端口含义，了解交流慢充口定义后再了解线路接法，这样检修故障才可以起到事半功倍的效果。交流充电口针脚定义图如图3-９所示。

  交流慢充口线束接线位置说明：CC充电连接确认信号线通常连接到车载充电器，它的功能就是当车载充电器检测到充电口与外部充电枪的连接后， 通过被拉低的电压大小来判断外部供电设备的供电功率。CP信号就是充电控制线路，它的功能就是当车载充电器检测到充电口与充电枪完全连接后， 将外部供电设备的CP信号与车载充电器的CP信号进行通信（采用PWM脉宽调制信号进行应答）。CC、CP与车载充电器连接框图如图3-10所示。

  检修CC信号的方法： １）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。 ２）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3-11所示。

  3）插枪后测量CC电压，按钮按下开关后，测量CC电压为2V，按钮松开开关后，测量CC电压为1V，如果电压异常则需要查找与定位充电枪上的电阻及开关异常

  CC线路发生故障的现象是：车辆不能充电，且组合仪表 “充电连接指示灯不能点亮”如图3-12所示为组合仪表充电连接指示灯。

  当插上充电枪后，组合仪表充电连接指 示灯没有点亮，并且车辆没有办法进行充电，组合仪表充电连接指示灯未点亮诊断流程如图3-13所示。当不能充电时，CC信号是不是正常，能查看OBC数据流的CC信号是否连接，如果未显示连接也可根据图3-13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3-14所示。

  车辆端交流慢充口的CP信号是充电控制信号，车载充电器在检测CC信号连接的同时，充电口CP与车辆外部交流供电装置也处于连接状态，CP信号的12V信号被拉低变为9V，外部交流供电设备检测到9V后，控制内部电子开关转换至PWM脉宽调制信号端，9V直流电变为PWM脉宽调制信号，车载充电器检测到9V脉宽调制信号后说明外部交流供电装置已经接收到充电枪与车辆端交流慢充口通信成功信号，车载充电器开始向BMS或整车控制器发送唤醒信号，车载充电器开始与其他控制模块通信，车辆端BMS进行自检，检查当前动力电池的温度、电压、绝缘电阻、高压互锁状态，电芯压差等。

  当BMS自检完成，并且所检测的条件满足充电条件时，发送可以 充电报文。车载充电器内部控制器控制S2结合，外部交流供电设备CP信号的9V脉宽调制 信号再次被拉低，变为6V的脉宽调制信号，外部交流供电设备再次与车辆端车载充电器进行通信且控制外部交流供电连接装置的电子开关或交流接触器闭合，外部交流供电装置开始 通过充电口N、L向车载充电器提供AC220V的电压。

  通过以上所述，CP信号为充电控制信号，只有CP信号正常，车载充电器才有AC220V交流电。CP信号功能已经了解，如果外部供电装置CP与车辆端车载充电器CP不可以进行通信，则外部供电装置无法向车载充电器提供交流电压。

  c、万用表欧姆档位测量阻抗：正极、负极测量必须大约400K欧姆以上，否则OBC出现一些明显的异常问题，压敏电阻故障，轻易造成充电跳枪。

  正极、负极与地之间的绝缘电阻阻值，250V档位（不能为500V），要求大于20M欧姆。

  用万用表的阻值档位应该在k欧姆以上，或者用二极管档位测量管压降应该在1.5v--2.3v之间。

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