南京交通技師學院 楊曉健,周庭海
吉利帝豪EV450車由外部電網提供220 V交流電源給車載充電機(OBC),由車載充電機給動力電池充電,充滿電一般需要12 h~18 h 。交流充電的優點是充電樁成本低、安裝方便;可利用電網晚間的低谷電進行充電,降低充電成本;充電時段充電電流較小、電壓相對穩定,保證動力電池的安全和延長使用壽命。交流充電的缺點是充電時間過長,難以滿足車輛緊急運行的需求。吉利帝豪EV450車交流充電接口如圖1所示,交流充電接口觸頭定義見表1所列。
吉利帝豪EV450車交流充電控制引導電路如圖2所示。首先將隨車充電器的車輛插頭與車輛插座插合,再將隨車充電器的電源插頭與供電插座插合。
通過供電控制裝置測量檢測點1的電壓判斷供電插頭與供電插座是否完全連接,若檢測到直流電壓為12 V,則認為供電接口已完全連接;若檢測到直流電壓為0 V,則認為供電接口未連接。
通過車載充電機車輛控制裝置測量檢測點3與PE間的電阻來判斷車輛插頭與車輛插座是否完全連接。未連接時,開關S3處于閉合狀態,CC未連接,檢測點3與PE間的電阻為∞ Ω;半連接時,開關S3處于斷開狀態,CC已連接,檢測點3與PE間的電阻為RC+R4;完全連接時,開關S3處于閉合狀態,CC已連接,檢測點3與PE間的電阻為RC。
如供電設備無故障,并且供電接口已完全連接,則開關S1從12 V連接狀態切換到脈沖寬度調制(PWM)連接狀態,供電控制裝置發出PWM信號。因CP線已連接,R1與R3串聯分壓,PWM信號從12 V變為9 V,車輛控制裝置通過測量檢測點2的PWM信號,確認充電連接裝置是否已完全連接。

表1 交流充電接口觸頭定義
此時,OBC已通過CC信號確認充電狀態,OBC進行自檢,自檢完成后通過動力總線(PCAN)將充電信號送給整車控制器(VCU),VCU控制車輛處于不可行駛狀態并檢測車輛有無充電故障,然后VCU通過PCAN與電池管理系統(BMS)通訊,檢查動力電池有無故障及是否處于可充電狀態,當整車無充電故障且動力電池處于可充電狀態時,由VCU通過硬線喚醒低壓充電(DCDC)模塊,準備給低壓蓄電池充電。車輛控制裝置閉合開關S2,即為車輛已準備就緒。
交流充電連接時序圖如圖3所示。供電控制裝置通過測量檢測點1的電壓判斷車輛是否準備就緒。當R3與R2并聯后與R1串聯分壓,PWM信號從9 V變為6 V,即檢測點1峰值電壓為圖3中狀態3對應的電壓,則供電控制裝置通過閉合接觸器K1和接觸器K2使交流供電回路導通,充電系統啟動,車載充電機開始工作,將交流電轉化為直流電給動力電池充電,并通過低壓充電接口給低壓蓄電池充電。
當充電達到車輛設置的結束條件或駕駛人對車輛實施停止充電指令時,即已充滿或拔充電槍,車輛控制裝置斷開開關S2,斷開R2,僅由R3與R1串聯分壓,PWM信號從6 V變為9 V,則供電控制裝置通過斷開接觸器K1和接觸器K2使交流供電回路斷開,充電系統停止充電。

