新能源汽车技术原理与维修（13）—新能源汽车充电系统原理与故障诊断

文：孙大庆

新能源汽车技术原理与维修（13）—新能源汽车充电系统原理与故障诊断

文：孙大庆

1.充电类型

纯电动汽车在常规性充电中，一般可分为交流充电（即慢充）及直流充电（即快充）两种方式。此外，还有快速换电、无线充电方式。其中，快速换电较之前者更体现了效率，更适合出租车类客运行业，3 min快换真正实现了快速高效的城市节奏，同时也预示着未来新能源汽车将很快迎来换电时代。下面对常规快充和慢充进行介绍。

（1）慢充系统

慢充系统使用220 V单相交流电作为供电电源，通过车载充电机，将交流电变换为高压直流电给动力电池进行供电。同时车载充电机提供相应的保护功能，包括过压、欠压、过流和欠流等多种保护措施。当充电系统出现异常，保护装置会及时切断供电。慢充系统主要部件包括：供电设备（电缆保护盒、充电桩和充电线等）、慢充接口、车内高压线束、高压配电盒、车载充电机和动力电池等 。

（2）快充系统

快充系统一般使用交流380 V三相电源为直流快充桩供电，将高压大电流通过母线直接给动力电池进行充电。快充系统主要部件包括：电源设备（快充桩）、快充接口、车内高压线束、高压配电盒和动力电池等。

2.结构原理

（1）慢充系统

交流慢充系统原理如图1所示。车载充电机工作流程如下。

①交流供电。

②低压唤醒整车控制系统。

③BMS检测充电需求。

图1 交流慢充系统原理图

④BMS给车载充电机发送工作指令并闭合继电器。

⑤车载充电机开始工作，进行充电。

⑥电池检测充电完成后，给车载充电机发送停止指令。

⑦车载充电机停止工作。

⑧电池断开继电器。

DC/DC变换器工作流程如下。

①整车On挡上电或充电唤醒上电。

②动力电池完成高压系统预充电流程。

③VCU发给DC/DC变换器使能信号。

④DC/DC变换器开始工作。

（2）快充系统

直流快充工作流程如图2所示。

（3）充电系统中的高压部件

①车载充电机（图3）

车载充电机经高压线缆连接至车辆的交流输入端，输出直流电给动力电池。相对于传统工业电源，车载充电机具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。车载充电机工作过程中需要协调充电桩和BMS等部件。

图3 车载充电机

②DC/DC变换器（图4）

DC/DC变换器相当于传统车的发电机，将动力电池的高压电转为低压电给蓄电池及低压系统供电。具有效率高、体积小及耐受恶劣工作环境等特点。

图4 DC/DC变换器

3.充电系统的维护

（1）车载充电机日常维护

①检查散热风扇是否有异物。

②散热筋上尽可能减少杂物，保证散热时风道畅通。

③低压连接器是否有松动，保证连接器可靠连接。

④检查高压连接器是否可靠连接。

⑤检查外壳是否有明显碰撞痕迹，对充电机内部模块是否造成损坏。

（2）DC/DC变换器日常维护

①散热筋上尽可能减少杂物，保证散热时风道畅通。

②低压连接器是否有松动，保证连接器可靠连接。

③检查高压连接器是否可靠连接。

④检查外壳是否有明显碰撞痕迹，对DC/DC变换器模块是否造成损坏。

4.常见故障及处理

充电故障可分快充类故障及慢充类故障。

（1）快充故障

快充故障通常表现为充电桩无法充电，显示车辆未连接，检查方法如下。

①检查快充口CC1端与PE端是否有1 000 Ω电阻。

②检查快充口导电层是否脱落。

③检查充电枪CC2与PE是否导通。

（2）车载充电机故障

车载充电机故障的表现及检查方法如下。

①充电桩会显示车辆未连接，应检查车辆与充电桩两端充电枪是否反接。

②动力电池继电器未闭合，应检查连接器是否正常连接，并检查充电机输出唤醒是否正常。

③电池继电器正常闭合，但充电机无输出电流，应检查车端充电枪是否连接到位，检查高压熔丝是否熔断，检查高压连接器及线缆是否正确连接。

④DC/DC未正常工作，应检查连接器是否正常连接，检查高压熔丝是否熔断，检查使能信号是否输入。

孙大庆，北京汇智慧众汽车技术研究院研究员、培训师、电气工程师，从事电子电气工作近二十年。曾服务于国家级电子电气公司，为北京奥运、上海世博安保工作培训过无线探测（电子检测）。2014年加盟北京汇智慧众汽车技术研究院，从事高压防护研究、无线探测（电子检测）、远程控制技术研究、教学教具开发及培训工作。