新能源蓄电池及动力电池充电方式及注意事项

一、蓄电池的充电方法

对蓄电池的充电除了需考虑提高充电效率、缩短充电时间，还需从维护电池、延长其寿命等方面进行综合考虑。合理的充电方法不应单方面为缩短充电时间而不顾维持电池性能及其效率。

蓄电池的充电通常可分为恒流充电、恒压充电和脉冲充电三种方法。可根据具体情况选择其中一种或几种组合的方法来进行充电，现代智能型充电器应可设置多种不同的充电方法。

（一）恒流充电方法

定义

恒流充电是指充电过程中使充电电流保持不变的方法，要求采用小电流、长时间的充电模式。

优缺点

恒压充电的优点是充电时间短,充电过程无需调整电压,较适合于补充充电。

缺点是不容易将动力电池完全充足,充电初期大电流对极板会有不利影响。

1、涓流充电

涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。为补偿动力电池包自放电，使动力电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。

2、最小电流充电

最小电流充电是指在能使深度放电的电池有效恢复电池容量的前提下，把充电电流尽可能地调整到最小的方法，一般为0.2倍电池容量。

3、标准充电

标准充电指的是给蓄电池等设备补充电量的过程。即采用标准速率充电,充电时间为14h。

4、高速率充电

高速率充电指的是在3h内就给蓄电池充满电的方法,这种充电方法需要自动控制电路保护动力电池不损坏。

（二）恒压充电方法

定义

恒压充电指在充电过程中使充电电压保持为恒定值的充电方法，这样在充电初期就能使充电电流增大，随着充电进程中蓄电池电动势的升高，充电电流也会逐渐减小。

优缺点

恒压充电的优点是充电时间较短，充电过程无需调节电压或电流，即控制较简单，较适合于补充充电。

恒压充电的缺点是不容易将蓄电池完全充满，充电最初期的大电流对极板会有不利影响，特别是当蓄电池放电深度过深时，初始的充电电流会很大，如此不仅会降低蓄电池寿命，还会损坏充电器。

（三）脉冲充电

定义

脉冲充电即采用脉冲电流来对电池充电，是一种快速充电法。其特点是先用脉冲电流对电池充电，然后让电池短时间大脉冲放电，在整个充电过程中是通过对电池的反复充、放电来完成。

优缺点

脉冲充电的优点是可极大地缩短充电时间，有利于消除电池的记忆效应和恢复极板原来的晶体结构。

脉冲充电的缺点是不能将电池完全充足，而且对完好电池的寿命会有不利的影响。

二、新能源汽车动力电池充电方式

目前，新能源汽车的充电模式可分为交流充电（交流慢充）、直流充电（直流快充）、电池更换、无线充电和移动式充电方式。

（一）交流充电方式

定义

交流充电，可称之为“慢充”。是交流电220V进入车载充电机，经其转换后输出直流电,对动力电池进行充电的方式。所以交流充电需要在电动汽车上装配车载充电机将地面交流电网能量转换为直流电对动力电池进行充电的装置。

1、交流充电常见形式

如下图所示，其常见的有两种形式:一种是家用便携式交流充电盒，采用三孔插座充电;另一种是交流充电桩充电。 家用三孔插座充电一般功率较小，电流控制在16A以下。

便携式交流充电盒

电动汽车使用单相220V电压进行充电时,交流充电桩输人电流一般最大为32A,只需将充电连接器的插头插到交流充电桩或家中的交流电源插座上，即可进行充电。例如比亚迪E5的使用交流充电桩充电时间约为6小时左右。

2、交流充电系统组成与工作原理

交流充电系统主要包括交流充电口、车载充电器、充电桩等部件组成。

交流充电过程如下图所示

3、慢充充电的特点

（1）慢充充电的方式适用情况主要有：用户对电动汽车的行驶里程要求相对较低，车辆行驶里程能满足用户1天使用需要，利用晚间停运时间可以完成充电。

（2）慢充充电模式的优点有：尽管充电时间较长，但因为所用功率和电流的额定值并不关键，因此充电器和安装成本比较低，可安装在车库内使用；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

（二）快速充电方式

快速充电又称直流快充或应急充电，是以较大电流为电动汽车提供短时充电服务，一般充电电流为150?400A。快速充电不同于常规充电所采用的恒流、恒压充电方式。该充电方式是以大电流对蓄电池进行恒流充电，力求在短时间内充入较大的电量，因此快速充电主要应用于大型充电站。

