淺析吉利EV450車充電系統(tǒng)的功能及故障排除

廣東省佛山市順德區(qū)均安職業(yè)技術(shù)學(xué)校 陳華超

1 吉利EV450車充電系統(tǒng)的組成及功能

吉利EV450車充電系統(tǒng)主要由直流充電口（帶高壓線束）、交流充電口（帶高壓線束）、車載充電機(jī)及分線盒、電機(jī)控制器、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車控制器（VCU）、動(dòng)力電池、12 V鉛酸蓄電池、高壓線束等部件組成。

吉利EV450車充電系統(tǒng)主要有直流快充、交流慢充、低壓充電、制動(dòng)能量回收等4項(xiàng)功能。

1.1 直流快充功能

直流快充功能主要通過(guò)直流充電接口、動(dòng)力電池來(lái)實(shí)現(xiàn)。直流充電接口如圖1所示，有9個(gè)端子，其中 DC CAN_H與DC CAN_L為通訊端子，CC2為連接確認(rèn)端子，CC1在EV450車中未啟用，HV+與HV-為直流高壓電端子，GND為搭鐵端子，A+與A-為輔助低壓電端子。吉利EV450車動(dòng)力電池采用95S1P組合方式，額定電壓為346 V，是汽車動(dòng)力的來(lái)源。

圖1 EV450車直流充電接口

直流快充的工作原理如下：當(dāng)直流充電設(shè)備接口連接到整車直流充電接口，直流充電設(shè)備發(fā)送充電喚醒信號(hào)給電池管理系統(tǒng)（BMS），BMS根據(jù)動(dòng)力電池的可充電功率，向直流充電設(shè)備發(fā)送充電電流指令，同時(shí)BMS吸合系統(tǒng)高壓正極繼電器和高壓負(fù)極繼電器，動(dòng)力電池開(kāi)始充電，如圖2所示。

圖2 快充原理簡(jiǎn)圖

1.2 交流慢充功能

交流慢充功能主要通過(guò)交流充電口、隨車交流充電設(shè)備、動(dòng)力電池、車載充電機(jī)等部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

其中車載充電機(jī)分線盒的作用類似于低壓供電系統(tǒng)中的熔絲盒，其功能包括：高壓電能的分配和高壓回路的過(guò)載及短路保護(hù)，車載充電機(jī)將動(dòng)力電池總成輸送的電能分配給電機(jī)控制器、空調(diào)壓縮機(jī)和PTC加熱器。交流慢充時(shí)，充電電流會(huì)經(jīng)過(guò)車載充電機(jī)分線盒流入動(dòng)力電池為其充電。

交流慢充的工作原理如下：當(dāng)隨車交流充電設(shè)備的充電槍插入整車交流充電接口時(shí)，車輛處于交流充電模式，車載充電機(jī)檢測(cè)交流充電接口的CC、CP信號(hào)（充電槍插入、導(dǎo)通信號(hào)）并喚醒BMS，BMS根據(jù)動(dòng)力電池的可充電功率向車載充電機(jī)發(fā)送指令充電，同時(shí)閉合主繼電器，動(dòng)力電池開(kāi)始充電，如圖3所示。

圖3 慢充原理簡(jiǎn)圖

1.3 低壓充電功能

低壓充電功能主要通過(guò)12 V鉛酸蓄電池、電機(jī)控制器、車載充電機(jī)分線盒、動(dòng)力電池等部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

電機(jī)控制器內(nèi)部包含1個(gè)DC/AC逆變器和1個(gè)DC/DC直流轉(zhuǎn)換器。DC/AC逆變器由IGBT、直流母線電容、驅(qū)動(dòng)和控制電路板等組成，實(shí)現(xiàn)直流（可變的電壓、電流）與交流（可變的電壓、電流、頻率）之間的轉(zhuǎn)變。DC/DC直流轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)直流高壓向直流低壓的能量傳遞，其中將電能傳遞給12 V鉛酸蓄電池的過(guò)程就稱為低壓充電。

低壓充電的工作原理如下：高壓上電前，低壓電路系統(tǒng)依靠12 V鉛酸蓄電池供電，當(dāng)高壓上電后，電機(jī)控制器將動(dòng)力電池的高壓直流電經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換成低壓直流電為12 V鉛酸蓄電池補(bǔ)充充電，如圖4所示。

圖4 低壓充電原理簡(jiǎn)圖

1.4 制動(dòng)能量回收功能

制動(dòng)能量回收功能主要通過(guò)制動(dòng)開(kāi)關(guān)、動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整車控制器、高壓線束等部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

制動(dòng)能量回收的工作原理如下：制動(dòng)能量回收是在車輛滑行或制動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成發(fā)電狀態(tài)，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在動(dòng)力電池中。車輛在滑行或制動(dòng)時(shí)，整車控制器根據(jù)當(dāng)前動(dòng)力電池狀態(tài)和制動(dòng)踏板位置信號(hào)，計(jì)算能量回收扭矩并發(fā)送指令給電機(jī)控制器，啟動(dòng)能量回收。在制動(dòng)能量回收過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)消耗車輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能，產(chǎn)生交流電并輸出給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電后給動(dòng)力電池充電，如圖5所示。

