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新能源汽车基本故障诊断策略(十四)连载

2019-11-06 浏览次数:2,762 次 新能源汽车维修技术

1.车载充电器的功能、位置和电路

1)车载充电器的功能

车载充电器具备如下的功能:

(1)车载充电器将输入的交流电转换成直流电输出,为动力电池充电。

(2)车载充电器工作过程需要与充电桩、BMS、VCU等部件进行通信。

(3)车载充电器根据动力电池需求可调节输出功率。

有些厂家如北汽新能源生产的EV160,将车载充电器、DC/DC转换器、高压控制盒集成为一体(称PDU)。


为了保证电源切断时,避免立即断电对电器模块造成大电压的冲击,增加了软关断控制器。给高压负载一个卸载时间。当钥匙从ON挡转向关闭后,高压电源会延迟3s断电。

2.充电接口和通信协议

除了电动汽车故障原因外,电动汽车无法充电的原因可以从充电接口和通信协议两个方面来解释。

1)充电接口

充电接口上,由于全球存在美、欧、中三大充电接口标准,因此,各车企对充电接口进行了区别设计,比如欧洲Combo接口、日本CHAdeMO接口、特斯拉的充电接口、部分美系和德系采用的CCS接口、中国的GB/T20234—2015接口。这就意味着目前国外的车从硬件接口上无法与国内充电桩进行连接,比如特斯拉就只能通过自己建充电站来保证其在中国的市场推广。目前,国际上4种充电接口标准如图所示:

《国家标准电动汽车传导充电用连接装置》(GB/T20234—2015)规定了交流与直流接口的标准,交流接口采用的是七针设计,直流接口采用的是九针设计,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接口,因此一些车主在公共充电桩遇到无法用直流桩充电的情况。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,有些车型如比亚迪E6等,只提供交流慢充接口。

2)通信协议

通信协议上,充电协议的差异是导致无法充电的最主要原因,解释这个问题需要对交流充电与直流充电的基本原理及过程有所了解。

交流充电的过程是交流电通过充电桩—车载充电器—动力电池进行传输,从国标设计上,不存在充电桩与整车之间的通信关系。通俗来讲,交流充电桩就是一个功率稍大的插座,不存在充电桩与整车通信协议的对接,因此如果是交流充电,理论上所有车型都是可以充电的。

3.充电桩

充电桩(Charging Pile)又叫充电栓、充电柜等,其功能类似于加油站里面的加油机,可以固定在地面或墙壁,安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内,可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接,输出端都装有充电插头为电动汽车充电。汽车充电桩一般提供常规充电(交流慢充)和快速充电(直流快充)两种充电方式,人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用,进行充电方式、充电时间、费用数据打印等操作,充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

1)充电桩的功用

充电桩是能实现计时、计电量、计金额充电的装置,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。

接充电方式,可分为直流充电桩、交流充电桩和交直流一体充电桩。

①直流充电桩特点

直流充电桩又称为直流供电装置,即日常所说的快充。直流充电桩是固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,可以为非车载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压采用三相四线AC380V±15%,频率50Hz,输出为可调直流电,直接为电动汽车的动力电池充电。由于直流充电桩采用三相四线制供电,可以提供足够的功率,输出的电压和电流调整范围大,可以实现快充的要求。

直流充电桩的工作原理就是通过整流将交流变直流再通过DC/DC转换器转换环节来调整电压、电流输出,实现对电动汽车电池的充电。控制模块实现其显示功能及保护电路的控制。

直流充电桩的特点如下:

A.采用分体式结构,主要由整流柜、充电桩、整流柜和充电桩之间的连接电缆、充电桩和电动汽车之间的连接电缆及充电连接器等部分组成。整流柜由整流模块和充电主控制系统组成,由充电桩完成与用户之间的人机交互功能,并实现对电动汽车充电的管理、计费和相应的电池状态检测等功能。

B.具备通过CAN网络与BMS通信的功能,来判断电池类型,获得动力电池系统参数、充电前和充电过程中动力电池的状态参数。与充电站后台监控系统通信,上传充电器和动力电池的工作状态、工作参数、故障报警等信息,并接受监控系统的控制命令,执行遥控动作。

C.能够判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电连接器与电动汽车蓄电池系统正确连接后,充电器才允许启动充电过程;当充电器检测到与电动汽车蓄电池系统的连接不正常时,能立即停止充电,并发出报警信息。

D.能够为电动汽车提供低压辅助电源,用于在充电过程中为电动汽车BMS供电。

E.具有高效、高可靠、便于维护、灵活扩容、节能环保等优点。

F.采用数字化均流技术,均流性能稳定,脱离管理模块也能稳定工作并自主均流。

G.采用模块化架构,可适应10~200kW的不同功率需求。

H.动态优化的功率模块管理,适应在各种功率输出状态下的最大效率输出。

I.具有输出电压、电流调节范围宽的特点,能满足不同类型蓄电池组端电压的充电要求。

J.具有电源过温、输入侧过压、欠压、输出侧过流、过压保护等安全防护功能。

K.整流模块采用ARM作为控制核心,具有很高的灵活性和一致性。

L.采用高频变压器,体积小、功率密度高。

M.采用IGBT配套最新的驱动技术,稳定性高。

N.具备宽电压输入范围,以及宽工作温度范围。

O.友好的人机界面,动态显示电压、电流以及故障信息。

P.具有输入侧过/欠压保护、输出侧过压保护、欠压告警、过流及短路保护、过温保护等功能。

②交流充电桩特点

交流充电桩又称为交流供电装置,即日常所说的慢充。固定安装在电动汽车外,与交流电网连接,为电动汽车车载充电器(即固定安装在电动汽车上的充电器)提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出,没有充电功能,需连接车载充电器为电动汽车充电。
交流充电桩设计要求的特点如下:

A.可以提供AC220V/7kW供电能力。交流充电桩的电源要求为,输入电压:单相AC220V±10%,输出频率50Hz±2%,输出为AC220V/7kW。

B.具备漏电、短路、过压、欠压、过流等保护功能,确保充电桩安全可靠运行。

C.具备显示、操作等必需的人机接口。

D.交流充电计量。

E.设置刷卡接口,支持RFID卡、IC卡等常见的刷卡方式,并可配置打印机,提供票据打印功能。

F.具备充电接口的连接状态判断、控制导引等完善的安全保护控制逻辑。

交流充电桩给电动汽车的充电器提供电力输入,由于一般的车载充电器的功率不是很大,所以不能很好地实现快速充电,但可以采用直流充电桩来实现快充。

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