1、直流充电的应用

直流充电方式是以直流电作为电能通过专用直流充电口直接储存到动力电池内，因此不经过车载充电机。充电速度自然就快了不少。直流充电适用于在短时间内给电动汽车充入大量电能，主要针对长距离旅行或需要进行快速补充电能的情况进行充电。

2、直流充电系统的组成和功能

直流充电系统由整流装置、直流输入控制装置、直流输出控制装置和直流充电管理装置组成。

3、工作过程

电网中380V交流电通过PWM整流装置对输入的三相交流电进行整流，经滤波后，形成稳定的直流母线电压650V提供给后级输出控制装置，为输出控制装置提供动力电源。

用户则通过直流充电管理装置进行人机交互，实现身份识别、费用收取、票据打印、数据管理、控制充电电量等。用户一般有多种充电模式可供选择：包括按BMS充电，按时间充电，按金额充电，按电量充电等。

（三）更换电池充电方式

定义

更换动力电池充电方式指的是通过直接更换电动汽车的电池组来达到充电的目的。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较高，须配备专业人员并借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。

特点

电池组快速更换的优点：解决了充电时间长、续航里程短的难题；提高了车辆的使用效率，方便用户的使用；更换下来的蓄电池可以在低谷时段进行充电，降低了充电成本，提高了车辆运行的经济性；便于电池的维护、管理，提高了电池的使用寿命；有利于废旧电池的集中回收和再利用。

电池组快速更换的缺点：建设换电站和购买备用电池组成本较高，对于电池与电动汽车的标准化、电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理以及电池的流通管理等有严格的要求。

（四）无线充电方式

无线充电方式共有三种：电磁感应式充电、磁场共振充电和无线电波式充电。

1、电磁感应式

（1）电磁感应式定义

电磁感应是初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端，完成无线充电。

2、无线电波式

（1）无线电波式定义

无线电能传输就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。最常用的载体就是耦合的电磁场。主要是将变压器原、副边绕组分置于车外和车内，通过高频磁场的耦合传输电能。

3、磁场共振式

（1）磁场共振式定义

电磁共振式电能传输技术(ERPT)主要是接收天线固有频率和发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，发生强电磁耦合的工作原理来实现电能的高效传输。

（2）磁场共振式的原理

（五）移动充电方式

移动式充电（MAC）是汽车在路上行驶时的充电，这样，电动汽车用户就不必再去寻找充电站、花费时间停车充电了。MAC系统埋设在指定路面之下，做成专用的电动车充电区域（专用充电车道），不需要额外的空间。

移动充电可分为接触式和非接触式，非接触充电技术使电动汽车可以在行驶过程中通过道路或护栏进行充电。

三、新能源汽车充电时的注意事项

1、当组合仪表中的电量表指针指向表盘中的红色区域时，表示动力电池电量低，请尽快充电。建议客户在电量降至红色区域时及时充电。不建议在电量完全耗尽后在进行充电，否则会影响动力电池的使用寿命。

2、请在驱动电池的合理工作范围内对车辆进行充电，交流充电时：当电池温度高于50℃或低于-20℃时，或直流充电时：当电池温度高于55℃或低于-10℃时，车辆将不能正常充电，需做电池降温或保温处理。

3、为了避免对充电设备造成破坏：不要在充电插座塑料口盖打开的状态下关闭充电口盖板；不要用力拉或者扭转充电电缆；不要使充电设备承受撞击；不要把充电设备放在靠近加热器或其他热源的地方。

4、当采用家用充电设备时,如遇到外部电网断电情况,充电会自动重新启动充电，无须重新连接充电连接装置。

5、充电时，不建议人员停留在车辆内。

6、充电时，建议将车辆停放在通风处。

7、当动力电池电量充满后，系统会自动停止充电。

8、停止充电时应先断开交流充电连接装置的车辆插头，再断开电源端供电插头。

9、当环境温度低于0℃时，充电时间要比正常时间要长，充电能力较低。

四、新能源汽车充电安全警告

1、请选择在相对较安全的环境下充电（ 如避免有液体、火源等环境）。

2、不要修改或者拆卸充电设备及相关端口，这样可能导致充电故障，引起火灾。

3、充电前请确保车辆、供电设备和充电连接装置的充电端口内没有水或外来物，及金属端子没有生锈或者腐蚀造成的破坏或者影响，这些情况下不允许充电。因为不正常的端子连接可能导致短路或电击，威胁生命安全。

4、如果在充电时发现车里散发出一种不同寻常的气味或者烟，请立即停止充电。

5、为了避免造成严重的人身伤害，车辆正在充电时，要有以下预防意识：不要接触充电端口；当有闪电时，不要给车辆充电或触摸车辆，闪电击中可能导致充电设备损坏，引起人身伤害。