圖5 能量回收原理簡(jiǎn)圖

2 故障排除2例

案例1 吉利EV450車交流慢充無(wú)法充電

故障現(xiàn)象一輛累計(jì)行駛里程約為5.5萬(wàn)km的2018款吉利EV450車，出現(xiàn)高壓無(wú)法上電，儀表點(diǎn)亮動(dòng)力系統(tǒng)故障警告燈、蓄電池充電故障警告燈，插入交流慢充充電槍，儀表顯示充電槍連接，但電池電量沒(méi)有上升的故障現(xiàn)象。

故障診斷接車后首先試車，確認(rèn)故障現(xiàn)象屬實(shí)。連接故障檢測(cè)儀讀取充電系統(tǒng)故障代碼，讀取到的故障代碼為“U011287 與高壓電池控制器通訊丟失”。

吉利EV450車交流慢充CAN通訊相關(guān)電路如圖6所示。根據(jù)故障現(xiàn)象、故障代碼及電路圖進(jìn)行分析，導(dǎo)致該故障的可能原因有：車載充電機(jī)供電及搭鐵電路故障、車載充電機(jī)與BMS的CAN通訊故障、車載充電機(jī)本體故障等。

根據(jù)上述分析，進(jìn)行以下檢測(cè)。

（1）檢查熔絲EF27，發(fā)現(xiàn)熔絲正常。

（2）斷開(kāi)車載充電機(jī)線束連接器BV10，測(cè)量連接器BV10的端子4與搭鐵間的電壓，為12.6 V，說(shuō)明車載充電機(jī)供電電路正常。

（3）測(cè)量連接器BV10的端子6與搭鐵間的電阻為0.3 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明車載充電機(jī)搭鐵電路正常。

（4）從BMS上斷開(kāi)線束連接器CA69，測(cè)量連接器BV10的端子54與連接器CA69 的端子4間的電阻，為0.4 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明CAN_L線路正常。

圖6 交流充電通訊相關(guān)電路

（5）測(cè)量連接器BV10的端子55與連接器CA69的端子3間的電阻，為∞ Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明CAN_H線路存在斷路故障。

故障排除按照維修手冊(cè)要求對(duì)CAN_H線路進(jìn)行修復(fù)后試車，故障現(xiàn)象消失，車輛充電恢復(fù)正常，故障排除。

案例2 吉利EV450車直流快充無(wú)法充電

故障現(xiàn)象一輛累計(jì)行駛里程約為6.4萬(wàn)km的2018款吉利EV450車，出現(xiàn)交流慢充充電正常，但使用直流快充充電時(shí)，儀表上沒(méi)有顯示充電連接，無(wú)法用直流快充充電的故障現(xiàn)象。

故障診斷接車后首先試車，確認(rèn)故障現(xiàn)象屬實(shí)。連接故障檢測(cè)儀讀取故障代碼，系統(tǒng)顯示無(wú)故障代碼存儲(chǔ)。

吉利EV450車直流快充電路如圖7所示。由于交流慢充充電正常，而且系統(tǒng)無(wú)故障代碼存儲(chǔ)，首先排除非充電口溫度檢測(cè)線路的故障（溫度異常會(huì)報(bào)故障代碼）。初步分析導(dǎo)致改故障發(fā)生的可能原因有：直流充電樁及直流充電槍故障、直流充電口端子松動(dòng)故障、直流充電插座與BMS通訊故障、CC2線路故障、低壓輔助電源A+、A-線路故障等。

圖7 直流快充電路

根據(jù)上述分析，進(jìn)行以下檢測(cè)。

（1）將車輛移至其他直流充電樁進(jìn)行充電，故障依舊，說(shuō)明故障不是由充電樁引起的。

（2）檢查直流充電口的各個(gè)端子情況，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)現(xiàn)象。

（3）斷開(kāi)BMS的線束連接器CA70，測(cè)量連接器CA70的端子1與連接器BV20的端子4間的電阻，為0.5 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明DC CAN_H通訊線路正常。

（4）測(cè)量連接器CA70的端子2與連接器BV20的端子5間的電阻，為0.4 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明DC CAN_L通訊線路正常。

（5）測(cè)量連接器CA70的端子4與連接器BV20的端子8間的電阻，為0.3 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明輔助電源A+線路正常。

（6）測(cè)量連接器CA70的端子5與連接器BV20的端子9間的電阻為0.3 Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明輔助電源A-線路正常。

（7）測(cè)量連接器CA70 的端子3與連接器BV20的端子7間的電阻，為∞ Ω，正常值小于1 Ω，說(shuō)明充電連接確認(rèn)CC2線路存在斷路故障。根據(jù)電路圖發(fā)現(xiàn)連接器CA70 的端子3與連接器BV20的端子7間有6個(gè)連接器，分別斷開(kāi)連接器逐個(gè)排查斷路位置，最終找到連接器CA70的端子3與連接器CA06的端子22之間的線路存在斷路。

故障排除按照維修手冊(cè)要求對(duì)故障線路進(jìn)行修復(fù)后試車，故障現(xiàn)象消失，車輛直流快充充電恢復(fù)正常，故障排除。