圖1 交流充電接口

圖2 交流充電控制引導電路
對于無法交流充電的故障診斷與維修,首先需要注意新能源汽車維修的安全注意事項,新能源汽車不同于傳統燃油汽車,帶有足以致命的高壓電,所以尤其要注意安全操作。
25 V以上的交流電、60 V以上的直流電都具有危險性。
(1)場地安全防護。現場需要隔離帶、警示牌進行場地隔離,在操作車輛上需放置操作告知牌,現場還需準備滅火器和沙箱,并專門接入接地裝置,操作場地進行接地保護,操作區域還需布置絕緣地墊。
(2)個人安全防護。個人需穿絕緣服和絕緣鞋,佩戴防護眼鏡和安全帽,在進行維修操作時,還需佩戴絕緣防護達標的手套、操作中注意高壓下電等待的規定時間、維修開關和車鑰匙由維修人員專門保管、維修需雙人操作、高壓測量時需注意相關儀器的使用規范,注意單手操作。
下面是筆者對無法交流充電故障總結的診斷流程,僅供參考與補缺,一些步驟因人而異。
插充電槍觀察儀表顯示。無法交流充電時,儀表會有2種顯示,一種是儀表無任何顯示;另一種是儀表充電連接指示燈點亮,充電指示燈無法點亮。
(1)儀表無任何顯示。利用故障檢測儀檢查是否有故障代碼,若有故障代碼,按照維修手冊進行排除即可;若無故障代碼,檢查低壓蓄電池電壓是否正常。若低壓蓄電池虧電,充滿低壓蓄電池或更換低壓蓄電池再次充電;若低壓蓄電池正常,再檢查充電槍是否正常。主要檢查充電槍CC與PE間的電阻是否隨充電槍開關的狀態而改變,若未改變更換充電槍再次充電;若充電槍正常,再檢查CC信號線。若CC信號線異常則進行相應維修;若CC信號線正常,更換OBC模塊。
(2)儀表充電連接指示燈點亮,充電指示燈無法點亮。利用故障檢測儀檢查是否有故障代碼,若有故障代碼,按照維修手冊進行排除即可;若無故障代碼,檢查供電電源是否有接地線。若無接地線,更換供電電源再次充電;若有接地線,再檢查DCDC喚醒線。
故障現象一輛累計行駛里程約為5.1萬km的2019款吉利帝豪EV450車,在進行交流充電時,出現插充電槍無任何反應、交流充電口顯示白燈(照明指示燈)、隨車充電器綠色燈條常亮、儀表無任何顯示且車輛風扇高速運轉的故障現象。
故障診斷接車后首先試車,確認故障現象屬實。然后進行場地與個人安全防護,連接故障檢測儀,對OBC系統進行基本診斷,檢測結果如圖4所示。
查閱相關資料,OBC相關電路如圖5所示。根據故障現象、OBC的基本診斷及相關電路分析,導致故障發生的可能原因有OBC電源電路故障、PCAN通訊故障、OBC本體故障等。
斷開蓄電池負極,查閱維修手冊,發現此車無維修開關,斷開直流母線與OBC的連接器BV17,等待30 min,待車輛完全放電,戴上絕緣手套,單手操作萬用表測量OBC端子BV17/1與端子BV17/2間的電壓,測量值<0.1 V,說明放電完畢。
斷開連接器BV10,測量端子BV10/4與搭鐵間的電壓,測量值為12 V;測量端子BV10/4與蓄電池正極間的電阻,測量值為0.1 Ω;測量端子BV10/6與搭鐵間的電阻,測量值為0.1 Ω。上述測量結果說明OBC電源電路正常。

圖4 基本診斷(截屏)

圖5 OBC相關電路
然后檢查OBC的PCAN通訊線,查閱相關資料,OBC的PCAN相關電路如圖6所示。為了便于檢查,采用借助同網絡其他模塊進行間接測量,發現電機控制器(PEU)與OBC同網絡,且車上PEU與OBC距離較近,決定借助PEU來測量OBC的PCAN通訊線。斷開PEU連接器BV11,用萬用表測量端子BV11/20與端子BV10/55間的電阻,測量值<1 Ω,說明OBC的PCAN-H 線正常;再測量端子BV11/21與端子BV10/54間的電阻,測量值為∞ Ω,說明OBC的PCAN-L線異常。因PEU通訊正常,所以初步判斷OBC的PCAN-L線存在斷路故障。
仔細檢查連接器BV10,發現端子BV10/54存在虛接,推緊端子BV10/54,復測端子BV11/21與端子BV10/54間的電阻,測量值<1 Ω,測量值正常。然后恢復相關連接器的連接,再次進行充電測試,交流充電口顯示綠色呼吸燈,隨車充電器綠色燈條閃爍,儀表顯示正常充電,風扇不再高速旋轉,故障排除。
故障排除按照規范對端子BV10/54進行維修后試車,故障排除。

圖6 OBC的PCAN相關電路