張海松

（浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 杭州 310053）

1 充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

全新奧迪e-tron充電系統(tǒng)主要由蓄電池充電蓋模塊、高壓充電系統(tǒng)操縱單元、高壓蓄電池充電系統(tǒng)充電插座、電池充電器、高壓蓄電池開關(guān)盒SX6等組成。

1.1 充電蓋模塊

根據(jù)裝備情況以及市場(chǎng)情況，奧迪e-tron車型安裝位置有駕駛員側(cè)（FS） 或副駕駛員側(cè)（BFS） 形式，配備有高壓蓄電池充電插座，或者是兩側(cè)都配備有高壓蓄電池充電插座。充電插座位于前輪后面的充電蓋模塊后面（翼子板的空隙處），如圖1駕駛員側(cè)充電蓋模塊位置結(jié)構(gòu)。該充電模塊的作用涵蓋開關(guān)充電蓋板打開與上鎖、充電狀態(tài)預(yù)警等功能。

圖1 駕駛員側(cè)充電蓋模塊位置結(jié)構(gòu)

在車輛解鎖的情況下，按壓蓄電池充電按鍵模塊EX32上的按鍵或者蓄電池充電按鍵模塊2 EX40上的按鍵，充電蓋模塊的蓋板就會(huì)向下運(yùn)動(dòng)打開蓋板。

在車輛未解鎖時(shí)，如果裝備有便捷鑰匙且便捷鑰匙就在充電單元附近，不必給車輛解鎖，蓋板模塊按鍵充電蓋直接打開自動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行充電操作。

操作一側(cè)護(hù)蓋按鍵，另一側(cè)開啟的護(hù)蓋將自動(dòng)關(guān)閉，不允許兩側(cè)同時(shí)充電。

因驅(qū)動(dòng)單元故障而導(dǎo)致無(wú)法以電動(dòng)方式打開充電蓋模塊，可以給充電蓋應(yīng)急開鎖。如圖2所示，要小心地拉動(dòng)相關(guān)充電側(cè)前艙內(nèi)蓋板下的紅色拉環(huán)，隨后就可以通過(guò)手動(dòng)方式把充電蓋向下推，手動(dòng)打開蓋板。

在充電時(shí)，充電顯示作為L(zhǎng)ED模塊集成在充電蓋模塊內(nèi)了，會(huì)顯示充電各個(gè)狀態(tài)。如圖3所示。

圖3顯示面板上各個(gè)符號(hào)燈不同狀態(tài)，代表不同的含義，充電蓋模塊處有各種顯示的說(shuō)明，見(jiàn)表1。

圖2 充電蓋模塊應(yīng)急拉環(huán)位置

1.2 高壓充電系統(tǒng)操縱單元

全新奧迪e-tron車上配備的是第2代奧迪e-tron充電系統(tǒng)，有2種插座：一種是家用插座連接在交流電網(wǎng)上的，最大充電功率1.8kW（8A）；一種是工業(yè)插座在交流電網(wǎng)上的，最大充電功率11kW （48A，單相或三相），如圖4所示。

圖3 充電蓋模塊LED顯示

表1 充電單元LED指示燈含義

圖4 高壓充電系統(tǒng)

當(dāng)奧迪e-tron充電系統(tǒng)連接到交流電網(wǎng)上時(shí)，該操縱單元就被激活與高壓蓄電池充電器1 AX4通過(guò)觸點(diǎn)CP和PE用PWM-信號(hào)來(lái)進(jìn)行通信，這時(shí)內(nèi)部接觸器是脫開的，車輛充電插頭上無(wú)電流通，只有在充電過(guò)程中接觸器才會(huì)接合。

要想連接到車上，該操縱單元還需要接上充電電纜（該電纜各國(guó)是不同的），每個(gè)連接電纜（該電纜各國(guó)是不同的）都配有家用插頭和工業(yè)插頭。

在連接好后，可以進(jìn)行充電功率設(shè)置，一般充電功率可設(shè)置為50%，也可把充電功率提升至100%，設(shè)置后可一直保持到從電網(wǎng)上斷開操縱單元為止。

操縱單元通過(guò)LED來(lái)表示識(shí)別出的故障?？墒褂密囕v診斷儀和適配器VAS 611009來(lái)查找故障。

1.3 高壓蓄電池充電系統(tǒng)充電插座

全新奧迪e-tron汽車在國(guó)內(nèi)版的充電插座有2種：一種是China DC 高壓蓄電池充電系統(tǒng)充電插座1 UX4，如圖5所示；一種是China AC 充電系統(tǒng)充電插座2 UX5，如圖6所示。

圖5 （DC） 高壓蓄電池充電系統(tǒng)充電插座1 UX4

圖6 （AC） 充電系統(tǒng)充電插座2 UX5

China DC 高壓蓄電池充電系統(tǒng)充電插座1 UX4用直流（DC） 給高壓蓄電池充電。充電樁和高壓蓄電池充電器1 AX4之間的通信通過(guò)通信觸點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。