6、车辆行驶前请确保充电连接装置从车辆充电口断开，如果连接充电装置，整车不能正常行驶。

7、雨天情况下，如果有遮雨棚不建议进行充电动作，如果没有遮雨棚为防止线路短路不允许进行充电工作。

比亚迪e5 高压电控总成的组成-原理

一.比亚迪e5车高压电控总成的组成

2015年至2018年产的比亚迪e5车采用第2代e平台，高压电控总成安装在车辆的前舱。

高压电控总成的安装位置

1、高压电控总成的组成

高压电控总成是将纯电动汽车的双向交流逆变式电机控制器（VTOG）、车载充电器（OBC）、高压配电箱和DC-DC转换器这4个高压电控装置合为一体，又称“高压四合一”。

（1）VTOG控制器

该控制器为电压型逆变器，利用IGBT将直流电转化成交流电，其主要功能是通过收集挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号等来控制电机，根据不同工况控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等，即控制电机的前进、倒退、维持车辆的正常运转。此外，还具备充电控制功能，能进行交直流转换，双向充放电控制。该控制器总成分为上、中、下3个单元，上、下层为电机控制单元和充电控制单元，中间层为水道冷却单元。

（2）车载充电器

车载充电器是指固定安装在纯电动汽车上的充电器，根据高压电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

（3）高压配电箱

高压配电箱的功能主要是将高压电池的高压直流电供给整车高压电器，接收车载充电器或非车载充电器的直流电，给高压电池充电，同时还具有电流检测、漏电监测等其他辅助检测功能。

（4）DC-DC转换器

DC-DC转换器是电动汽车动力系统中很重要的组成部分，通过DC-DC转换器给低压电池充电，与低压电池一起为低压电器系统供电。

2、 高压电控总成的功能

（1）高压电控总成的外部接口

高压电控总成外部接口分为高压接口和低压接口两部分。高压接口有电池包高压直流输入接口（直流母线正极接口、直流母线负极接口）、电机三相（三相交流输出）接口、交流充电（输入交流）N与L1相接口、交流充电（输入交流）L2与L3相接口、直流充电输入接口、空调电动压缩机接口、加热器PTC接口。低压接口有DC-DC输出接口、VTOG控制器低压接口、高压配电箱低压控制接口。

高压电控总成前侧

高压电控总成左侧

高压电控总成后侧

高压电控总成右侧

（2）高压电控总成的内部模块布局

高压电控总成内部主要部件有VTOG控制器（控制板、IGBT驱动板、IGBT）、电容（660 μF母线电容总成、70 μF、25 μF）、接触器、霍尔电流传感器、车载充电器总成、电感及电感温度传感器、继电器电路板模块等。

B）下侧

C）上侧爆炸图

高压电控总成内部模块布局

（3）高压配电箱

高压配电箱主要由接触器、霍尔电流传感器、预充电阻、高压电池包正负极输入接口组成。接触器由BMS控制，用于充放电。

高压配电箱组成

（4）漏电传感器

本车采用直流漏电传感器。当高压系统漏电时，漏电传感器发送信号给BMS，BMS接收到漏电信号后根据漏电情况马上报警或断开高压系统，以防止对人或物品造成伤害和损失。

漏电传感器

（5）VTOG控制器

VTOG控制器由上、下两块电路板组成，上方为控制板，下方为IGBT驱动板。IGBT驱动芯片采用1ED020I12FA2芯片。IGBT总成固定于IGBT驱动板上，其控制极G、控制极E通过弹簧与电路板上的电路连接，该总成上还有用于检测其工作温度的温度传感器（热敏电阻）。

此车VTOG控制器预留有车辆对放电排插供电功能（VTOL）及车辆对车辆放电功能（VTOV），可通过转向盘上的按键进行设置。

VTOG控制器上控制板（正面）

VTOG控制器上控制板（背面）

IGBT驱动板

VTOG控制器主要有驱动控制与充电控制两大功能。驱动控制（放电）是采集加速踏板、制动踏板、挡位、旋变等信号，实现前进、倒车、减速或制动时正反转发电功能；具有高压输出电压和电流控制功能；具有电压跌落、过流、过温、IPM过温、IGBT过温保护、功率限制、扭矩控制限制等功能；具有电控系统防盗、能量回馈控制、主动泄放、被动泄放控制等功能。充电控制具有交直流转换，双向充放电控制功能；具有自动识别单相、三相相序并根据充电电流控制充电方式，根据充电设备识别充电功率控制充电方式，根据车辆或其他设备请求信号控制车辆对外放电的功能；具有断电重启功能，即在电网断电后又供电时，可继续充电的功能；原版的高压四合一车型在直流充电时，具有直流充电升压功能，从而可使用一些输出电压低于比亚迪e5车的通用直流充电柜进行充电。VTOG控制器还包括CAN通讯、故障处理记录、在线CAN烧写及自检等功能。显然，进行驱动控制时电机的三相接触器处于接通状态，而充电控制时电机的三相接触器处于切断状态。

