项目二 交流充电桩的控制与运维 任务2 交流充电桩的控制逻辑 课件-《新能源汽车充电桩安装检测与维修》电子工业出版社

新能源汽车充电桩安装 检测与维修 目录 项目一 充（换）电站的认识 项目二 交流充电桩的控制与运维 项目四 充电桩的安装与测试 项目三 直流充电桩的控制与运维 项目五 充电桩常见故障的检修 《新能源汽车充电桩安装检测与维修》 项目二 交流充电桩的控制与运维 任务2 交流充电桩控制逻辑 【知识目标】 1.能正确叙述交流充电桩充电控制流程。 2.能简述交流充电桩电气系统原理。 3.会分析交流充电桩控制导引电路。 4.能简述交流智能充电桩操作流程。 5.能简述简述电动汽车充电注意事项。 【技能目标】 能按照交流智能充电桩操作流程，操作交流智能充电桩完成电动汽车的充电。 【素养目标】 1.养成认真负责的工作态度及严谨细致的思维方式。 2.养成高压安全防护意识，规范高压安全操作行为，树立团队协作精神。 3.养成自主学习知识的能力及知识迁移的能力。 学习目标 电动汽车交流充电桩项目的桩体控制系统可以实现整个充电过程的刷卡、充电、中止充电、返还金额、打印票据等，以及这些操作之间的联系。通过本任务的学习，学生能了解交流充电桩的充电控制流程，掌握交流充电桩的电气系统原理，以及交流充电桩控制导引电路的分析、交流智能充电桩的操作流程等内容；并能按照交流智能充电桩操作流程，操作交流智能充电桩完成电动汽车的充电。 工作任务 一、交流充电桩的充电控制流程 （1）交流供电：车辆停稳熄火，取出充电桩的充电插头连接车辆交流充电插座。 （2）低压唤醒整车控制系统：充电唤醒。 （3）检测充电需要。 （4）电池管理系统给车载充电机发送充电需求信息，并闭合正负极母线继电器。 （5）车载充电机开始工作，进行充电。 （6）电池检测充电完成后，给车载充电机发送停止充电指令。 （7）车载充电机停止工作，电池断开继电器。 （8）充电桩监测到输出断开后，切断交流输出，充电完成并结算。 二、交流充电桩的电气系统原理 因为交流充电桩上不带充电机，充电过程由车载充电机完成，所以一般不需要CAN接口与电池管理系统通信，主流交流充电桩的通信主要有RS-485和通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）/Wi-Fi/以太网。电能表和控制单元之间的通信，一般通过RS-485进行，完成电量的统计、消费等。 主回路由输入保护断路器、交流智能电能表、交流接触器和充电接口连接器组成。输入保护断路器具备过载、短路和漏电保护功能；交流智能电能表进行交流充电计量；交流接触器控制电源的通断；充电接口连接器提供与电动汽车连接的充电接口，具备锁紧装置和防误操作功能。 二次回路由控制继电器、急停开关、运行状态指示灯、充电桩智能控制器和人机交互设备（显示、输入与刷卡）组成。二次回路提供“启停”控制与“急停”操作；信号灯提供“待机”、“充电”与“充满”状态指示；人机交互设备则提供刷卡、充电方式的设置与启停控制操作。 二、交流充电桩的电气系统原理 交流充电桩内部的低压系统供电来源是AC 220V的电网，需要的低压电一般是DC+5V、DC±12V或DC±15V，其中，DC+5V给主控制器、显示器等供电，DC±12V/DC±15V给模拟电路、充电检测电路、电插锁等供电。提供这些直流电最理想的方式是单电源，即一个交流-直流转换器提供DC+5V和DC±12V/DC±15V多路输出。其中比较麻烦的是给电插锁供电，电插锁的工作电压一般为DC+12V/DC+15V，平时基本不耗电，在动作瞬间，电流可达2A。