China AC 充電系統(tǒng)充電插座2 UX5用交流 （AC） 來(lái)給高壓蓄電池充電。充電樁和高壓蓄電池充電器1 AX4之間的通信通過(guò)觸點(diǎn)CP和PE來(lái)進(jìn)行。

1.4 高壓蓄電池充電器

全新奧迪e-tron有2個(gè)高壓蓄電池充電器1 AX4和高壓蓄電池充電器2 AX5，如圖7所示。2個(gè)充電器安裝在車輛前部，在前部電驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)的前上方。充電器2是選裝的，充電功率為22kW。

內(nèi)部的高壓蓄電池充電器控制單元J1050和高壓蓄電池充電器控制單元2 J1239連接在混合動(dòng)力CAN總線上。高壓蓄電池充電器控制單元J1050是主控制器，高壓蓄電池充電器控制單元2 J1239是從控制器。與奧迪e-tron充電系統(tǒng)或者充電樁的通信通過(guò)CP和PE接口用PWM信號(hào)或者動(dòng)力線通信來(lái)進(jìn)行。在通過(guò)China-DC充電插座用直流電來(lái)充電時(shí)，采用CAN總線來(lái)與充電樁通信。

高壓蓄電池充電器內(nèi)部3個(gè)整流器將操縱單元或充電樁上的交流電壓轉(zhuǎn)成直流電壓用于給高壓蓄電池1 AX2充電。每個(gè)整流器的最大工作能力為16A。充電電流分配取決于實(shí)際的充電電流。傳輸是通過(guò)線圈感應(yīng) （電流隔離） 實(shí)現(xiàn)的。因此，交流網(wǎng)與車上高壓系統(tǒng)之間沒(méi)有導(dǎo)線連接。充電器連接在高壓蓄電池開關(guān)盒SX6上。充電電流通過(guò)開關(guān)盒內(nèi)的一個(gè)熔斷絲輸送到高壓蓄電池，采用冷卻液循環(huán)來(lái)冷卻。在直流充電時(shí)，整流器不工作，充電器通過(guò)一根等電位線與車身相連，中間電路電容器會(huì)被動(dòng)放電。

圖7 高壓蓄電池充電器

2 充電系統(tǒng)的充電模式

1） 模式1：插座＋充電單元＋車（圖8）。

圖8 充電模式1

這種模式需使用奧迪隨車充電系統(tǒng)直接連接家用或工業(yè)三孔插座，AC交流充電流較小，對(duì)電池傷害較小，連接好后，車輛通過(guò)充電單元來(lái)與充電電源相連，同時(shí)車輛和充電系統(tǒng)單元之間進(jìn)行通信，充電單元會(huì)監(jiān)控故障電流并具備漏電保護(hù)功能。

2） 模式2：交流充電樁+車（圖9）。

圖9 充電模式2

這種模式用交流 （AC） 充電，充電流較小，對(duì)電池傷害較小。提供的充電電纜可以是1相、2相或者3相，充電功率有3.6kW、7.2kW、11kW、22kW，連接好后車輛和充電樁之間進(jìn)行通信，進(jìn)行監(jiān)控故障電流并具備漏電保護(hù)功能。

3） 模式3：直流充電樁+車（圖10）。

圖10 充電模式3

這種充電樁用直流 （DC） 充電，相對(duì)交流模式電流較大，電流較大對(duì)電池有損壞，一般電流優(yōu)先值：80A、125A、200A、250A，連接后汽車與充電樁進(jìn)行通信，監(jiān)控故障電流并具備漏電保護(hù)功能。

3 全新奧迪e-tron充電過(guò)程

全新奧迪e-tron高壓蓄電池充電可用交流（AC） 或者直流 （DC） 來(lái)給高壓蓄電池充電，如圖11所示。在全新奧迪e-tron車上充電插座上的交流接口（AC） 連接在高壓蓄電池充電器上，充電時(shí)在充電器內(nèi)交流轉(zhuǎn)換為直流，并通過(guò)開關(guān)盒輸入到高壓蓄電池內(nèi)。在直流接口 （DC） 連接在開關(guān)盒上，直流電就直接輸入到高壓蓄電池內(nèi)。

