電動汽車充電系統(tǒng)故障診斷及檢修

摘 要：車載充電系統(tǒng)為電動汽車提供了能源供給，如果電動汽車充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，汽車就會無法正常使用。文章主要就電動汽車充電系統(tǒng)故障診斷及檢修進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：電動汽車;充電系統(tǒng);故障診斷;檢修

中圖分類號：U471.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）06-13-03

Abstract： The on-board charging system provides energy supply for electric vehicles. If the charging system of electric vehicles fails， the vehicles cannot be used normally.This paper mainly discusses the fault diagnosis and maintenance of electric vehicle charging system.

Keywords： Electric vehicle; Charging system; Fault diagnosis; Maintenance

CLC NO.： U471.2 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）06-13-03

1 電動汽車充電系統(tǒng)構(gòu)成及原理分析

純電動汽車充電系統(tǒng)主要是由充電設(shè)施和車載充電裝置兩部分構(gòu)成的，充電設(shè)施主要包括充電樁、充電線束等，車載充電裝置主要囊括了車載充電器、高壓控制盒、動力電池等在內(nèi)的多個部分[1]。純電動汽車如果出現(xiàn)電量不足時，主要可以采取直流快速充電、交流慢速充電和更換電池等三種處理方式。

直流快速充電即快充，直流充電口和動力電池等是其重要組成部分。其中直流充電接口是接收并聚集直流充電樁電能的關(guān)鍵所在，之后會以高壓線束為載體實現(xiàn)電能向動力電池總成的輸送，從而保證充電的順利完成。具體來講，其工作過程可以細(xì)分為以下幾個階段：

首先，準(zhǔn)備階段。在直流充電接頭和汽車充電口連接基礎(chǔ)上，U1在經(jīng)過電阻R1、R4以及端子CC1后會實現(xiàn)與車身的連接并形成回路，而U2則經(jīng)過子R5、R3、端子CC2后實現(xiàn)與充電樁設(shè)備連接形成回路，之后借助非車載充電機(jī)控制裝置對檢測點1的電壓值予以檢測確保其達(dá)到4V，這也是線路完成連接的重要標(biāo)志。其次，自檢階段。基于上述基礎(chǔ)上充電樁會對K3、K4予以閉合，供電回路在低壓輔助下實現(xiàn)導(dǎo)通，而12V低壓電會在A+、A-端子支撐下實現(xiàn)與車輛連接并形成通路。之后對檢測點2電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)其到達(dá)6V時，車輛控制裝置會進(jìn)行通信信號的發(fā)送，并在關(guān)閉K1、K2控制開關(guān)的同時對其絕緣進(jìn)行測試，待測試完成將K1和K2處于斷開狀態(tài)。再次，充電階段。K5、K6在車輛控制裝置下實現(xiàn)閉合后，需要對充電樁充電條件是否滿足進(jìn)行驗證，之后，由充電樁控制開關(guān)將K1、K2調(diào)整到閉合狀態(tài)，直流充電回路由此形成。最后，結(jié)束階段。動力電池充電狀態(tài)由車輛控制裝置進(jìn)行實時監(jiān)測，一旦充電完成或受駕駛員終止充電指令而停止并對充電電流小于5V予以確認(rèn)后，K5、K6和K1、K2也將分別被車輛控制裝置和充電機(jī)控制裝置斷開，最后將K3、K4斷開，充電完成。

