吉利EV300交流充電系統(tǒng)故障的診斷分析

程明

摘 要：由于我國正大力推廣新能源汽車，純電車的保有量也在逐步擴(kuò)大中，但電動車在充電方面的故障問題卻變成了車主們苦惱的話題。本篇先以吉利EV300（2018款）等純電車產(chǎn)品為例，首先對交流充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成以及交流充電系統(tǒng)的基本工作原理進(jìn)行了簡要的闡述，然后再對交流充電系統(tǒng)中常見故障的檢查與維護(hù)問題加以了分析。

關(guān)鍵詞：吉利EV300 純電動汽車 充電系統(tǒng) 故障檢測

Abstract：As China is vigorously promoting new energy vehicles， the number of pure electric vehicles is also gradually expanding， but the problem of electric vehicle charging failure has become a worrying topic for car owners. This article first takes Geely EV300 （2018 model） and other pure electric vehicle products as an example. First， the structure and composition of the AC charging system and the basic working principle of the AC charging system are briefly explained， and then the common faults in the AC charging system are checked and analyzed. Maintenance issues are analyzed.

Key words：Geely EV300， pure electric vehicle， charging system， fault detection

新能源汽車行業(yè)發(fā)展至今，經(jīng)過自主研究，已發(fā)展出混合動力、插電式混合動力汽車、純電動和燃料電池車輛等各種整車品種，使汽車生產(chǎn)經(jīng)營管理逐步趨向于智能化、網(wǎng)絡(luò)化的管理方法，汽車行業(yè)集中度持續(xù)增強(qiáng)，整體生產(chǎn)水平大大提高，并基本掌握了電動汽車整機(jī)制造、系統(tǒng)集成的核心技術(shù)，為國家的青山綠水、碧海藍(lán)天建設(shè)奠定了解決方案。

新能源車在中國的市場發(fā)展相當(dāng)很快的，主要的補(bǔ)充模式分成二類，分別為直流補(bǔ)充和交換補(bǔ)充這二類。新能源車的充電系統(tǒng)都有其能量補(bǔ)給體系，但如果發(fā)生了問題將很大的影響客戶的用車感受，為保證純電動汽車持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并供給動力能量，本篇內(nèi)容將主要講述純電動汽車交流充電系統(tǒng)的常見故障——以吉利EV300為例。

1 充電系統(tǒng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

1.1 交流充電系統(tǒng)

1.1.1 交流充電系統(tǒng)的組成

新能源汽車在我國汽車市場發(fā)展比較迅速的，對于充電系統(tǒng)而言，不論是在加油站還是小區(qū)充電樁，采用的充電方式大多數(shù)都是采用交流充電。因?yàn)榻涣鞒潆姳戎绷鞒潆姼踩?，電池使用的壽命更長久。

在交換充電模式下，充滿控制系統(tǒng)主要由電源裝置（充電樁）、交流電補(bǔ)充口（圖1所示）、高壓控制箱、不同燃料類型的動力電池、車載充電機(jī)、低壓控制電路束和高壓電束等構(gòu)成。

CC：充電槍連接確認(rèn)，可以通過對連接電路（接地）的檢查來確定CC能否接通，如果檢查到接地即認(rèn)為CC已接通。

CP：通過充電控制確認(rèn)，在充槍連接好后經(jīng)過由CP檢測線傳來的信息，即可確定該充電機(jī)所允許的最大AC輸入電壓。

PE：接地點(diǎn)。

L：交流充電輸入。

N：通訊線交流充電輸入。

1.1.2 交流充電系統(tǒng)的原理

純電動汽車在充電前，必須先把交流槍口接入交流充電的插頭，連接完成后，等待充電槍與車內(nèi)工作部件進(jìn)行反饋方能完成充電。交流電充電也是我們常常所說的慢充模型，采用了交流電接口外接交流電交流充電機(jī)的方式，但由于補(bǔ)充組屬性都是直流電，所以需要車載充電機(jī)直接將交換電轉(zhuǎn)化為直流電，然后再經(jīng)過高壓電箱將其分配給電動車的動力電池進(jìn)行補(bǔ)充（圖2所示）。

