11新能源汽车充电系统

为了适用不同的用车场景，一般在新能源汽车都会配备两套独立的充电系统。称为交流慢充系统和直流快充系统。充电系统主要功能是给动力电池充电。家庭用电为220V AC 或工业用电的 380V AC 交流电，通过 AC/DC 充电机转换为直流电，给动力电池充电，新能源汽车充电系统，在整车使用过程中频率交高，因此故障率不低。

交流充电：随车配备的便携式充电设备和外置的充电控制引导盒进行充电，可设立在家里、公共停车场与公共充电站等可长时间停放的场所。充电电流较小，一般在16～32A,可为两相220V交流充电和三相380V交流充电，充电时间一般为5～8h。适用性非常广泛，因充电时间较长，该模式适用于白天运作、晚上停驶的车辆。

实际车辆连接图：

电流流经路线，220V电，通过车辆充电插头，经过高压线束，经过车载充电机将交流电转变为直流电，最后冲到电池包内部。

充电枪和充电座：

充电枪内部从控制引导装置进来的有4根线，分别是交流电的零线和火线(提供220V电压)、具有保护作用的地线(PE线)、具有充电控制确认作用的CP线；另外还有控制CC连接确认用的S3微动开关和Rc、R4电阻。

接口定义：

充电主要部件：

交流充电设备：如交流充电桩或家用交流插座，为充电提供交流电源。

充电枪与充电座：连接充电设备和车辆的接口，实现电力传输和信号交互。

车载充电机（OBC）：将输入的交流电转换为直流电，为动力电池充电，主要作用将家用200V交流电转换为直流电为动力电池包充电。

高压配电箱：对高压电进行分配和控制，连接车载充电机和动力电池等高压部件。

动力电池包：主要用于储存电能，为车辆提供动力。

电池管理器（BMS）：监测和管理动力电池的状态，如电压、电流、温度等，确保充电安全和电池性能。

交流充电原理图：

主要控制信号CC、CP

L1 L2 L3 PE N

CC（Connection Confirmation）连接确认线路：当充电枪插入汽车充电口后，车辆通过检测 CC 端子与 PE（接地）之间的电阻变化来判断充电枪是否接入以及充电线的额定容量。。

CP（Control Pilot Function）控制引导线路：CP 信号是一种 PWM 调制信号，用于电动汽车和充电桩之间的交互。充电枪插入汽车后，CP 信号会从初始的 12V 高电平跳变为 9V，充电桩检测到后切换为 PWM 输出，其占空比表示充电桩最大输出电流。车辆确认充电信号后，通过切换车载充电机中的分压电阻，使 CP 信号跳变为 6V，充电桩检测到 6V 信号后主继电器合闸，开始为汽车充电。

L1 N  引脚应用连接220V电,最大充电电流可以达到16A。

L1 L2 L3 N  引脚应用，连接380V三相电，最大充电电流可以达到32A。

充电流程：

充电连接确认阶段：

1、插枪检测与信号确认CC信号检测：充电枪插入车端充电口后，充电桩通过 检测点CC 确认端子连接状态（CC与PE间电阻值）。

电阻判定：若电阻值为 680Ω±10%，判定为枪线额定容量 16A；若电阻值为 220Ω±10%，判定为枪线额定容量 32A（依据国标GB/T 18487.1）。车辆控制器通过测量检测点与 PE 之间的电阻值，确认当前充电连接装置的额定容量。

2、车辆端控制：车辆控制器（VCU/BMS）通过检测 CP信号（PWM占空比）确认充电桩供电能力。

PWM信号切换与检测

S1开关动作：供电控制装置将S1开关从 +12V档 切换至 PWM信号档，充电桩测量检测点1电压（正常范围：9V~12V），确认车辆端已正确接收PWM信号。车辆控制装置通过监测检测点上接收到的 PWM 信号，判断供电设备的供电能力，完成充电装置完全连接的确认。

车辆准备就绪判断条件：

电压阈值触发：当检测点1电压稳定在 6V（车辆就绪信号），供电控制装置闭合主继电器（K1/K2），为L、N端子供电。安全启动条件：车辆端BMS完成自检（绝缘阻值>20MΩ、电池温度0℃~45℃、无严重电芯不均衡等）。整个充电过程中，车辆和充电桩会通过 CC 和 CP 信号不断交互，确保充电的安全性、兼容性和智能化，同时 BMS 会实时监测动力电池的状态，控制充电过程的启停和充电参数的调整。

直流快充：

直流快充：通过非车载充电机采用大电流、高电压为动力蓄电池充电，在短时间内可充至80%左右的电量。此种方式因为充电机的质量、体积、散热条件不受整车安装空间限制，充电功率往往会大于50kW。充电电流达到150～400A,电压达到200～750V。提供到车辆的直接是直流电。直流快充模式多存在于大型充电站、公路旁、高速公路加油站等，作为应急充电来使用。

