采用交流慢充的电动汽车获取充电电源方便,并且由于充电电流较小,有利于延长电池寿命,另外充电费用低,故深受私家车车主青睐。但是电动汽车使用者在享受充电便利的同时,有时也面临车辆无法正常进行慢充电的问题,影响了用车体验。针对此类问题,电动汽车维修技师可以按照本文提供的诊断思路进行故障排除。
1交流慢充系统组成与慢充方式电动汽车交流慢充是指以家用电源插头或专用的单相交流充电设备作为供电装置,使用交流充电口的充电连接装置将电动汽车与交流电网连接,通过车载充电机将220V交流电转为高压直流电给动力电池进行充电,一般充电时间为5~8h,有的甚至长达10~20h。
1.1电动汽车慢充系统组成电动汽车慢充系统主要由交流供电装置、充电连接装置、车载充电机、动力电池包及电池管理系统等相关控制单元组成。
1.交流供电装置
1)220V交流电源插座+便携式充电qiang。便携式充电qiang也被称为随车充,功率主要有1.8kW和3.3kW两种,前者使用10A插座,电线的导体截面积为1.5mm2以上;后者使用16A插座,电线的导体截面积为2.5mm2以上。
2)交流充电桩/壁挂式充电盒。功率主要有3.3kW和7kW两种,支持充电功率为3.3kW的车型有秦PLUSDMI,支持7kW充电功率车型较多,如比亚迪系列、广汽纯电埃安系列、北汽纯电系列。
2.充电连接装置一般包括供电接口、车辆接口、电缆、缆上控制保护装置,其中供电接口由供电插座、供电插头组成,车辆接口由车辆插座、车辆插头组成。交流充电接口主要有三种,分别为美标(SAEJ1772)、欧标(IEC62196-2)、国标(GB/T20234.2-2015),另外特斯拉为自家标准的充电接口。2016年1月1日起,我国规定只要是在国内生产的新能源汽车充电接口都必须符合《电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口》(GB/T20234.2-2015),其慢充接口为5大2小的7端子接口
3.车载充电机车载充电机硬件主要由输入滤波与整流电路板、功率转换电路板组成,主要有前级交流电(AlternatingCurrent,AC)和后级直流电(DirectCurrent,DC)电路。前级AC/DC将电网的交流电转成直流电并送至后级DC/DC,将高压直流转成稳定高压直流。工作时交流电首先经过电磁干扰(ElectromagneticInterference,EMI)滤波器滤除电磁波等干扰信号后,进入功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)电路,调节电压与电流的相关关系,完成升压后再送往两个电感和一个电容组成的谐振电路,由谐振电路的开关管和变压器进行变频升压,zui后由后级整流滤波后输出高压直流电给动力电池充电。
1.2电动汽车交流慢充方式
1)通过充电qiang线缆的插头插到220V电源插座上进行充电。由于充电线缆上没有控制与保护装置,故汽车充电时无法获取充电电流、充电电压信息,且无过流、过电压、漏电保护,安全性差现基本被淘汰。
2)便携式充电qiang充电,也称之为随车充。同di一种方式,也是将充电qiang线缆的插头插到带有地线的家用220V电源插座上进行充电,和di一种充电方式的区别就是在线上增加上了一个充电控制盒(线上控制与保护装置),其具有充电状态显示、地线监测过流、过电压,可进行漏电保护,安全性较高。采用该模式的功率不超过3.5kW,充电电流较小,一般为8~16A。
3)慢充桩充电。壁挂式充电盒充电也属慢充桩充电,慢充桩与随车充的的区别在于充电qiang不直接连接家用交流电源插座,而是连接专用的220V交流充电桩。除了具有随车充的安全保护功能外,还安装了控制导引装置能实现电动汽车和慢充桩之间通信,具备充电状态监测功能。慢充桩功率大多为7kW,充电电流可达32A,与随车充相比,充电速度得到较大幅度提高。11kW与21kW的交流充电桩要使用380V的三相交流电,车辆充电插座与充电qiang插头也需配有三根火线,适用于交流快充。
2、交流慢充系统工作原理使用慢充系统为电动汽车充电时,慢充桩通过慢充qiang与车辆的慢充口连接,其交流电通过慢充线束到车载充电机,车载充电机将交流电转变为高压直流电,经过高压控制盒、高压直流母线为动力电池充电。电动汽车交流慢充系统工作时,获取充电连接电路的状态,以及确定充电电流的大小,是实现安全可靠充电的前提。上述功能需通过如图3所示的充电控制导引电路来实现。
启动充电充电桩的供电控制装置
检测到车辆准备就绪,并发出请求充电信号后,首先会通过通信协议(如控制器局域网或可编程逻辑控制器)与车辆进行握手确认,确保充电参数(如电压、电流、充电模式等)匹配。随后,充电桩内部的控制系统会闭合K1和K2继电器,接通交流电源回路,开始向车辆输送电能。
充电过程的监测在充电过程中,供电控制装置通过监测检测点1(qiang端CP信号),确认车辆接口的连接状态。车辆控制装置周期性监测检测点2的PWM信号(车端CP信号),当占空比有变化时,车辆控制装置根据PWM占空比实时调整车载充电机的输出功率。
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