对于多路电源而言，DC±12V/DC±15V一般属于电路的辅路，提供瞬态大电流的能力比较弱，在动作瞬间会让电压快速下跌，可能导致电插锁不能有效闭合或断开，也让其他共用DC±12V/DC±15V的电路受到影响。电气系统原理图如图2-2-1所示。 图2-2-1 电气系统原理图 三、交流充电桩的控制引导电路 充电设备与车载充电机的充电接口在连接之后，连接的双方都需要能够读取到充电接口当前连接状态的数据。控制导引就是充电设备与新能源汽车之间通信和连接的过程，是确保充电设备与新能源汽车之间稳定连接和安全充电的关键要素。 根据GB/T 20234.1—2023《电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求》、GB/T 20234.2—2015《电动汽车传导充电用连接装置 第2部分：交流充电接口》和GB/T 20234.3—2023《电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口》中关于交流充电对接装置的相关规定，充电桩需使用控制导引电路。通过该电路实时获取充电接口当前的连接状态，并计算额定电流等参数。控制导引电路原理图如图2-2-2所示。 图2-2-2 控制导引电路原理图 控制导引电路由充电桩、充电插头、车辆插座及电动汽车组成。在图2-2-2中，开关S表示充电桩内部与交流接触器联动的电源开关。U1和U2为12V的直流电源。R3和R4为充电插头和车辆插座中导线和触头等的内阻。S1为充电控制装置中控制充电连接装置的开关。S2为充电插头和车辆插座之间连接或断开的开关。充电插头内部还设置有开关锁止装置，开关S2与其是联动的。当开关S2断开时，开关锁止装置也是打开的状态；当开关S2闭合后，开关锁止装置也闭合，禁止车辆在充电过程中移动。S3是新能源汽车车辆内部用于控制装置的开关。开关S1的前边是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号发生器。 充电插头与车辆插座对接后，相当于供电电源与车载充电机连接。此时为确保线路连接正常，需要获取检测点2和检测点4两处的电压。当检测点2和检测点4的电压都为12V时，表明开关S2没有闭合，充电插头和车辆插座之间没有连接成功，控制导引电路处于断开状态。当两个检测点的电压值都变为6V时，表明开关S2已经闭合，控制导引电路处于导通状态，接口已经连接成功。 三、交流充电桩的控制引导电路 当充电插头和车辆插座确认连接成功之后，再闭合开关S1。此时，充电桩会产生PWM信号，该信号从充电桩一侧传送到电动汽车一侧，最终传送至车载充电机。充电机接收该PWM信号，并分析计算供电装置可以输出的最大电流和功率。同时，车载充电机进行自检功能，并闭合开关S3。 当充电插头和车辆插座连接成功，且车载电池准备好充电之后，供电控制装置控制充电开关S闭合，然后开始充电。如果充电完成或充电过程中连接装置断开，则系统立即控制交流接触器断开，切断充电开关S回路，停止充电，保障人员与设备的安全。 三、交流充电桩的控制引导电路 四、交流智能充电桩的操作流程 1.系统功能 电动汽车交流充电桩项目的桩体控制系统可以实现整个充电过程的刷卡、充电、中止充电、返还金额、打印票据等，以及这些操作之间的联系。该系统主要包括三个功能模块，分别为充电流程、异常处理流程和系统管理模块。 2.充电操作 该系统有一个充电接口，充电接口都有四种充电方式：按金额充、按电量充、按时间充和自动充，用户可以任意选择其中一种充电方式来充电。 3.进入方式 用户进入系统首页，如图2-2-3所示，显示屏页面提示“欢迎使用爱普拉充电桩！”。 图2-2-3 系统首页 将充电插头插入车辆交流充电插座，如图 2-2-4所示。 