直流充电系统主要由直流充电桩、充电枪、车辆内部的直流充电接口、高压配电箱以及动力电池包等部分组成。直流充电桩内集成了功率变换、充电控制、计费计量等多种功能模块。

端口定义：

车辆插头和车辆插座：

1. 快充接口端子定义

DC+：高压正极，连接动力电池正极；，高压负极，连接动力电池负极；

S+：通讯，S- ：通讯,传输充电参数（电流/电压需求、SOC、温度等）

A+：低压正，A- ：低压负，低压辅助电源（12V），用于唤醒BMS或VCU。

CC1：引导控制，CC2：引导控制

PE：用于接地；插枪时最先连接，拔枪时最后断开。

快充充电条件：

充电线连接确认，CC1/CC2信号检测正常（电压/电阻符合国标要求）。

低压供电正常，BMS供电电源电压：12V ± 10%（范围：10.8~13.2V）。

充电唤醒信号输出：12V ± 0.5V（需持续稳定）。

通信正常，充电桩、VCU、BMS间CAN通信无故障（S+/S-信号稳定）。

BMS发送主继电器闭合指令及充电电流需求参数（如SOC、温度、电压等）。

电池包内部状态：

温度条件，电芯温度范围：5℃ < T < 45℃（禁止低温/高温充电），电芯最大温差：<15℃（防止局部过热）。

电压均衡性，单体电压极差：三元材料一般<0.3V（300mV）（避免电芯不均衡）。

单体最高电压：≤ 额定电压 +0.4V（防止过充）。

绝缘性能，高压系统绝缘阻值：>20MΩ（GB/T 27930强制要求）。

高低压线路要求：

电路连接完整性，高压回路：K1/K2继电器触点无异常，线束无虚接。低压回路：VCU/BMS控制信号线连接可靠。远程开关状态：关闭（确保充电过程无外部干扰）。

若条件不满足：

优先排查CC1/CC2信号、12V供电及CAN通信（占故障率较高）。

检查电池温度/电压均衡性，必要时启动均衡模块。使用绝缘检测仪检测绝缘阻值，排除环境湿度影响。

2. 快充充电原理图：

插枪检测：

步骤1：充电枪插入到位后，CC1检测点接入R2与R4并联电阻。由于并联总电阻小于R1（上拉电阻），CC1电压由12V降至0~12V区间，充电机据此判定插枪完成，这一端，充电桩连接确认。

步骤2：同时，车辆端因R3接入电路，VCU检测的CC2电压由断开时的12V（±0.6V）变为0~12V区间值，二次确认插枪完成，这一端是车辆控制装置连接确认

步骤3：非车载充电机控制器唤醒继电器K3/K4，向车辆控制装置（VCU/BMS）提供12V低压电源，激活控制系统。

步骤4：VCU与充电桩通过S+、S-进行CAN通信，充电桩读取VCU存储的VIN验证身份，并交换电池参数（SOC、温度等）。

绝缘测试与泄放：

步骤5：K1、K2断开时，充电机输出直流高压，IMD模块检测绝缘状态。

步骤6：绝缘通过后，放电电路将输出电压泄放至60V以下（时间需符合国标要求）。

高压充电启动：

步骤7：VCU闭合K5、K6，非车载充电桩重新上电并闭合K1、K2，高压充电开始，车辆启动快速充电。

充电孔检查：

首先确认充电桩已正确写入车辆VIN。

拆卸充电枪，关闭车辆电源（OFF档）。

1. CC2与PE间电压检测

操作：点火开关置ON档，万用表调至直流电压档，测量CC2与PE间电压，正常值：12V ± 0.6V。

异常可能：线路断路、VCU未唤醒、R3电阻故障。

2. CC1与PE间电阻检测

操作：关闭点火开关，万用表调至电阻档（2kΩ量程），测量CC1与PE间电阻，正常值：约1kΩ（R1阻值，如680Ω+并联电阻）。

异常可能：R1/R2/R4损坏、插枪接触不良。

3. CAN通信电压检测

操作：点火开关置ON档，测量S+与PE、S-与PE间电压。正常值：S+对PE：约2.5~3.5V；S-对PE：约1.5~2.5V，CAN高和CAN低加起来为5V。

异常可能：CAN线短路/断路、终端电阻失效、VCU通信模块故障。常见故障案例参考：

新能源汽车直流快充结构以及连接回路相对简单，故障解决思路比较明确，但是需要技师详细熟知高压接口定义及含义，了解整车直流快充充电原理图，学会根据原路图，分析故障点，除以上问题可能影响充电，新能源汽车充电插头，传感器及锁止装置也会影响充电。