电动汽车充电系统故障诊断及检修

摘 要：车载充电系统为电动汽车提供了能源供给，如果电动汽车充电系统出现故障，汽车就会无法正常使用。文章主要就电动汽车充电系统故障诊断及检修进行讨论。

关键词：电动汽车;充电系统;故障诊断;检修

中图分类号：U471.2  文献标识码：B  文章编号：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 电动汽车充电系统构成及原理分析

纯电动汽车充电系统主要是由充电设施和车载充电装置两部分构成的，充电设施主要包括充电桩、充电线束等，车载充电装置主要囊括了车载充电器、高压控制盒、动力电池等在内的多个部分[1]。纯电动汽车如果出现电量不足时，主要可以采取直流快速充电、交流慢速充电和更换电池等三种处理方式。

直流快速充电即快充，直流充电口和动力电池等是其重要组成部分。其中直流充电接口是接收并聚集直流充电桩电能的关键所在，之后会以高压线束为载体实现电能向动力电池总成的输送，从而保证充电的顺利完成。具体来讲，其工作过程可以细分为以下几个阶段：

首先，準备阶段。在直流充电接头和汽车充电口连接基础上，U1在经过电阻R1、R4以及端子CC1后会实现与车身的连接并形成回路，而U2则经过子R5、R3、端子CC2后实现与充电桩设备连接形成回路，之后借助非车载充电机控制装置对检测点1的电压值予以检测确保其达到4V，这也是线路完成连接的重要标志。其次，自检阶段。基于上述基础上充电桩会对K3、K4予以闭合，供电回路在低压辅助下实现导通，而12V低压电会在A+、A-端子支撑下实现与车辆连接并形成通路。之后对检测点2电压进行检测，当其到达6V时，车辆控制装置会进行通信信号的发送，并在关闭K1、K2控制开关的同时对其绝缘进行测试，待测试完成将K1和K2处于断开状态。再次，充电阶段。K5、K6在车辆控制装置下实现闭合后，需要对充电桩充电条件是否满足进行验证，之后，由充电桩控制开关将K1、K2调整到闭合状态，直流充电回路由此形成。最后，结束阶段。动力电池充电状态由车辆控制装置进行实时监测，一旦充电完成或受驾驶员终止充电指令而停止并对充电电流小于5V予以确认后，K5、K6和K1、K2也将分别被车辆控制装置和充电机控制装置断开，最后将K3、K4断开，充电完成。

交流充电桩实现充电具体来讲，其过程可以细分为以下几点：第一，CC充电连接确认。在充电插头和车身交流充电口连接的基础上，充电桩中供电控制装置对检测点4检测并与端子CC连接确认信号后，S1以往+12V档会变换至向PWM信号档转变。第二，CP控制确认。基于PWM信号档下，供电控制装置分别进行发送PWM信号和检测点1测量工作;车辆控制装置以检测点2接收到的PWM信号监测为依据和载体，从而在判断供电设备供电能力下实现充电装置连接的确认。第三，车辆控制装置以检测点3为辅助实现对端子CC和端子PE之间的电阻Rc的测量。第四，在上述步骤基础上，供电控制装置可以在测量监测点1电压的依托下实现对车辆是否准备就绪的判断，当电压值满足标准值时，供电设备控制装置会与K1、K2连接并实现对L、N的供电。第五，BMS在对充电需求检测的同时还会向车载充电器发送指令，以此对相关继电器吸合予以控制，基于此，车载充电机充电程序开始启动。第六，实施充电过程中，系统会借助检测相关检测点电压值的方式保证供电线路的正常连接。第七，充电完成。当充电完成或受到外界环境影响而终止充电后，车辆控制装置会切断S2开关，以此使车载充电机停止工作。而供电控制装置会将S1开关转变为+12V挡。同时，基于S2断开下K1、K2供电回路也会被供电控制装置切断。

2 直流充电系统和交流充电系统的区别

上述提到，直流充电系统主要是借助充电站的充电桩，在位于汽车车身前部直流充电口支撑下，实现了高压电向动力电池的流动，并完成充电。然而，由于此种方式会受到充电方式的限制，在特殊和紧急情况下更具适用性，且能够将电动汽车电量恢复到80%左右，但是对动力电池具有较强的损害这一特征不容忽视。

交流充电系统通过交流充电桩的充电接头和车身后部侧边交流充电口的连接，并在车载充电器依托下，实现了以往220V交流电向直流电的转换，以此完成充电。此种方式不仅打破了直流充电系统无法充满电的弊端，而且还能降低因充电给动力电池造成的损害，因此，如果时间充足，交流充电系统是首选方式。