在車輛交流充電系統(tǒng)內(nèi)部控制器相互協(xié)作之前，應(yīng)先將交流充電的接口端接入車輛對應(yīng)接口，使得充電樁和車載充電機(jī)之間能夠完成CC信號的輸送，輔助控制單元進(jìn)行CC和CP的信號確認(rèn)后，將其輸送給BMS進(jìn)行喚醒，由BMS提醒汽車充滿機(jī)并發(fā)出命令補(bǔ)充，并且閉合主繼電器開關(guān)，對動力電池進(jìn)行補(bǔ)充電量。

1.2 直流充電系統(tǒng)

1.2.1 直流充電系統(tǒng)的組成及原理

直流充電系統(tǒng)的部件較為簡單化，不同與交流充電的復(fù)雜路徑，僅有直流端口、充電樁、BMS等控制器組成。

直流快充的原理為：直流充電槍與端口連接后，經(jīng)由BMS對連接信號進(jìn)行檢測，與充電樁進(jìn)行信號反饋，當(dāng)連接信號進(jìn)行確認(rèn)完成后對VCU進(jìn)行喚醒，隨后方可將直流充電模式打開。

2 交流充電系統(tǒng)和直流充電系統(tǒng)

2.1 充電裝安裝數(shù)量不同

純電動汽車由于行駛里程較短使得純電動汽車的使用者均為城市道路使用居多;又因充電站沒有普及到位等因素，導(dǎo)致純電動汽車的占有率提升較為緩慢。兩種因素的加持下，要發(fā)展好新能源汽車就需要對動力電池行駛里程進(jìn)行優(yōu)化，以及對新能源汽車充電樁進(jìn)行政策支持，增加充電樁的數(shù)量，讓純電動汽車車主在駕駛途中不用對電量提心吊膽。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：2021年，我國新能源充電設(shè)備的裝置數(shù)量已超過190萬臺，純電動汽車的充電樁有兩種：直流充電樁和交流充電樁。目前除了特殊的供應(yīng)直流電的充電站之外，個人車主無法進(jìn)行直流充電樁的安裝申請，直流充電樁申請對象為：單位、集體或個體工商戶，因此大部分新能源汽車車主還是以交流充電樁的使用居多，各地區(qū)也按照車主使用情況、部門要求仍是以安裝交流慢充充電樁為主。

2.2 安全性能不同

交流充電樁相對于直流充電更加安全、可靠。直流充電樁輸出多為380V左右的直流電，其功率較大;吉利EV300的直流充電端口直接連接到蓄電池體，而蓄電池本身的容量高達(dá)392V左右，也是屬于高壓危險產(chǎn)品，在對大容量電池進(jìn)行快速補(bǔ)給電量時危險程度會相對增加。交流充電樁提供的220V交流電首先提供給車載充電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時在交流充電的過程中由于安全設(shè)置等功能會將輸入電進(jìn)行控制，數(shù)值為13A和220V左右，一定程度上減少了出現(xiàn)蓄電池過熱的情況，降低了充電過程中帶來的危險。

直流充電系統(tǒng)和交流充電系統(tǒng)在充電操作上相似，都需要對CC信號進(jìn)行連接反饋，確保能夠補(bǔ)充槍口與端口能夠進(jìn)行安全連接，方可進(jìn)行下一步的充電控制。直流補(bǔ)充的方式相對交流充電的方式優(yōu)勢體現(xiàn)于功率更大、充電速度更快，而且劣勢也相對明顯：充電樁體積較大，不便于現(xiàn)代城市化房屋建筑個人安裝;高頻率的高壓直流快充使得蓄電池使用壽命降低速遞快;危險系數(shù)大于交流慢充。經(jīng)過上述觀點(diǎn)，本文以純電電動汽車的交流充電故障進(jìn)行分析，能夠給純電動汽車交流充電的維修提供一定的參考。

3 吉利EV300交流充電系統(tǒng)系統(tǒng)的故障案例分析

純電動汽車通常在電池能量為10%～30%，就需要充電裝置或者充電樁進(jìn)行充電，在對車輛充電功能進(jìn)行幾年的長時間使用之后，充電的部位也存在著長時間的使用過程中就會由于反復(fù)拔插或者自身問題而損壞的可能性，甚至是沒有進(jìn)行保養(yǎng)就導(dǎo)致了故障的出現(xiàn)。

