比亞迪E5 直流充電系統工作過程與常見故障分析

唐杰

常州市高級職業(yè)技術學校 江蘇省常州市 213100

比亞迪E5 需要通過充電才能提供動力，充電系統正常工作與否影響車輛正常運行，直流充電是車主常用充電方式，直流充電系統故障發(fā)生率高。在維修過程中，理清直流充電工作過程及故障診斷程序，對安全、規(guī)范、有效維修很重要。

1 比亞迪E5 直流充電系統基本結構

直流充電系統主要通過充電站的充電柜將直流高壓電直接通過直流充電口給動力電池充電。比亞迪E5 直流充電系統主要包括：直流充電口、充配電總成、BMS電池管理系統、動力電池包等。

1.1 充電系統示意圖如圖1 所示

圖1 充電系統示意圖

1.2 直流充電系統整車分布圖如圖2 所示

圖2 直流充電系統整車分布圖

1.3 直流充電系統基本組成如圖3 所示

圖3 直流充電系統基本組成

1.3.1 直流充電口結構

通過直流充電樁和直流充電柜接入直流充電口，通過高壓配電總成中的接觸器直接給動力電池充電。該設備直流充電口上CC1與PE 之間的電阻值為1kΩ，直流充電柜由此確認是否已經插槍。直流充電槍上CC2 與PE 之間電阻值為1kΩ，BMS 由此確認是否已經插槍。

直流充電口結構如圖4 所示，各端子含義如表1 所示。

圖4 直流充電口結構

表1 直流充電口各端子含義

直流充電樁通過直流充電口連接后，實現與電池管理器交互，通過高壓電控總成（升降壓模塊升壓后再經過高壓配電箱或直接經過高壓配電箱）給動力電池充電。

直流充電口上裝有溫度傳感器，用于檢測直流充電過程中充電口的溫度情況，當監(jiān)測到溫度較高時，BMS 會根據具體溫度限制充電功率甚至禁止充電，防止出現充電嚴重發(fā)熱現象。

1.3.2 動力電池包

動力電池包（Propulsion Battery Packs），由2 個或2 個以上單體電池所組成。本車型動力電池包中，共計100 個單體電池，串聯成330V 標準電壓的電池包，電池包中有溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器以及水冷卻系統等。

1.3.3 電池管理系統BMS

電池管理系統（BMS，Battery Manage-ment System）能對電池物理參數進行實時監(jiān)測，估算電池狀態(tài)，在線診斷與預警，充、放電與預充控制，均衡管理和熱管理等。

1.3.4 高壓電控總成（HVECA）

高壓電控總成（High Voltage Electric Control Assem-bly），其內部集成了高壓配電 箱（PDU，Power Distribution Unit）、電機控制器、DC-DC 和車載充電機等，能夠實現電機控制、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。

1.3.5 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。

2 直流充電系統工作原理

車輛接口連接確認通過檢測CC1 電壓判斷確認連接后，充電柜啟動并提供12V 輔助電源，通過充電口給BMS，BMS 被喚醒工作。

BMS 通過檢測CC2 確認充電連接并完成自檢（包括電池包故障檢測）；通過CAN通訊與充電柜握手，之后給命令BCM，由BCM 吸合IG3 繼電器。

BMS 巡檢電池組狀態(tài)（電池狀態(tài)等），若正常則進行DC 預充，并吸合主接觸器，發(fā)充電允許信號。

BMS 與充電柜交互各自參數（電池最大允許充電電壓參數、充電柜最大輸出能力等），BMS 發(fā)命令吸合直流充電正、負極接觸器并開始漏電檢測。

BMS 發(fā)充電電流、電壓等需求，發(fā)電池電壓、電流、SOC 狀態(tài)報文，充電開始。

充電充滿后結束充電（充電過程中檢測到故障也會結束充電）。

3 E5 車型直流充電故障診斷流程

3.1 直流快充常見故障

3.1.1 快充樁與車輛無法通訊

主要原因有：喚醒線路保險絲損壞，搭鐵點搭鐵不良，快充槍、快充口、快充線束低壓電器盒、整車控制器、動力電池低壓，控制插件等都件的低壓輔助電源針腳、連接確認針腳、快充CAN 針腳等損壞、退針、燒蝕、銹蝕，動力電池和數據采集終端快充CAN 總線間的電阻不符合。

3.1.2 快充樁與車輛通訊正常，但無充電電流

主要原困有：高壓控制盒快充繼電器線路保險絲損壞，主保險絲損壞，低壓電器盒損壞，高壓控制盒損壞，快充線束損壞，動力電池BMS 快充喚醒失常。

圖5 比亞迪E5充電控制邏輯

3.2 故障排除思路

4 E5 車型直流充電故障案例分析

4.1 情境再現

比亞迪E5 客戶到店維修，與維修人員交流：該車在國家電網直流充電樁充滿需要4小時，交流充電時功率正常。

4.2 可能原因

（1）線束搭鐵不良或相應線路故障；

（2）冷卻循環(huán)系統故障；

（3）BMS 或四合一故障；

（4）電池溫度異常。

4.3 檢修過程

（1）故障現象確認。測試交流充電情況：正常；測試直流充電情況：直流功率從小到大，到達40KW 后緩慢下降至20KW 上下，并能穩(wěn)定充電，但充電功率較小，充電時間長。

（2）VDS 掃描故障碼及更新情況。相關系統無故障碼，顯示空調和電子駐車系統程序更新，更新后直流充電故障依舊。

（3）檢查電池組溫度情況。數據顯示電池組平均溫度12°C，正常。

（4）測試四合一及BMS 工作情況，正常。

（5）路試對比IGBT 溫度和電機溫度。行駛一段路程后IGBT 溫度70°C，電機溫度40°C，故障范圍可能是散熱不良或冷卻循環(huán)系統故障。

（4）檢查散熱情況或冷卻循環(huán)系統。冷卻液正常，電動水泵不工作，經進一步檢查發(fā)現，電動水泵針腳腐蝕。

（5）故障排除及驗證。處理電動水泵腐蝕針腳，電動水泵工作正常，IGBT 溫度和電機溫度在38° C-42° C 之間，IGBT 溫度恢復正常；電量7%時進行直流充電測試，功率40KW，時間1.5 小時，直流充電恢復正常。