进入充电桩充电启动方式选择页面，如图2-2-5所示。 图2-2-4 将充电插头插入充电插座 图2-2-5 充电方式选择页面 四、交流智能充电桩的操作流程 4.选择刷卡启动方式 进入充电方式选择页面后，选择“刷卡启动”选项，如图2-2-6所示。 5.选择充电方式 进入充电模式选择页面，有“自动充满模式”“电量模式”“时间模式”“金额模式”四种充电模式，如图2-2-7所示。任意选择一种充电模式，进入预约选择页面，选择“立即启动”选项，如图2-2-8所示。 图2-2-7 充电模式选择页面 图2-2-8 选择“立即启动”选项 图2-2-6 选择“刷卡启动”选项 四、交流智能充电桩的操作流程 13 6.选择刷卡启动 进入刷卡充电入口页面，如图2-2-9所示。用IC充电卡刷卡充电，如图2-2-10所示。 图2-2-9 刷卡充电入口页面 图2-2-10 IC充电卡刷卡充电 四、交流智能充电桩的操作流程 7.充电过程 刷卡后，进入充电页面，如图2-2-11所示。 在充电中页面显示充电信息，包括充电电压（V）、充电电流（A）、实时充电电量（度）、实时充电金额（元）、实时充电时长（时、分）。充电过程中可进行如下选择。 （1）充电未完成时中断：点击“结束充电”按钮，系统提示刷卡并返回剩余金额。 （2）充电正常结束：当充电百分比为100%时，点击“确认”按钮，系统提示刷卡并返回剩余金额，充电结束结算页面即账单信息页面如图2-2-12所示。 图2-2-11 充电中页面 图2-2-12 账单信息页面 四、交流智能充电桩的操作流程 五、充电注意事顼 （1）雷雨天气不能进行户外充电。 （2）不要用湿手或站在水里去连接、断开充电插头。 （3）不建议使用快速充电模式将动力电池充满电。 （4）连接充电插头时需先按下按钮，再慢慢插入接口。 （5）快充插头内含电子锁，在控制端未结束充电时不能强行拔下充电插头。 六、我国的充电基础设施情况 我国2024年充电基础设施情况如下。 1.总体规模与增量 (1)保有量：截至2024年12月，全国充电基础设施累计达1281.8万台，同比增长49.1%。 (2)年度增量：2024年全年新增充电设施422.2万台，同比增长24.7%。 (3)桩车增量比：新能源汽车销量与充电桩增量比为1：2.7，基础设施基本匹配车辆增长需求。 2.结构分布 (1)公共充电设施：截至2024年年底达357.9万台，其中直流充电桩为164.3万台、交流充电桩为193.6万台，年度增量为85.3万台，同比下降8.1%；TOP10省份（广东、浙江、江苏、上海、山东、安徽、河南、湖北、四川、北京)占比为68.8%，充电电量集中于东部沿海及中西部枢纽省份。 (2)私人充电设施：截至2024年年底达923.9万台，年度增量为336.8万台，同比上升37.0%,以随车配建桩为主。 六、我国的充电基础设施情况 3.地域与运营商格局 (1)高速公路覆盖：截至2024年11月，全国高速公路服务区累计建成充电桩3.31万台，覆盖全部省份（港澳台除外）。 (2)头部运营商：特来电有70.9万台、星星充电有62.5万台、云快充有58.7万台，排前三。TOP15企业占市场份额的87.1%。 4.能源消耗与服务能力 (1)充电电量：2024年12月全国充电总电量达59.1亿度（千瓦·时），同比增长55.2%，主要流向公交车与乘用车。 (2)服务能力：公共充电站保有量持续增长，单月新增场站峰值达7.3万座，支撑高频次充电需求。 5.政策与产业意义 (1)标准化推进：通过统一接口标准（如GB/T20234系列）提升设备兼容性，加速公共充电桩覆盖率。 (2)市场潜力：2024年私人充电桩增速显著高于公共充电桩，反映用户侧充电需求向家庭场景倾斜。 谢谢聆听 $