新能源汽車慢充異常的故障檢修探析

金春玉

摘 要：本文以慢充充電系統(tǒng)工作原理的分析為出發(fā)點(diǎn)，針對故障類型加以探討，最后結(jié)合實(shí)際案例嘗試對新能源汽車慢充異常的故障及檢修加以探析，以期能從理論角度為新能源汽車及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展提供支持與幫助。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 慢充異常 故障檢修

1 引言

新能源汽車的高速發(fā)展，在一定程度上是受到環(huán)境與能源問題的刺激，其發(fā)展也使得慢充充電系統(tǒng)的應(yīng)用日益頻繁，并在應(yīng)用過程中產(chǎn)生了部分異常及故障。通常情況下慢充充電系統(tǒng)包括充電樁、慢充插座、慢充線束、車載充電器、動力電池及整車控制器等內(nèi)容，而整個(gè)系統(tǒng)的故障也是因?yàn)槠渲幸豁?xiàng)或多項(xiàng)內(nèi)容出現(xiàn)異常。因此需要充分了解不同系統(tǒng)構(gòu)成的故障類型及表現(xiàn)，從而在慢充充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常及故障時(shí)精準(zhǔn)定位故障成因并加以解決，為新能源汽車提供更加可靠的能源供應(yīng)支持。

2 新能源汽車慢充充電系統(tǒng)的故障類型分析

2.1 充電樁故障

導(dǎo)致充電樁故障的成因相對較多，首當(dāng)其沖的是電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)為特殊時(shí)段下（如用電高峰期）新能源汽車充電時(shí)面臨電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的狀況，在這種情況下整車控制器會介入到充電過程中，一旦發(fā)現(xiàn)電壓波動導(dǎo)致輸入電壓超出185-265V的范圍，控制器會使車輛進(jìn)入充電保護(hù)模式并切斷充電過程；第二種狀況是充電槍磨損，充電槍使用次數(shù)多，使用過程中造成的自然磨損可在一定程度上導(dǎo)致充電槍與充電接口接觸不良，最終造成充電失敗；還有就是充電樁內(nèi)部檢測信號故障，新能源汽車的慢充充電需要檢測充電連接的CC信號與充電控制的CP信號，任一信號故障（以短路和斷路為主）均會亮起相應(yīng)的故障燈，此時(shí)整車會因?yàn)闊o法確定充電樁狀態(tài)導(dǎo)致充電失敗，該故障發(fā)生的概率通常較小；最后則是充電樁與整車充電協(xié)議不匹配，這是由于新能源汽車整體更新?lián)Q代速率更快，生產(chǎn)充電樁的廠家卻缺少強(qiáng)制的統(tǒng)一性要求，若車企更新軟件速率過快很容易造成充電樁與整車充電協(xié)議不匹配，進(jìn)而導(dǎo)致無法正常充電。

2.2 插座故障

慢充插座故障類型通常包括以下幾種：一是插座破裂，新能源車輛慢充插座表面會配備用于保護(hù)充電接口的端蓋，無論端蓋破損、丟失或是存在裝配故障，均會影響到新能源汽車的正常充電，此外雨天時(shí)充電可能因?yàn)槌潆娍谶M(jìn)水導(dǎo)致充電失敗；二是溫度傳感器故障，新能源汽車在慢充充電時(shí)會針對慢充插座溫度傳感器進(jìn)行自檢，若監(jiān)測到溫度信號異常，整車控制器會出于保護(hù)充電系統(tǒng)的需求禁止充電，在診斷儀上顯示為“充電插座溫度無效、OBC充電過程中充電槍插座溫度過高或過低”，若溫度傳感器信號線斷裂，也可造成這種故障出現(xiàn)；三是插座內(nèi)部鎖止機(jī)構(gòu)故障，國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定慢充充電時(shí)必須有鎖止機(jī)構(gòu)加以保護(hù)，這是由于充電時(shí)的電流超過16A，整個(gè)鎖止機(jī)構(gòu)包括鎖桿、驅(qū)動電機(jī)及繼電器，因此這類故障也出現(xiàn)在這三種結(jié)構(gòu)上，需針對具體問題具體分析處理；四是針腳燒蝕故障，慢充插座針腳燒蝕是最為常見的故障類型之一，導(dǎo)致該故障出現(xiàn)的原因多以雨天充電時(shí)插座進(jìn)水或出現(xiàn)生銹腐蝕，致使充電過程中產(chǎn)生能夠燒蝕針腳附近塑料的電弧，進(jìn)而導(dǎo)致充電失敗。

