BYD 2018 款E5 充電系統工作原理與檢修

王文濤 ， 溫煒堅 ， 汪 俊 ， 賴浩奇 ， 黃建龍

（1.廣州城市職業學院機電工程系， 廣東 廣州 510405；2.廣州理工學院機電工程學院， 廣東 廣州 510540）

當前，新一代信息網絡、新能源、新材料等技術與汽車產業相互融合，驅動產業生態深刻變革，汽車產業生態和競爭格局面臨重構，近些年來新能源汽車的產銷量與保有量快速增長。該類車輛在使用過程中充電故障出現的概率較大。為此，本文詳細介紹2018款BYD E5純電動汽車充電系統的結構、工作原理及故障排除方法，對于廣大車主、電動汽車從業人員具有較為現實的工程意義。

1 BYD E5充電系統的組成

1.1 充電方式

目前多數電動汽車的充電系統主要為交流充電和高壓直流充電兩種充電方法。

1）交流充電方法主要是通過家用插頭和交流充電樁將外部交流電引入交流充電口，然后通過車載充電器將家用220V交流電轉換成直流高壓給動力電池充電。此類方法充電電壓相對較低，充電時間長，充電裝置相對便宜，主要用于普通家用充電。

2）高壓直流充電主要通過專用充電站的充電柜，將750V高壓直流電通過直流充電口向動力電池充電。該類方法具有充電速度快、充電電壓高、充電裝置比較大等特點，主要用于專用充電站。

1.2 充電系統的基本組成

如圖1、圖2所示，E5充電系統由直流充電系統和交流充電系統組成。二者主要由交流充電口、直流充電口、動力電池包、高壓電控總成、電池管理器BMS、車身控制模塊、直流充電繼電器、線束等組成。

圖1 E5交流充電系統基本組成

圖2 E5直流充電系統基本組成

1）交流充電口

交流充電口用于連接外界交流充電電源，位于車輛的散熱柵格內，其外觀結構如圖3所示，端子定義如圖4所示。該交流充電口共有7端子，分別為：CC、CP、PE、N、L、NC1、NC2。

圖3 車輛交流插座實物

圖4 車輛交流插座端子定義

L：交流電源相線，其額定電流為16A或32A。

N：交流電源中性線，其額定電流為16A或32A。

PE：設備搭鐵保護腳，用于連接車輛底盤搭鐵線和供電設備搭鐵線。

CC：連接確認端子，用于確認充電線路是否與車輛插座已充分連接，通過測量內部檢測點電壓予以確認。當檢測點電壓為9V時，L、N的額定電流為16A；當檢測點電壓為6V時，L、N的額定電流為32A；若檢測點電壓為12V則為斷開連接。

CP：控制確認端子。車輛控制裝置通過判斷 CP端子輸入PWM （占空比）信號的占空比，確認供電設備當前能提供的最大充電電流值。

NC1、NC2為預留端子。

2）直流充電口

直流充電口用于引進外部直流充電電源或駁接其他車輛供電。其實物如圖5所示，各引腳如圖6所示。各引腳的含義如下：DC+：直流充電正極；DC-：直流充電負極；A+：低壓輔助電流正極；A-：低壓輔助電流極；CC1：連接確認端子，車身接地 （1kΩ±30Ω）；CC2：連接確認端子，直流充電感應信號；S+：通信線，CAN （H）；S-：通信線，CAN（L）；PE：搭鐵線。

圖5 車輛直流插座

圖6 車輛直流插座引腳定義

3）動力電池包 （PBP）

動力電池包 （Propulsion Battery Packs）由2個或2個以上單體電池所組成。在E5所使用的動力電池包中，共計100個單體電池串聯成一個330V標準電壓的電池包，該電池包中通常具有溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器以及水冷卻系統。

4）高壓電控總成 （HVECA）

高壓電控總成 （High Voltage Electric Control Assembly）為如圖7所示的“四合一”集中控制盒，其集成了電機控制器、高壓配電箱 （PDU，Power Distribution Unit）、DCDC和車載充電機等，具有電機控制、高壓電源分配、高壓直流轉變低壓直流以及車載充電等功能。

圖7 高壓電控制總成

5）電池管理系統BMS

電池管理系統 （BMS，Battery Management System）可實現對電池物理參數實時監測，電池狀態估計，在線診斷與預警，充、放電與預充控制，均衡管理和熱管理等。

6）直流充電繼電器 （K3-1）

受直流充電口充電槍控制，用于接通直流充電電源。

1.3 充電系統控制原理

1）交流慢充

交流充電的連接界面如圖8所示。在充電連接過程中，首先連接保護搭鐵觸頭，最后連接控制確認觸頭；在脫開的過程中，首先斷開控制確認觸頭，最后斷開保護搭鐵觸頭。出于安全考慮，充電口在交流充電時的各端子連接先后順序為：PE→L→CC。

