新能源汽車慢充充電故障及維修技術(shù)研究

徐曉東

(重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司，重慶 400023)

0 引言

隨著環(huán)境與能源壓力越來(lái)越大，新能源汽車發(fā)展迅速，慢充充電次數(shù)也日益增加，充電次數(shù)增加的同時(shí)也帶來(lái)了諸多充電問(wèn)題。慢充充電系統(tǒng)通常由充電樁、慢充插座、慢充線束、車載充電機(jī)、動(dòng)力電池、整車控制器等組成。由于慢充充電是多部件共同工作的過(guò)程，每個(gè)部件的故障問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致充電失敗。因此慢充充電故障的排查按照部件可以分為充電樁故障、慢充插座故障、慢充線束故障、系統(tǒng)部件故障。

1 充電樁故障

1.1 電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定

日常生活中，一些用戶在用電高峰期對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，該時(shí)間段電網(wǎng)電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，整車控制器能快速分辨出電壓的波動(dòng)性，當(dāng)充電機(jī)端輸入電壓超過(guò)185～265 V時(shí)，整車控制器會(huì)進(jìn)入充電保護(hù)模式，導(dǎo)致充電中斷[1]。

1.2 充電槍磨損故障

隨著純電動(dòng)汽車的保有量日益增長(zhǎng)，純電動(dòng)汽車慢充充電次數(shù)增加，慢充充電樁的頻繁使用導(dǎo)致充電槍自然磨損嚴(yán)重，可能會(huì)引發(fā)充電槍與充電口接觸不良，導(dǎo)致充電失敗[2]?？梢愿鼡Q不同的充電樁進(jìn)行充電測(cè)試。

1.3 充電樁內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)故障

慢充充電需要檢測(cè)充電樁內(nèi)部的充電連接CC信號(hào)與充電控制CP信號(hào)[3]。若充電樁內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)電路發(fā)生短路或者斷路都會(huì)亮故障燈，導(dǎo)致整車無(wú)法確定充電樁狀態(tài)進(jìn)而導(dǎo)致充電失敗[4]。該情況發(fā)生概率較小，通常充電樁服務(wù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)發(fā)生該情況，遇到該情況可以更換同品牌充電樁進(jìn)行充電驗(yàn)證。

1.4 充電樁與整車充電協(xié)議不匹配

純電動(dòng)汽車更新?lián)Q代快，生產(chǎn)充電樁的廠家日益增多，質(zhì)量也參差不齊，某些小型的充電樁廠家生產(chǎn)一致性較差或者車企更新軟件較快都會(huì)導(dǎo)致充電樁與整車充電協(xié)議不匹配，可能會(huì)出現(xiàn)充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者充電中斷的現(xiàn)象。遇到該情況通常更換同品牌不同充電樁進(jìn)行充電測(cè)試，若其他樁充電正常，說(shuō)明充電樁有問(wèn)題；若其他樁也出現(xiàn)充電失敗現(xiàn)象，則說(shuō)明車輛軟件存在問(wèn)題。

2 慢充插座故障

2.1 慢充插座破裂故障

慢充充電時(shí)對(duì)整車防水密封性有要求，通常插座表面有一個(gè)端蓋，防止真正的充電接口受潮和弄臟[5]。端蓋表面失效模式分為兩種：端蓋表面破裂或者丟失故障、端蓋裝配故障。端蓋表面裝配故障通常是塑膠鏈條日常磨損及充電槍碰撞端蓋導(dǎo)致的；端蓋裝配故障是由于充電接口通常由塑料制造，螺栓固定，若螺栓緊固力矩較大，可能會(huì)導(dǎo)致充電接口破裂。雨天充電場(chǎng)景時(shí)可能導(dǎo)致充電口進(jìn)水引發(fā)充電失敗或者充電中斷。