3.1 交流（AC） 充電過(guò)程

充電器 （AX4） 的充電功率是11kW，2個(gè)充電器加一起（AX4和AX5） 的充電功率是22kW，充電流程如圖12所示。

圖11 充電流程

圖12 交流 （AC） 充電

插上車輛的充電插頭時(shí)，車輛首先通過(guò)觸點(diǎn)PE與電源的搭鐵線（保護(hù)線） 相連。隨后觸點(diǎn)PP接觸上，充電器通過(guò)觸點(diǎn)PE和PP之間的電阻識(shí)別出插頭并拉緊駐車制動(dòng)器，L相與零線接觸上。最后，觸點(diǎn)CP接觸上，電源與車輛之間通過(guò)PWM信號(hào)進(jìn)行通信，充電插頭也被鎖定。通信成功后，高壓系統(tǒng)就被激活開始充電，模塊上的LED呈綠色在跳動(dòng)。車上的充電器按照蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840預(yù)設(shè)參數(shù)將交流（AC） 轉(zhuǎn)換為直流，高壓蓄電池充電器通過(guò)溫度傳感器來(lái)監(jiān)控充電插座的溫度，溫度較高時(shí)會(huì)逐漸降低充電電流，直至中止充電過(guò)程。溫度降下時(shí)會(huì)逐漸提高充電電流，所以整個(gè)充電過(guò)程中電壓大小和電流大小始終在調(diào)整中。同時(shí)電源會(huì)將電流強(qiáng)度信息告知蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840，蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840控制充電器的充電電壓和充電電流、監(jiān)控充電過(guò)程并更新這些規(guī)定值。當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束了，高壓蓄電池內(nèi)的接觸器就脫開。

如果LED呈黃色亮起，說(shuō)明沒(méi)有識(shí)別出有電的電源。如果LED沒(méi)亮起，說(shuō)明沒(méi)有識(shí)別出插頭。

3.2 直流（DC） 充電過(guò)程

直流 （DC） 充電，高壓蓄電池直接與電源相連，如圖13所示。通過(guò)蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840來(lái)適配充電電壓和充電電流。全新奧迪e-tron車輛方面的充電功率受高壓蓄電池限制，最大150kW。

當(dāng)插上車輛的充電插頭時(shí)，車輛首先通過(guò)觸點(diǎn)PE與電源的搭鐵線（保護(hù)線） 相連。隨后是觸點(diǎn)PP接觸上，充電器通過(guò)觸點(diǎn)PE和PP之間的電阻識(shí)別出插頭并拉緊駐車制動(dòng)器，DC+和DC-接觸上，接著觸點(diǎn)CP接觸上，電源與車輛之間通過(guò)CAN總線通信，充電插頭被鎖定。通信成功后，高壓系統(tǒng)被激活，直流接觸器接合，充電開始，模塊上的LED呈綠色在跳動(dòng)。

圖13 直流 （DC） 充電

同時(shí)電源會(huì)將大電壓和電流信息發(fā)給充電器，然后高壓充電器控制單元J1050與蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840通信，蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840規(guī)定充電器的充電電壓和充電電流、監(jiān)控充電過(guò)程并更新這些規(guī)定值，在直流充電過(guò)程中高壓充電器只起到通信作用。

當(dāng)充電過(guò)程結(jié)束后，直流充電接觸器和高壓蓄電池內(nèi)的接觸器脫開。

如果LED呈黃色亮起，說(shuō)明沒(méi)有識(shí)別出有電的電源。如果LED沒(méi)亮起，說(shuō)明沒(méi)有識(shí)別出插頭。

4 注意事項(xiàng)

1） 首先充電前要保證車子已掛入P擋，已拉緊駐車制動(dòng)器，已終止行駛狀態(tài)，進(jìn)入充電準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。

2） 在交流充電過(guò)程中不得將充電電纜從插座或汽車充電接口中拔出，充電完成后請(qǐng)先解鎖中斷充電，然后再?gòu)牟遄邪纬龀潆姡駝t會(huì)形成火星，損壞插頭觸點(diǎn)。

3） 奧迪充電系統(tǒng)只能在-30~50℃的溫度范圍內(nèi)使用。

4） 固定安裝的充電電纜最大長(zhǎng)度不得超過(guò)30m。

5） 如果高壓蓄電池是新的或者長(zhǎng)時(shí)間未充電，則可能需要經(jīng)過(guò)多次充電后才能達(dá)到最大充電電量。

6） 如果較長(zhǎng)時(shí)間未使用車輛，則最遲在4個(gè)月之后應(yīng)對(duì)高壓蓄電池進(jìn)行充電 （充電目標(biāo)50%），否則可能導(dǎo)致高電壓蓄電池?fù)p壞。

7） 絕對(duì)不要在汽車的交流和直流充電接口上同時(shí)充電。

8） 全新奧迪e-tron汽車，在充電時(shí)一定要注意，在高壓蓄電池正在充電時(shí)、駐車空調(diào)正在工作時(shí)和高壓蓄電池正在給12V蓄電池補(bǔ)充電量時(shí)，會(huì)進(jìn)入自主工作狀態(tài)高壓系統(tǒng)處于激活狀態(tài)，高壓部件都帶電。

課題項(xiàng)目：

1） 浙江省高等教育 “十三五” 第二批教學(xué)改革研究項(xiàng)目 “互聯(lián)網(wǎng)+智能” 時(shí)代下新能源汽車專業(yè)課程新三教改革與探索 （jg20190766）。

2） A-0154-17-314-汽車電路分析與檢測(cè)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。

3） A-0152-19-312-新能源汽車CAN總線網(wǎng)絡(luò)故障檢修。