圖8 交流充電連接界面

2018款比亞迪E5交流慢充電路圖如圖9所示，信號傳遞路徑如圖1所示。

圖9 交流充電電路

首先，高壓電控總成通過交流充電口采集CC （線路連接確認信號，通過獲取監測點電壓：斷開12V、針對不同的充電模式正常連接為6V或9V）、CP信號 （控制確認信號），通過獲取該端口的PWM （占空比）、充電槍溫度信號。然后，將CC、CP、充電槍溫度信號傳遞至車身控制模塊BCM，依據3個信號BCM控制IG3繼電器工作；同時高壓電控總成將充電連接確認信號傳遞至BMS。最后，BMS通過電池子網CAN獲取電池溫度、電壓等數據流。

2）直流快充

直流充電的連接界面如圖10所示，直流充電口各端子連接與脫離順序為：PE→DC+ →CC，斷開連接時各端子連接順序相反。

圖10 直流充電連接界面

2018款比亞迪E5直流快充電路圖如圖11所示，信號傳遞路徑如圖2所示。

圖11 直流充電口電路

首先，通過直流充電槍連接直流充電繼電器向高壓電池包供電。進而，直流充電口將CC2、充電強溫度等信號通過充電CAN總線傳遞至BMS。最終，動力電池包通過電池子網CAN總線將電池溫度、電壓等信號傳遞至BMS。

2 充電系統故障診斷流程

2.1 故障癥狀

2018款DYD E5汽車充電系統故障通常沒有故障代碼輸出，但可通過解碼器讀取其數據流初步估計是哪個系統有故障，再逐步進行故障排除。E5車輛無法充電主要故障現象分為：快/慢充均無法充電、直流快沖無法充電、交流慢充無法充電，其故障現象與可能故障部位統計如表1所示。

表1 故障統計表

2.2 無法充電診斷思路

2.2.1 快充、慢充均無法充電

交流充電與直流充電均無法充電，則說明其公共部分出現故障。通過分析圖1、圖2可知其公共部分為：動力電池包、BMS或電池子網CAN總線。該故障診斷思路如圖12所示。

圖12 快慢均無法充電

1）連接解碼器讀取動力電池數據流。

2）若能進入BMS讀取動力電池數據，則應更換動力電池；若無法進入BMS讀取動力電池數據，則測量電池子網CAN總線的導通性。

3）若KXK51-12與KXK45 （C）-1、KXK51-13與KXK45（C）-8之間電阻值小于1Ω，則更換BMS；若KXK51-12與KXK45 （C）-1、KXK51-13與KXK45 （C）-8之間電阻值大于1Ω，則更換對應線束或插接器。

2.2.2 慢充均無法充電

該故障的診斷思路如圖13所示。

圖13 慢充均無法充電診斷流程

1）利用專用解碼器讀取CC、CP的數據流。若CC的電壓、CP的PWM信號均為OK，則檢查動力電池的技術參數。若動力電池參數NG （NG為No good）則需更換動力電池。若動力電池技術參數良好，則應更換BMS。若動力電池參數OK，則檢測電池子網CAN的導通性，KXK51-4與KXK45（C）-1，KXK51-10與KXK45 （C）-8之間阻值均大于1Ω，則更換對 應 線 束 。 若KXK51-4 與KXK45 （C）-1， KXK51-10 與KXK45（C）-8之間阻值均小于1Ω，則更換BMS。

2）利用專用解碼器讀取CC、CP的數據流，若無法讀取CC的電壓、CP的PWM信號，則確認充電槍的連接情況。

3）若充電槍的連接NG，則重新連接。若充電槍的連接OK，則確認高壓電控總成與交流充電口之間連接信號線的導通性。

4）若B53（B）-2與B28（A）-13、B53（B）-1與B28（A）-47之間電阻值均小于1Ω，則更換高電控總成；如B53 （B）-2與B28（A）-13、B53（B）-1與B28（A）-47之間電阻值均大于1Ω，則更換對應線束或連接器。

2.2.3 直流快充無法充電

該故障的診斷思路如圖14所示。

圖14 直流快充無法充電診斷流程

1）連接充電槍讀取CC2連接狀態數據，若無法讀取到CC2連接數據，則檢測直流充電口與BMS直流充電連接信號線之間的導通性。

2）若BK45（B）-4與B53（A）-3之間阻值小于1Ω，則更換直流充電口；若BK45 （B）-4與B53 （A）-3之間阻值大于1Ω，則更換對應線束或連接器。

3）連接充電槍讀取CC2連接狀態數據，若可有效讀取到CC2連接狀態數據，則檢測充電網CAN總線的導通性。

4）若B53（A）-4與BK45（B）-20、B53（A）-5與BK45（B）-14之間電阻值大于1Ω，則更換對應線束或連接器；若B53（A）-4與BK45（B）-20、B53（A）-5與BK45（B）-14之間電阻值小于1Ω，則檢測K3-1直流繼電器及其線路的導通性。

5）若B53（A）-2對搭鐵阻值正常，則考慮更換直流充電口；若B53 （A）-2對搭鐵阻值不正常，則更換對應線束、繼電器或連接器。

3 結束語

比亞迪E5車型更新換代快，不同年份車輛的配置差異大，電路的控制邏輯存在差異。本文以2018款比亞迪E5車型搭載的充電系統進行技術研究，首先論述該款車型充電系統的控制邏輯，進一步說明其結構特點，并就其直流快充與交流慢充均無法充電、僅直流快充無法充電、僅交流慢充無法充電3種充電故障現象設計了故障診斷流程，擬供同行參考。