2.2 慢充插座溫度傳感器故障

慢充充電時(shí)，充電系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)慢充插座溫度傳感器信號(hào)進(jìn)行自檢，若溫度信號(hào)出現(xiàn)異常，出于對(duì)充電系統(tǒng)保護(hù)的原因而禁止充電[6]。通常溫度傳感器異常時(shí)，診斷儀會(huì)顯示“充電插座溫度無(wú)效、OBC充電過(guò)程中充電槍插座溫度過(guò)高或者過(guò)低”故障。此時(shí)需要用萬(wàn)用表檢測(cè)插座溫度傳感器電阻值，若電阻值顯示為0 Ω，說(shuō)明溫度傳感器內(nèi)部短路；其次，還需要檢測(cè)插座至充電系統(tǒng)的溫度傳感器信號(hào)線通斷。若維修站或者4S店有備用的交流慢充線束總成，可以將交流慢充線束總成直接連接到機(jī)艙內(nèi)的充電系統(tǒng)，一端連接慢充充電樁進(jìn)行ABA測(cè)試。通常該類故障的維修方法是更換交流慢充插座線束總成。

2.3 慢充插座鎖止機(jī)構(gòu)故障

根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，慢充充電時(shí)電流大于16 A，充電時(shí)必須有鎖止機(jī)構(gòu)保護(hù)。慢充的鎖止機(jī)構(gòu)通常布置在慢充插座上。慢充插座鎖止機(jī)構(gòu)通常由鎖桿、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、繼電器組成。鎖止機(jī)構(gòu)故障通常有3種：鎖桿故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障、繼電器故障。鎖桿故障通常因鎖止齒輪裝配錯(cuò)位導(dǎo)致鎖桿伸出長(zhǎng)度不夠，不能將鎖止機(jī)構(gòu)的彈片壓到底，整車控制器檢測(cè)不到彈片的電壓信號(hào)。若鎖止機(jī)構(gòu)與充電槍接插不良，可能會(huì)導(dǎo)致整車控制器一直發(fā)送解鎖、鎖止信號(hào)，在反復(fù)的電流沖擊下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可能會(huì)發(fā)生故障。繼電器故障通常有兩種表現(xiàn)形式，繼電器粘連故障和繼電器裝配故障。若繼電器粘連，整車控制器接收不到鎖止機(jī)構(gòu)信號(hào)導(dǎo)致充電失?。蝗衾^電器裝配螺栓未擰緊，在行駛抖動(dòng)惡劣的工況下，繼電器裝配螺栓會(huì)松動(dòng)，整車控制器采集的信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致充電時(shí)無(wú)法正常識(shí)別鎖止和解鎖信號(hào)，表現(xiàn)為充電失敗。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及繼電器粘連故障的維修方法通常是更換整根慢充線束總成。鎖桿齒輪錯(cuò)位故障及繼電器裝配故障維修通常是維修員重新裝配即可。

2.4 慢充插座針腳燒蝕故障

慢充插座針腳燒蝕是慢充充電常見(jiàn)故障之一，該故障的根本原因是雨天充電場(chǎng)景，充電槍端進(jìn)水或者生銹腐蝕等原因?qū)е鲁潆娺^(guò)程中產(chǎn)生電弧對(duì)針腳附近的塑膠進(jìn)行了燒蝕。由于燒蝕為不可恢復(fù)情況，維修方式通常是更換慢充插座線束總成。