（6）DC-DC转换器

DC-DC转换器及DC低压输出端子。DC低压输出端通过正极熔丝盒给低压起动铁电池充电并给整车低压电器系统供电。

DC-DC转换器及低压输出端子

（7）车载充电器

它用于功率不高于3.3 kW的单相交流充电设备充电的场合，适用的充电设备包括便携式充电器、3.3 kW壁挂式充电盒。使用功率大于3.3 kW的单相或三相交流充电设备充电则要经过VTOG控制器进行。拆下上盖的车载充电器，可以看出其有两块电路板，需拆下车载充电器内部的上部电路板后，再拆下变压器与下部电路板。

拆下上盖的车载充电器

车载充电器壳体及下部电路板

（8）电容

该车高压电路中使用的电容为薄膜电容。薄膜电容的耐压可以达到1000 V DC以上，改善了电容的防潮性和抗温度冲击能力，工作环境温度可达105 ℃～125 ℃。主要由母线电容总成、直流充电升压器的70 μF电容及3个25 μF电容总成等组成。

薄膜电容

（9）霍尔电流传感器

高压电控总成中采用了霍尔电流传感器来检测电流。为检测电流方向，有的采用了正、负电源供电。一般需要在线检测霍尔电流传感器的性能好坏，先检查其是否有“+15 V”“-15 V”的电源，若电源正常，则测试霍尔信号（“1 V”对应100 A）并与电源管理器的当前电流进行对比，从而判断霍尔电流的正常与否。

霍尔电流传感器

（10）复合母排。高压电控总成中采用了复合母排技术，具有电气安全性高、电磁辐射小、传导发热小、集成度高等优点。

复合母排

2.高压电控总成的工作原理

2.1 高压安全保护

（1）碰撞断高压电保护

如果车辆发生碰撞，BMS接收到安全气囊展开信号后，通过断开系统主接触器来切断高压电。

（2）漏电断高压电保护

漏电传感器主要监测与高压电池相连接的正极母线或负极母线与车身底盘间的绝缘电阻，来判定高压系统是否存在漏电。漏电传感器将漏电数据信息通过CAN通讯发送给BMS和VTOG控制器，然后采取相应保护措施。漏电判定及措施见表1所列。

（3）高压互锁保护

高压互锁保护分为结构互锁和功能互锁两部分。结构互锁是指车辆的主要高压连接器均带有互锁回路，当其中某个连接器带电断开时，BMS便会检测到高压互锁回路存在断路，为保护人员安全，将立即进行报警并断开主高压回路电气连接，同时激活主动泄放。功能互锁是指当车辆进行充电或插充电枪时，高压电控系统会限制车辆不能通过自身驱动系统进行驱动，以防发生安全事故。

2015年产比亚迪e5车没有安装维修开关，2015年后产的比亚迪e5车安装维修开关，其高压互锁电路示意图如图所示。

表1 漏电判定及措施

高压连接器的互锁保护

2015年后产的比亚迪e5车高压互锁电路示意图

安装维修开关的高压互锁回路依次将BMS的端子BK45（A）/1、PTC模块的端子B52/1和端子B52/2、高压电控总成的端子B28（B）/22和端子B28（B）/23、高压电池包的端子KxK51/29和端子KxK51/30、BMS的端子BK45（B）/7串联起来。高压电控总成的高压互锁回路经母线“-”连接器、母线“+”连接器、PTC线束连接器、空调压缩机线束连接器依次串接起来。

（4）主动泄放保护

5 s内把预充电容电压降低到≤60 V，迅速释放危险电能，主动泄放模块的泄放电阻为7.5 Ω（标准）。

（5）被动泄放保护

2 min内把预充电容电压降低到≤60 V，被动泄放是主动泄放失效的二重保护。被动泄放电阻（标准75 kΩ）直接接于660 μF高压电容器正负极两端，上电后一直处于耗电状态，但电流很小，损耗可忽略不计。