交流充電樁實現(xiàn)充電具體來講，其過程可以細(xì)分為以下幾點：第一，CC充電連接確認(rèn)。在充電插頭和車身交流充電口連接的基礎(chǔ)上，充電樁中供電控制裝置對檢測點4檢測并與端子CC連接確認(rèn)信號后，S1以往+12V檔會變換至向PWM信號檔轉(zhuǎn)變。第二，CP控制確認(rèn)。基于PWM信號檔下，供電控制裝置分別進(jìn)行發(fā)送PWM信號和檢測點1測量工作;車輛控制裝置以檢測點2接收到的PWM信號監(jiān)測為依據(jù)和載體，從而在判斷供電設(shè)備供電能力下實現(xiàn)充電裝置連接的確認(rèn)。第三，車輛控制裝置以檢測點3為輔助實現(xiàn)對端子CC和端子PE之間的電阻Rc的測量。第四，在上述步驟基礎(chǔ)上，供電控制裝置可以在測量監(jiān)測點1電壓的依托下實現(xiàn)對車輛是否準(zhǔn)備就緒的判斷，當(dāng)電壓值滿足標(biāo)準(zhǔn)值時，供電設(shè)備控制裝置會與K1、K2連接并實現(xiàn)對L、N的供電。第五，BMS在對充電需求檢測的同時還會向車載充電器發(fā)送指令，以此對相關(guān)繼電器吸合予以控制，基于此，車載充電機(jī)充電程序開始啟動。第六，實施充電過程中，系統(tǒng)會借助檢測相關(guān)檢測點電壓值的方式保證供電線路的正常連接。第七，充電完成。當(dāng)充電完成或受到外界環(huán)境影響而終止充電后，車輛控制裝置會切斷S2開關(guān)，以此使車載充電機(jī)停止工作。而供電控制裝置會將S1開關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)?12V擋。同時，基于S2斷開下K1、K2供電回路也會被供電控制裝置切斷。

2 直流充電系統(tǒng)和交流充電系統(tǒng)的區(qū)別

上述提到，直流充電系統(tǒng)主要是借助充電站的充電樁，在位于汽車車身前部直流充電口支撐下，實現(xiàn)了高壓電向動力電池的流動，并完成充電。然而，由于此種方式會受到充電方式的限制，在特殊和緊急情況下更具適用性，且能夠?qū)㈦妱悠囯娏炕謴?fù)到80%左右，但是對動力電池具有較強(qiáng)的損害這一特征不容忽視。

交流充電系統(tǒng)通過交流充電樁的充電接頭和車身后部側(cè)邊交流充電口的連接，并在車載充電器依托下，實現(xiàn)了以往220V交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，以此完成充電。此種方式不僅打破了直流充電系統(tǒng)無法充滿電的弊端，而且還能降低因充電給動力電池造成的損害，因此，如果時間充足，交流充電系統(tǒng)是首選方式。

3 電動汽車充電系統(tǒng)常見故障診斷及排除

通常而言，電動汽車充電系統(tǒng)常見故障可以分為以下幾種：

3.1 快充常見的故障診斷及排除

3.1.1 充電樁顯示未與車輛連接

這時需要對快充口CC1端和PE端是否存在1kΩ電阻、快充口導(dǎo)電層是否存在脫落現(xiàn)象及充電槍CC2與PE間是否導(dǎo)通進(jìn)行詳細(xì)檢查。

3.1.2 動力電池繼電器未閉合

立足充電樁輸出正極喚醒信號，對其予以詳細(xì)地檢查;對充電樁輸出負(fù)極喚醒信號和PE間的導(dǎo)通性進(jìn)行檢查;確認(rèn)充電樁CAN通信處于正常狀態(tài)。

3.1.3 電池繼電器正常閉合，但無電流輸出

此故障需要對以下部分進(jìn)行檢查：首先，看連接器連接狀態(tài)是否正常;其次，看高壓熔斷絲是否出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象;檢查使能信號輸入是否保持在12V。

3.2 慢充常見的故障診斷與檢修

以下主要以北汽EV150車輛為例，對慢充常見的故障與檢修進(jìn)行詳細(xì)介紹。

3.2.1 車輛無法實現(xiàn)正常充電

故障現(xiàn)象：車輛在借助充電樁進(jìn)行充電過程中，充電樁指示燈和充電器電源均處于正常狀態(tài)，但是車輛充電未進(jìn)行。

可能原因：導(dǎo)致上述故障出現(xiàn)的原因可以總結(jié)為以下三點，即動力電池控制器出現(xiàn)故障、動力電池出現(xiàn)故障和通信故障。