3 电动汽车充电系统常见故障诊断及排除

通常而言，电动汽车充电系统常见故障可以分为以下几种：

3.1 快充常见的故障诊断及排除

3.1.1 充电桩显示未与车辆连接

这时需要对快充口CC1端和PE端是否存在1kΩ电阻、快充口导电层是否存在脱落现象及充电枪CC2与PE间是否导通进行详细检查。

3.1.2 动力电池继电器未闭合

立足充电桩输出正极唤醒信号，对其予以详细地检查;对充电桩输出负极唤醒信号和PE间的导通性进行检查;确认充电桩CAN通信处于正常状态。

3.1.3 电池继电器正常闭合，但无电流输出

此故障需要对以下部分进行检查：首先，看连接器连接状态是否正常;其次，看高压熔断丝是否出现熔断现象;检查使能信号输入是否保持在12V。

3.2 慢充常见的故障诊断与检修

以下主要以北汽EV150车辆为例，对慢充常见的故障与检修进行详细介绍。

3.2.1 车辆无法实现正常充电

故障现象：车辆在借助充电桩进行充电过程中，充电桩指示灯和充电器电源均处于正常状态，但是车辆充电未进行。

可能原因：导致上述故障出现的原因可以总结为以下三点，即动力电池控制器出现故障、动力电池出现故障和通信故障。

故障诊断与检修：根据上述得知充电桩和充电器都处于工作状态，这时可以将通信和动力电池内部作为首要检查的对象。之后，借助故障监测仪实现对故障码和数据流的检测，并读出故障码和数据流。同时，动力电池单体电芯的最高和最低电压分别为3.2V和2.56V，单体电芯电压差为640mV，大于相关标准（500mv），这时动力电池管理系统就会启动充、放电保护，充电也就无法进行。因此，需要对现有的动力电池单体电芯予以更换，以此使存在于动力电池中的故障予以排除，保证车辆的正常充电。

故障分析：在上述对故障予以诊断和检修的过程中可以发现，动力电池想要更好地进行充电，需要具备以下多个条件：第一，要保证充电桩与充电器或快充桩与动力电池间的通信相匹配[2];第二，保证车载充电器处于正常工作状态;第三，保证整车控制器、充电器和动力电池控制器通信的正常状态;第四，确保唤醒信号正常;第五，无论是整车控制器还是动力电池控制器信号要保证其正常;第六，要将单体电芯间的电压差控制在500mV内;第七，避免高压电路中存在绝缘故障;第八，对动力电池内部温度进行合理控制，保证其处于相关温度标准内。

3.2.2 充电过程中充电桩出现跳闸现象

故障现象：电动汽车充电过程中充电桩跳闸，充电无法顺利进行。

可能原因：导致上述故障可能是充电器内部短路造成的。

故障诊断与排除：首先，对电压、充电桩CP线和充电器间的连接予以检查;其次，充电线束、高压线束、充电器等是否绝缘也要进行详细检查。上述两项检查均属于正常状态，则可以断定是充电器故障导致的，需要更换充电器，从而使故障得以排除。

故障分析：根据此类故障现象可以得知，充电桩跳闸情况的出现也是唤醒信号和互锁电路正常的体现，由此可以推断出是充电器内部短路造成的故障现象。

3.2.3 充电器指示灯不亮

故障现象：在借助充电桩为车辆充电过程中，连接电源后其指示灯不亮，车辆充电无法进行。

可能原因：上述故障可能是由于受到充电器故障、充电唤醒信号断开或互锁电路故障导致的。

故障诊断与排除：对置于FU低压熔断丝盒中的电池充电熔断丝和充电器低压电源进行检查，并利用万用表将其旋至直流电压档，测量其充电器低压电源是否处于正常状态[3]。如果正常，那么就要将侧重点转移至充電系统连接插件上，看其是否存在无退针和腐蚀生锈现象，如果存在，那么则需要将现有的充电器进行更换，从而使故障得到有效地排除。

故障分析：检查过程中如果充电工作指示灯不亮，而检查充电器低压供电却处于正常工作状态，那么则可以断定是充电器故障导致的。

4 结束语

综上所述，本文主要将电动汽车充电系统构成及原理作为了切入点进行了分析，之后阐述了直流充电系统和交流充电系统的区别，最后以直流充电系统和交流充电系统两方面为方向，分析了常见故障及故障诊断和检修方法。电动汽车充电系统会对车辆性能产生直接影响，因此，了解和掌握充电系统故障诊断及检修方法对维护车辆性能、保证其稳定运行具有重要意义。

参考文献

[1] 崔丹丹，悦中原，张利，李苗.纯电动汽车充电系统故障诊断与检修[J].汽车实用技术，2018（14）：19-20.

[2] 闫云敬.电动汽车电池管理系统故障诊断思路研究[J].科学技术创新，2018（27）：144-145.

[3] 张晶.基于EV300电动汽车充电系统故障诊断方法研究[J].汽车实用技术，2019（20）：178-180.