2. 上电过程

车身控制模块（MICU）采集到“制动踏板”与“起动按钮”命令后，由VTOG控制器与无钥匙系统模块（Keyless-ECU）进行防盗认证，认证成功后吸合IG1继电器并发送“起动开始”报文，通过网关发送给VTOG控制器和BMS。BMS得电且收到报文后，BMS先吸合预充接触器并进行自检，检查是否存在严重欠压、严重过压、严重漏电、严重过温、接触器烧结、高压互锁锁止等异常情况，如果检测存在异常情况则上电失败，如果未检测到异常情况，则吸合负极接触器，高压电池的高压电经过与预充接触器串联的限流电阻加载到VTOG控制器母线上，然后判断预充是否成功。VTOG控制器检测到母线上的电压达到高压电池额定电压的设定值时，通过CAN通讯向BMS反馈预充满信号，如果不预充直接接通接触器，由于母线电容在通电瞬间相当于短路状态，会使过大电流流过接触器，因而可能产生接触器烧结等不良后果，当无严重漏电信号、直流母线电压达到设定值且直流低压系统无低压警告时，BMS判定预充成功，BMS控制主接触器吸合，断开预充接触器，点亮OK灯，上电成功。

3、 驱动电机时的原理

比亚迪e5车的高压电控总成有多种版本，根据年款等有所变化，分原版高压电控总成与简版高压电控总成。

比亚迪的漏电传感器有2种，一种接于正极，一种接于负极，两者不可互换。驱动电机时，3个电机接触器闭合，高压电经IGBT逆变桥（6个绝缘栅双极晶体管在ON和OFF间切换）变换出交流电并输送给电机，利用旋转变压器技术和空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制算法来控制电机正转（前进）或反转（倒车）。

4、 再生制动时的原理

车辆减速或制动时，电机由车轮驱动，再生制动功能使电机起到发电机的作用，将电能存储到高压电池中。

5、 单相交流充电原理

当使用便携式充电器或功率不大于3.3 kW的交流充电器进行充电时，VTOG控制器能自动识别出充电设备，并唤醒车载充电器，激活交流充电正极接触器，对高压电池进行充电。

当使用功率大于3.3 kW的交流充电器进行充电时，在N相线与B相线（对电机一侧而言）间增加单相切换接触器，VTOG控制器收到单相充电指令时，控制单相切换接触器吸合，使B相线和N相线连接，由A相、B相作为L1相、N相线使用，充电枪连接插头需使用专用连接插头或其L2相、L3相不做使用的连接插头。当VTOG控制器收到单相充电指令时，控制单相/三相切换接触器其中的2个接触 器闭合，使三相充电插座的L1相、L2相与单相充电插座的L1相、N相线导通。

高压电控总成内部线路图

6、 三相交流充电原理

系统收到充电指令时，将BMS允许的最大充电电流、供电设备最大供电电流和充电连接装置的额定电流相比较，VTOG控制器判断这三者中最小的充电电流，自动选择充电相关参数，同时系统对供电设备输送的交流电进行采样，VTOG控制器通过采样值计算出交流电电压有效值，再通过捕获来确定交流电频率，根据电压有效值和频率判断出交流电电制，根据电网电制选取控制参数。确定控制参数后，VTOG控制器控制继电器板的三相交流预充继电器和滤波电容继电器吸合，对直流侧母线电容进行充电，当电容电压达到规定值后吸合单相/三相切换接触器，同时断开继电器板的三相预充继电器，此时VTOG控制器发送PWM信号，控制双向DC/AC模块对交流电进行可控整流，再根据高压电池电压，对电压进行调节，最后把直流电输送给高压电池。在此过程中，VTOG控制器根据预先选定的目标充电电流和电流采样反馈的相电流，对整个系统进行闭环的电流调节，实现对高压电池进行充电。

7、 直流充电原理

比亚迪e5车除了可采用交流充电方式外，还具有直流充电的快速充电方式。

直流充电主要是通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给高压电池充电。

当使用的直流充电柜最大输出电压小于高压电池电压时，直流充电升压器工作，将下桥臂的增压IGBT置于ON，使直流充电柜的电力为电感充电。电感存储了电能，将下桥臂的增压IGBT置于OFF，电感产生感应电动势，使电压升至合适的充电电压，电流持续从电感中流出，通过上桥臂IGBT流入母线电容和高压电池。

免责声明：此讯息系转载自互联网其它媒体，我们登载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述，文中陈述文字和内容未经证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，文章内容仅供参考！如果您不希望我们转载您的作品，请和我们联系处理，谢谢！