直流充电桩常见故障分析及故障代码解析

王红庆 徐铭辉 李伟令 蒋成博 徐子炎 张文潇

（平高集团有限公司，平顶山 467001）

近年来，新能源汽车的发展规模越来越大，但缺少相应的配套设施充电桩。为了进一步促进新能源汽车的发展，达到环境保护、节约资源的目的[1]，2020年国家出台了“新基建”，促使国家电网建设充电桩的投资达到27.05亿元。南方电网计划在4年内投资251亿元投建充电设施，建成大规模集中充电站150座，充电桩38万个[2-4]。2020年4月14日，随着新能源汽车充电设施项目联动开工视频会召开，国家电网开始落实中央关于加快新型基础设施建设的决策部署，积极促进新能源汽车产业的发展[5-7]。但是，随着充电桩数量的不断增加，充电桩充电时的事故频发，成为阻碍充电桩发展应用的瓶颈。本文分析直流充电桩的一些常见故障并给出相关建议，汇总提供了直流充电桩故障代码的具体内容。

1 常见故障分析

依据国家标准《电动汽车传导充电系统 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）的规定，直流充电设施控制回路原理如图1所示[8]。可以看出，左侧是直流充电桩（非车载充电机），右侧是电动汽车，二者通过车辆插头和插座连接。整个充电过程主要由非车载充电机与车辆接口完成，因此充电故障基本上集中于这两处。

图1 直流充电控制导引电路原理

1.1 第一类故障

第一类故障指直流充电桩（非车载充电机）引起的充电故障中止，如图2所示。

图2 非车载充电机引起的充电故障中止

充电过程中，直流充电桩如果出现充电故障（如直流充电桩意外进水、有异物进入或周围环境温度骤变等），直流充电桩会向电动车辆周期发送充电机中止充电报文（Charger STop，CST），并控制充电机停止充电，在100 ms内断开继电器K1、K2、K3和K4，如图3所示。

图3 非车载充电机出现不能继续充电

1.2 第二类故障

第二类故障指车辆插头/插座引起的充电故障中止，如图4所示。

图4 车辆插头、车辆插座引起的充电故障中止

充电过程中，直流充电桩检测检测点1的电压，如果判断开关S由闭合变为断开（如充电枪上按键失灵或误触发等），直流充电桩应在50 ms内将输出电流降至5 A以内，如图5所示。

图5 充电枪上按键失灵或误触发

2 直流充电桩故障代码解析

根据直流充电桩的故障类型，结合国家电网对充电桩的规定[9-12]，将故障代码分为两大类，即失败原因代码和故障代码。

2.1 充电启动应答帧失败原因

直流充电桩向计费远程终端控制单元（Telematics Control Unit，TCU）发送“充电启动应答帧”指令，报文优先级为0x04，PDU格式PF为0x02。充电启动应答帧中详尽列举了各种失败原因，充电桩将其上传到后台，方便分析。

充电启动应答帧失败原因如下。

00H：成功；

01H：数据合法性校验失败（“充电启动帧”中“负荷控制开关”等数据项合法性校验失败）；

02H：充电控制器与计费控制单元通信超时（“计费控制单元心跳帧”接收超时）；

03H：充电控制器与计费控制单元“版本校验”未完成；

04H：充电控制器与计费控制单元“下发充电参数”未完成；

05H：充电桩停止服务[参见《电动汽车传导充电系统 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）中10.7节的充电服务启停控制]；

06H：充电桩处于“工作”状态；

07H：充电桩处于“暂停”状态[参见《电动汽车传导充电系统 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）中10.3.3小节和10.3.4小节]。

2.2 计费控制单元显示故障代码

根据国家电网的具体要求[13-15]，计费控制单元故障代码必须包括如表1所示的信息。

表1 计费控制单元故障代码信息表

3 结语

本文对目前直流充电桩充电过程中的常见故障原因进行分析，指出故障发生的具体位置，根据分析的原因对充电桩进行改进升级，以保证充电过程的安全可靠。最后，根据目前直流充电桩的故障类型，给出了直流充电桩的故障代码解析，以供参考。