故障診斷與檢修：根據(jù)上述得知充電樁和充電器都處于工作狀態(tài)，這時可以將通信和動力電池內(nèi)部作為首要檢查的對象。之后，借助故障監(jiān)測儀實現(xiàn)對故障碼和數(shù)據(jù)流的檢測，并讀出故障碼和數(shù)據(jù)流。同時，動力電池單體電芯的最高和最低電壓分別為3.2V和2.56V，單體電芯電壓差為640mV，大于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（500mv），這時動力電池管理系統(tǒng)就會啟動充、放電保護(hù)，充電也就無法進(jìn)行。因此，需要對現(xiàn)有的動力電池單體電芯予以更換，以此使存在于動力電池中的故障予以排除，保證車輛的正常充電。

故障分析：在上述對故障予以診斷和檢修的過程中可以發(fā)現(xiàn)，動力電池想要更好地進(jìn)行充電，需要具備以下多個條件：第一，要保證充電樁與充電器或快充樁與動力電池間的通信相匹配[2];第二，保證車載充電器處于正常工作狀態(tài);第三，保證整車控制器、充電器和動力電池控制器通信的正常狀態(tài);第四，確保喚醒信號正常;第五，無論是整車控制器還是動力電池控制器信號要保證其正常;第六，要將單體電芯間的電壓差控制在500mV內(nèi);第七，避免高壓電路中存在絕緣故障;第八，對動力電池內(nèi)部溫度進(jìn)行合理控制，保證其處于相關(guān)溫度標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

3.2.2 充電過程中充電樁出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象

故障現(xiàn)象：電動汽車充電過程中充電樁跳閘，充電無法順利進(jìn)行。

可能原因：導(dǎo)致上述故障可能是充電器內(nèi)部短路造成的。

故障診斷與排除：首先，對電壓、充電樁CP線和充電器間的連接予以檢查;其次，充電線束、高壓線束、充電器等是否絕緣也要進(jìn)行詳細(xì)檢查。上述兩項檢查均屬于正常狀態(tài)，則可以斷定是充電器故障導(dǎo)致的，需要更換充電器，從而使故障得以排除。

故障分析：根據(jù)此類故障現(xiàn)象可以得知，充電樁跳閘情況的出現(xiàn)也是喚醒信號和互鎖電路正常的體現(xiàn)，由此可以推斷出是充電器內(nèi)部短路造成的故障現(xiàn)象。

3.2.3 充電器指示燈不亮

故障現(xiàn)象：在借助充電樁為車輛充電過程中，連接電源后其指示燈不亮，車輛充電無法進(jìn)行。

可能原因：上述故障可能是由于受到充電器故障、充電喚醒信號斷開或互鎖電路故障導(dǎo)致的。

故障診斷與排除：對置于FU低壓熔斷絲盒中的電池充電熔斷絲和充電器低壓電源進(jìn)行檢查，并利用萬用表將其旋至直流電壓檔，測量其充電器低壓電源是否處于正常狀態(tài)[3]。如果正常，那么就要將側(cè)重點轉(zhuǎn)移至充電系統(tǒng)連接插件上，看其是否存在無退針和腐蝕生銹現(xiàn)象，如果存在，那么則需要將現(xiàn)有的充電器進(jìn)行更換，從而使故障得到有效地排除。

故障分析：檢查過程中如果充電工作指示燈不亮，而檢查充電器低壓供電卻處于正常工作狀態(tài)，那么則可以斷定是充電器故障導(dǎo)致的。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文主要將電動汽車充電系統(tǒng)構(gòu)成及原理作為了切入點進(jìn)行了分析，之后闡述了直流充電系統(tǒng)和交流充電系統(tǒng)的區(qū)別，最后以直流充電系統(tǒng)和交流充電系統(tǒng)兩方面為方向，分析了常見故障及故障診斷和檢修方法。電動汽車充電系統(tǒng)會對車輛性能產(chǎn)生直接影響，因此，了解和掌握充電系統(tǒng)故障診斷及檢修方法對維護(hù)車輛性能、保證其穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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[3] 張晶.基于EV300電動汽車充電系統(tǒng)故障診斷方法研究[J].汽車實用技術(shù)，2019（20）：178-180.