以吉利EV三百型為例，充電端口交流充電口、直流充電口均設(shè)置于車體左后部。在充電時，按照所選定的充電類型，先接通交流充電插座或是直流充電插座到對應(yīng)的充電插口，接線正常后進(jìn)行充電。充電口接通后進(jìn)行檢測電路，當(dāng)發(fā)生連接故障時，控制系統(tǒng)才能檢查該故障。將充電指示燈置于車輛充電連接口處，用以指示不同的充電狀況。在任意一個端口進(jìn)行充電是，當(dāng)輔助控制器模塊獲得BMS的充電狀況信號時，將會讓充電指示燈工作，以表示當(dāng)前充電狀況。正常充電為綠色，充電故障顯示紅色。當(dāng)檢測車輛是否正常充電時，將充電槍插入充電口，儀表會正常點(diǎn)亮，并顯示充電狀態(tài)。值得注意的是：充電狀態(tài)是否正常需要觀察充電信號燈和儀表的顯示狀態(tài)，兩者都能反映車輛的充電狀態(tài)是否正常。

3.1 案例一

故障現(xiàn)象：啟動點(diǎn)火開關(guān)：儀表設(shè)備工作正常;禁用點(diǎn)火開關(guān)，接通慢充充電槍，“儀表快速充電線接口說明燈不亮”，無法充值。

啟動點(diǎn)火開關(guān)：儀表設(shè)備工作正常。禁用點(diǎn)火開關(guān)，接通慢充充電槍，駕駛位置的儀表具體表現(xiàn)為：充電線連接指示燈不亮，充電狀態(tài)異常。

（2）分析故障范圍：儀表未顯示充電信息，無法充電，首先判斷車輛未接受到充電信號?？赡芤鸬墓收显颍?.充電線CC信號故障2.ACM喚醒BMS信號故障。

（3）診斷步驟：讀取輔助控制模塊的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流顯示充電狀態(tài)未充電、CC狀態(tài)未連接。由于車輛充電系統(tǒng)先進(jìn)行CC連接確認(rèn)，再進(jìn)行CP充電控制確認(rèn)，將信號傳遞給ACM輔助控制模塊，故根據(jù)電路圖先測量CC，再測量ACM輔助控制模塊。

根據(jù)電路圖（圖3所示）分析測量，首先測量EP21/6到PE之間的電壓表現(xiàn)情況為：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，實(shí)際測量為0V，該正確的工況數(shù)值應(yīng)為5V左右，但結(jié)果數(shù)值與正常值有較大出入，說明CC信號線路存在斷路故障。

經(jīng)過上述電壓驗(yàn)證后可使用萬用表繼續(xù)對SO87/13與地的電壓值，此時應(yīng)在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉的情況下進(jìn)行，測量電壓為5V，屬于數(shù)值正常范圍，說明充電口到ACM之間CC信號線路存在斷路故障。

在得出的CC線路檢測數(shù)據(jù)中異常，可檢測SO85/15對地連接的電流：如果閉鎖點(diǎn)火開關(guān)，則檢測電流為零V，一般為五V以下，如果數(shù)據(jù)異常，則表示SO八十五到SO八十七間的線路出現(xiàn)了斷路故障。

再通過檢測SO87/13-SO85/15間電流，進(jìn)而確定故障點(diǎn)：首先關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，然后切斷二端插頭，檢測電流為無限大，正常為<1ω，數(shù)值異常。

確定故障點(diǎn)的是：SO87/13-SO十五分之八十五連接的斷開，而此故障是由于ACM檢查到補(bǔ)充線的CC信號不接通，充電接線錯誤，用快充槍充電后，“補(bǔ)充線連接說明燈”不亮，而造成的慢充不充電。

（4）故障修復(fù)：按照維修操作規(guī)范關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，斷開蓄電池負(fù)極電纜，并做好防護(hù)，將SO87/13-SO85/15重新調(diào)節(jié)連接線束。

3.2 案例二

（1）故障現(xiàn)象：張先生某天開EV300回農(nóng)村老家，回到家后需要給車進(jìn)行充電，連接充電槍后儀表有顯示但是充電指示燈為紅色。打開點(diǎn)火開關(guān)：儀表正常;關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，連接慢充充電槍，儀表正常顯示充電信息，但充電指示燈呈紅色，紅色燈為故障指示燈。

