新能源汽车充电原理

现以吉利帝豪EV450车型为例介绍新能源汽车充电原理。

一、典型车辆充电系统的组成及功能

（一）吉利帝豪EV450的充电系统组成

吉利帝豪EV450的车载充电由交流充电口、直流充电口、车载分线盒、电池管理控制器、电机控制器和动力电池组等组成。

（二）吉利帝豪EV450的充电系统各部件功能

1、充电接口

充电时，根据选择的充电类型，连接交流充电插头或者直流充电插头到相应的充电接口，连接正确后开始充电。

2、充电指示灯

充电指示灯位于车辆充电接口上方，用于指示不同的充电状态。任意电源档位，当BCM收到BMS的充电状态信息时，驱动充电指示灯工作，显示充电状态。

充电指示灯由BMS 信号提供给BCM，BCM 控制指示灯状态。充电指示灯控制流程如下图所示。

3、充电口照明灯

（1）当高压电池处于未充电的状态时，充电口盖打开，BCM立即驱动充电口照明灯工作3分钟，工作期间检测到充电枪插入3秒后停止驱动或充电口盖关闭则立即停止驱动充电口照明灯。

（2）当充电口盖为打开状态，车门状态由关闭变为打开状态，BCM立即驱动充电口照明灯工作3分钟，工作期间当高压电池转变为充电状态3秒后停止驱动或充电口盖关闭则立即停止驱动充电口照明灯。

（3）OFF档时，当充电口盖为打开状态，BCM接收到PEPS发送的解锁信息，则立即驱动充电口照明灯工作3分钟，工作期间如收到车辆上锁信息或充电口盖变为关闭状态则立即驱动充电口照明灯熄灭。

（4）OFF档时，当充电口盖为打开状态，BCM接收到PEPS发送的遥控寻车信息，则立即驱动充电口照明灯工作3分钟，工作期间如收到车辆上锁信息延迟3秒后熄灭或充电口盖变为关闭状态则立即驱动充电口照明灯熄灭。

（5）任意情况下，充电口盖关闭或车速大于2Km/h则立即停止驱动充电口照明灯。

4、家用随车充电枪

家用随车充电枪随车配备，用于家用随车交流充电（应急充电）。家用随车充电枪由三脚充电插头、充电枪指示灯、充电插头和充电线缆组成。

5、车载充电机

以吉利帝豪EV450为例说明，EV450的车载充电机安装在车辆前舱右侧，如图所示。车载充电机集成了车载充电和高压配电系统。

下图为车载充电机结构

二、典型车辆充电系统的工作原理

现以吉利帝豪EV450的车载充电系统的功能为例进行介绍，纯电动汽车车载充电系统的功能包括：快充（直流高压充电）、慢充（交流高压充电）、充电锁功能、低压充电、智能充电和制动能量回收等。

（一）快充（直流高压充电）

原理

当直流充电设备接口连接到整车直流充电口，直流充电设备发送充电唤醒信号给BMS，BMS 根据动力电池的可充电功率，向直流充电设备发送充电电流指令。同时，BMS 吸合系统高压正极继电器和高压负极继电器，动力电池开始充电。充电时间：48分钟可充电80%。

（二）慢充（交流高压充电）

原理

当车辆处于交流充电模式下，车载充电机检测交流充电接口的CC、CP 信号（充电枪插入、导通信号）并唤醒BMS，BMS唤醒车载充电机并发送指令充电，同时闭合主继电器，动力电池开始充电。充电时间：预估13h～14h 可充满。

（三）充电锁功能

充电枪插入充电接口后，只要驾驶员按下智能钥匙闭锁按钮，充电枪防盗功能将开启； BCM 收到智能钥匙的闭锁信号后通过CAN 总线将该信号传递到车载充电机，车载充电机将控制充电枪锁止电机锁止充电枪，此时充电枪无法拔出。

如要拔出充电枪，需先按下智能钥匙解锁按钮，解锁充电枪。

注意：如果电动解锁失效，可通过机舱左前大灯附近的机械解锁拉索解锁。

（四）低压充电

吉利帝豪EV450的慢充功能由12V铅酸蓄电池、电机控制器、车载充电机（分线盒）和动力电池等部件组成。高压上电前，低压电路系统依赖12V 铅酸蓄电池供电，当高压上电后，电机控制器将动力电池的高压直流电转换成低压直流电为12V 铅酸蓄电池充电。

（五）智能充电

吉利帝豪EV450车辆停放过程中VCU将持续对电源蓄电池电压就行监控，当电压低于设定值时，VCU将唤醒BMS，同时VCU 也将控制电机控制器通过DCDC 对低压蓄电池进行充电，防止低压蓄电池馈电。

（六）制动能量回收

能量回收系统是在车辆滑行或制动过程中，驱动电机从驱动状态转变成发电状态，将车辆的动能转换为电能储存在动力电池中。

制动能量回收过程中电机消耗车轮旋转的动能发出交流电再输出给电机控制器，电机控制器将交流电转换成直流电给动力电池充电。制动能量回收传递路线与能量消耗相反。

注意：动力电池电量过高、车速较高或者较低和车辆故障，VCU可能会停止能量回收。此时，减速感觉可能变弱。

三、换电系统与换电站

（一）换电模式概述

定义

新能源汽车换电模式是指通过集中型充电站对大量电池集中存储、集中充电、统一配送，并在电池配送站内对电动汽车进行电池更换服务或者集电池的充电、物流调配、以及换电服务于一体。

（二）换电站建设运营

换电站的建设运营资金需求量较大，对电池的投资、车位选址、布线改造和运营管理都有很强的要求。根据中国充电联盟，目前我国换电站运营主要是三家企业：奥动新能源、蔚来、杭州伯坦科技。而国家电网、蔚来、国家电投、中石化、协鑫能科等均在“十四五”期间有4,000座以上的充换电站规划。