3 慢充線束故障

3.1 高壓線束

慢充線束分為高壓線束和低壓線束。高壓線束主要有3類故障：接插不良故障、高壓線束膠套破損故障、密封圈翻邊故障。接插不良故障的排查：打開(kāi)機(jī)艙檢查充電機(jī)與慢充線束接插件端是否存在接插不良，通過(guò)舉升機(jī)將車輛舉起來(lái)檢查動(dòng)力電池與充電機(jī)的高壓連接線束接插部位是否存在接插不良，若兩處用手輕輕回拉都能拉出說(shuō)明接插件接插不良。檢查高壓接插件連接處是否存在燒蝕現(xiàn)象，由于高壓線束電壓較高，若接插不良可能會(huì)導(dǎo)致火花電弧引起燒蝕現(xiàn)象。高壓線束密封圈故障。為了防止雨天場(chǎng)景行駛時(shí)電池包進(jìn)水，電池包與充電機(jī)的高壓線束連接部分有密封圈，通常密封圈裝配在線束端[7]。若密封圈出現(xiàn)翻邊或者自然磨損等原因，可能會(huì)導(dǎo)致雨天行駛時(shí)高壓線束或者動(dòng)力電池進(jìn)水，導(dǎo)致充電時(shí)報(bào)絕緣故障而導(dǎo)致充電失??；維修方式為定期檢測(cè)密封圈形狀及翻邊情況。高壓線束膠套具有耐磨、防水、密封、耐寒、耐熱等作用，線束膠套破損會(huì)導(dǎo)致線束短路，充電會(huì)引發(fā)起火事故[8]。維修員需要定期檢測(cè)線束膠套的外觀情況。

3.2 低壓線束

慢充充電時(shí)，需要對(duì)各種充電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)。比如，充電槍連接信號(hào)CC、充電機(jī)喚醒信號(hào)CP、各控制器喚醒信號(hào)及電源電壓、溫度信號(hào)、CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等。各種信號(hào)都是通過(guò)低壓線束傳遞，因此需要對(duì)低壓線束進(jìn)行排查。低壓線束的檢查需要檢查低壓線束公端退針、外針及母端的擴(kuò)孔現(xiàn)象；排查接插件接插是否良好、線束的導(dǎo)通性、線束的電阻值應(yīng)小于0.5 Ω等。低壓線束排查順序依次為：慢充插座至充電機(jī)、充電機(jī)至整車控制器、整車控制器至動(dòng)力電池。

4 系統(tǒng)部件

4.1 充電機(jī)故障

慢充充電過(guò)程是一個(gè)多部件耦合運(yùn)作的過(guò)程，涉及到充電機(jī)、整車控制器、動(dòng)力電池等部件，各部件端的故障也會(huì)導(dǎo)致充電失敗或者充電中斷故障。充電機(jī)正常工作時(shí)伴隨著散熱風(fēng)扇聲，用戶可以通過(guò)散熱風(fēng)扇聲判斷充電機(jī)故障[9]。充電機(jī)內(nèi)部含有保險(xiǎn)絲保護(hù)，維修員可以拆蓋查看保險(xiǎn)絲是否燒蝕或損壞，若損壞需要更換保險(xiǎn)絲。若上述無(wú)法檢查出故障，維修員可以在充電狀態(tài)下，連接診斷儀進(jìn)入各部件狀態(tài)監(jiān)控界面，對(duì)各部件的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到故障點(diǎn)[10]。由于充電機(jī)內(nèi)部電路復(fù)雜，充電機(jī)其他硬件故障需要直接更換整個(gè)充電機(jī)維修。

4.2 控制器故障

新能源汽車充電過(guò)程涉及到電池管理控制器和整車控制器，由于新能源汽車軟件更新升級(jí)快，部分車輛可能存在兩個(gè)控制器的軟件版本匹配不一致現(xiàn)象，該情況會(huì)導(dǎo)致充電失敗。遇到該類軟件問(wèn)題需要更新為最新版軟件。若遇到動(dòng)力電池單體電池壓差問(wèn)題導(dǎo)致的充電問(wèn)題，直接更換單體電池對(duì)應(yīng)的電池模組。兩個(gè)控制器硬件故障的維修方式是ABA驗(yàn)證后直接更換。

5 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車的使用越來(lái)越頻繁，慢充充電系統(tǒng)是其必不可少的一部分。慢充充電故障會(huì)導(dǎo)致車輛的正常使用，導(dǎo)致用戶抱怨。本文作者從充電涉及的部件方向介紹了慢充充電故障類型及檢查維修方法，旨在給相關(guān)技術(shù)人員提供一些參考，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、高效的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。