比亚迪E5 直流充电系统工作过程与常见故障分析

唐杰

常州市高级职业技术学校 江苏省常州市 213100

比亚迪E5 需要通过充电才能提供动力，充电系统正常工作与否影响车辆正常运行，直流充电是车主常用充电方式，直流充电系统故障发生率高。在维修过程中，理清直流充电工作过程及故障诊断程序，对安全、规范、有效维修很重要。

1 比亚迪E5 直流充电系统基本结构

直流充电系统主要通过充电站的充电柜将直流高压电直接通过直流充电口给动力电池充电。比亚迪E5 直流充电系统主要包括：直流充电口、充配电总成、BMS电池管理系统、动力电池包等。

1.1 充电系统示意图如图1 所示

图1 充电系统示意图

1.2 直流充电系统整车分布图如图2 所示

图2 直流充电系统整车分布图

1.3 直流充电系统基本组成如图3 所示

图3 直流充电系统基本组成

1.3.1 直流充电口结构

通过直流充电桩和直流充电柜接入直流充电口，通过高压配电总成中的接触器直接给动力电池充电。该设备直流充电口上CC1与PE 之间的电阻值为1kΩ，直流充电柜由此确认是否已经插枪。直流充电枪上CC2 与PE 之间电阻值为1kΩ，BMS 由此确认是否已经插枪。

直流充电口结构如图4 所示，各端子含义如表1 所示。

图4 直流充电口结构

表1 直流充电口各端子含义

直流充电桩通过直流充电口连接后，实现与电池管理器交互，通过高压电控总成（升降压模块升压后再经过高压配电箱或直接经过高压配电箱）给动力电池充电。

直流充电口上装有温度传感器，用于检测直流充电过程中充电口的温度情况，当监测到温度较高时，BMS 会根据具体温度限制充电功率甚至禁止充电，防止出现充电严重发热现象。

1.3.2 动力电池包

动力电池包（Propulsion Battery Packs），由2 个或2 个以上单体电池所组成。本车型动力电池包中，共计100 个单体电池，串联成330V 标准电压的电池包，电池包中有温度传感器、电压传感器、电流传感器以及水冷却系统等。

1.3.3 电池管理系统BMS

电池管理系统（BMS，Battery Manage-ment System）能对电池物理参数进行实时监测，估算电池状态，在线诊断与预警，充、放电与预充控制，均衡管理和热管理等。

1.3.4 高压电控总成（HVECA）

高压电控总成（High Voltage Electric Control Assem-bly），其内部集成了高压配电 箱（PDU，Power Distribution Unit）、电机控制器、DC-DC 和车载充电机等，能够实现电机控制、高压电源分配、高压直流转变低压直流以及车载充电等功能。

1.3.5 直流充电继电器（K3-1）

受直流充电口充电枪控制，用于接通直流充电电源。

2 直流充电系统工作原理

车辆接口连接确认通过检测CC1 电压判断确认连接后，充电柜启动并提供12V 辅助电源，通过充电口给BMS，BMS 被唤醒工作。

BMS 通过检测CC2 确认充电连接并完成自检（包括电池包故障检测）；通过CAN通讯与充电柜握手，之后给命令BCM，由BCM 吸合IG3 继电器。

BMS 巡检电池组状态（电池状态等），若正常则进行DC 预充，并吸合主接触器，发充电允许信号。

BMS 与充电柜交互各自参数（电池最大允许充电电压参数、充电柜最大输出能力等），BMS 发命令吸合直流充电正、负极接触器并开始漏电检测。

BMS 发充电电流、电压等需求，发电池电压、电流、SOC 状态报文，充电开始。

充电充满后结束充电（充电过程中检测到故障也会结束充电）。

3 E5 车型直流充电故障诊断流程

3.1 直流快充常见故障

3.1.1 快充桩与车辆无法通讯

主要原因有：唤醒线路保险丝损坏，搭铁点搭铁不良，快充枪、快充口、快充线束低压电器盒、整车控制器、动力电池低压，控制插件等都件的低压辅助电源针脚、连接确认针脚、快充CAN 针脚等损坏、退针、烧蚀、锈蚀，动力电池和数据采集终端快充CAN 总线间的电阻不符合。

3.1.2 快充桩与车辆通讯正常，但无充电电流

主要原困有：高压控制盒快充继电器线路保险丝损坏，主保险丝损坏，低压电器盒损坏，高压控制盒损坏，快充线束损坏，动力电池BMS 快充唤醒失常。

图5 比亚迪E5充电控制逻辑

3.2 故障排除思路

4 E5 车型直流充电故障案例分析

4.1 情境再现

比亚迪E5 客户到店维修，与维修人员交流：该车在国家电网直流充电桩充满需要4小时，交流充电时功率正常。

4.2 可能原因

（1）线束搭铁不良或相应线路故障；

（2）冷却循环系统故障；

（3）BMS 或四合一故障；

（4）电池温度异常。

4.3 检修过程

（1）故障现象确认。测试交流充电情况：正常；测试直流充电情况：直流功率从小到大，到达40KW 后缓慢下降至20KW 上下，并能稳定充电，但充电功率较小，充电时间长。

（2）VDS 扫描故障码及更新情况。相关系统无故障码，显示空调和电子驻车系统程序更新，更新后直流充电故障依旧。

（3）检查电池组温度情况。数据显示电池组平均温度12°C，正常。

（4）测试四合一及BMS 工作情况，正常。

（5）路试对比IGBT 温度和电机温度。行驶一段路程后IGBT 温度70°C，电机温度40°C，故障范围可能是散热不良或冷却循环系统故障。

（4）检查散热情况或冷却循环系统。冷却液正常，电动水泵不工作，经进一步检查发现，电动水泵针脚腐蚀。

（5）故障排除及验证。处理电动水泵腐蚀针脚，电动水泵工作正常，IGBT 温度和电机温度在38° C-42° C 之间，IGBT 温度恢复正常；电量7%时进行直流充电测试，功率40KW，时间1.5 小时，直流充电恢复正常。