（2）分析故障范圍：首先吉利EV300作為純電動汽車，再打開點(diǎn)火開關(guān)時能正常啟動，并沒有報故障碼，則高壓系統(tǒng)基本無故障現(xiàn)象。出現(xiàn)指示燈呈紅色，首先將故障范圍分為：1.CP信號線故障;2.充電槍排插線路未接地。由于CC是連接確認(rèn)線，CP是信號控制線，經(jīng)由ACM輔助控制模塊反饋信號給儀表，連接充電槍后儀表正常，指示燈卻報故障。首先可以排除CC、CP故障，能夠正常連接充電槍，信號能夠正常反饋。

（3）故障點(diǎn)確認(rèn)：經(jīng)由上述分析將故障確定為家用電排插未接地。

（4）故障修復(fù)：將充電排插接地端連接進(jìn)行接地，再將充電槍插入慢充接口，完成正常充電。

該故障是純電動汽車進(jìn)行家用電進(jìn)行交流充電時最常見的“故障”之一，并且實(shí)車故障檢測中無關(guān)整車電路問題。但是也是最容易解決，維修操作也較為方便的故障點(diǎn)。

4 注意事項(xiàng)

1.保持充電端以及充電端的安全環(huán)境，避免在室外惡劣的天氣條件下進(jìn)行充電，例如雨水天氣、高溫天氣等。同時應(yīng)減少長時間將兩個端口空置在外的時間，使充電端口內(nèi)部干凈無異物，保持一個干燥、清潔的充電壞境。

2.定期對車輛進(jìn)行維護(hù)檢查，例如檢查動力電池的冷卻液是否充足、車輛低壓線束和一系列插接器的連接是否出現(xiàn)松動等情況、蓄電池電量情況等等，

3.對整車動力電池進(jìn)行合理充電和使用。動力電池的使用壽命一直是社會考慮的一個重要因素，在使用電動車時盡量不要將電池使用量低于百分之十在進(jìn)行充電，降低蓄電池出現(xiàn)過放的情況。同時，在充電時也盡量避免過充現(xiàn)象，將電量率控制在百分之九十左右即可。最后在車輛充電完成之后盡量先把充電電源先斷開，在進(jìn)行拔出槍口，該操作可避免出現(xiàn)一些動力電池組的損壞情況。

5 總結(jié)

純電動汽車由于蓄電池材料和季節(jié)性影響，其行駛里程有一定的限制，在電量低時就需要充電，充電次數(shù)也較為頻繁，因此充電系統(tǒng)的外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境就需要一個穩(wěn)定的保障，出現(xiàn)充電系統(tǒng)故障則會影響車主的出行。

目前國家對今年研發(fā)生產(chǎn)的大部分純電動汽車的交流充電接口和直流充電接口幾乎都是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的，因此在不同的車型當(dāng)中充電系統(tǒng)的接口以及其控制原理都大同小異，其故障診斷的思路以及維修辦法也有一定的通識性。目前純電動汽車的充電系統(tǒng)維修在充電槍口機(jī)械連接維修方面案例較少;由于直流充電樁分布較少，車主對車進(jìn)行直流快充的頻率也較低，使得直流充電的故障也相對較少。且直流充電幾乎都為高壓控制，因此出現(xiàn)故障維修難度也相對較復(fù)雜。而交流充電使用量大、低壓線束控制較多、維修較為簡便，加上文中案例二的“故障”在純電動汽車上出現(xiàn)較為頻繁，使得對交流充電系統(tǒng)進(jìn)行介紹分析更具價值。

本文以吉利EV300交流充電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對其結(jié)構(gòu)、原理進(jìn)行闡述，將實(shí)際檢修案例以交流充電系統(tǒng)的控制原理圖為基準(zhǔn)進(jìn)行分析并提出解決辦法，保證使用純電動汽車車主在遇到文中的案例時能夠得以恢復(fù)車輛的運(yùn)行。純電動汽車交流充電系統(tǒng)相對直流充電、電池?fù)Q電等方式使用更為頻繁，于純電動汽車應(yīng)用的更為廣泛，因此交流充電系統(tǒng)的需要能深層次的研究。

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