2.3 線束故障

慢充線束分為高壓線束與低壓線束兩種。

高壓線束故障通常包括接觸不良、膠套破損、密封圈翻邊三種類型，其中接觸不良故障會造成火花電弧并引起燒蝕，在檢查時(shí)若發(fā)現(xiàn)高壓連接線束可拉出，則證明存在接觸不良的情況；膠套破損則會導(dǎo)致高壓線束短路，在充電時(shí)很容易造成失火，通常通過對線束膠套外觀檢查即可發(fā)現(xiàn)；密封圈則位于新能源汽車電池包與充電機(jī)的高壓線束連接位置，作用是防止新能源汽車在潮濕環(huán)境下行駛時(shí)造成電池包進(jìn)水，其故障表現(xiàn)為密封圈翻邊或磨損，在充電時(shí)則會報(bào)送絕緣故障導(dǎo)致充電失敗。

低壓線束故障的類型相對較多，新能源汽車在慢充充電時(shí)需檢測各種充電信號，包括充電槍連接信號、充電機(jī)喚醒信號、多種控制器喚醒信號、電源電壓信號、溫度信號及can網(wǎng)絡(luò)信號等，而這些信號均是通過低壓線束傳遞的。因此新能源汽車慢充充電時(shí)出現(xiàn)信號異常，有很大可能是低壓線束出現(xiàn)故障。其檢查內(nèi)容主要包括公端退針、外針及母端擴(kuò)孔現(xiàn)象；接插件連接情況；線束導(dǎo)通有效性；線束整體電阻值是否在0.5Ω以下等。

2.4 系統(tǒng)部件故障

系統(tǒng)部件故障則主要分為充電機(jī)故障與控制器故障兩種類型。

新能源汽車的慢充充電實(shí)質(zhì)上是通過多部件耦合實(shí)現(xiàn)的，其充電機(jī)在充電時(shí)會因散熱需求出現(xiàn)明顯的風(fēng)扇聲，因此若風(fēng)扇聲異常或不存在，就很有可能出現(xiàn)充電機(jī)故障。此外更穩(wěn)妥的方法是在充電狀態(tài)下連接診斷儀檢查充電機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，來找出充電機(jī)的具體故障類型。

慢充充電過程中涉及到整車控制器及電池管理控制器，因此其故障類型也以這兩種控制器為主。部分新能源車輛兩個(gè)控制器的軟件版本若不匹配，就會直接導(dǎo)致充電失敗。

3 新能源汽車慢充異常的故障檢修案例

3.1 案例慢充檢查

一臺EV450新能源汽車在行駛過程中未出現(xiàn)異常，其快充功能運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，但在慢充時(shí)面臨無法正常充電的情況。因此從以下幾方面入手對車輛慢充系統(tǒng)進(jìn)行檢查。

首先檢查充電槍鎖止開關(guān)，檢查時(shí)需要先關(guān)閉車輛，隨后釋放充電槍鎖止開關(guān)，若開關(guān)無問題應(yīng)當(dāng)在活動時(shí)表現(xiàn)出相應(yīng)的靈活性；若發(fā)現(xiàn)開關(guān)打開時(shí)會有卡頓現(xiàn)象，則需要予以更換或進(jìn)行維修。

其次將該車慢充設(shè)備插接器連接至電源插座（規(guī)格為AC 220V）上并檢查設(shè)備指示燈，正常情況下指示燈中中央藍(lán)色電源指示燈、左側(cè)三條綠色充電狀態(tài)指示燈均應(yīng)保持敞亮，右側(cè)五條紅色充電故障指示燈應(yīng)閃過一次后熄滅。若與正常狀況存在明顯差距，則需要結(jié)合燈具體狀態(tài)分析故障類型（如全滅意味著充電設(shè)備自身故障，或插座供電異常；紅燈全亮意味著電源故障等）。

再次對車兩側(cè)充電口進(jìn)行檢查，充電口井蓋打開之后白色照明燈應(yīng)維持常亮，若不亮可能存在線路故障、指示燈控制單元故障或指示燈自身故障。在將充電槍連接至慢充接口之后松開鎖止開關(guān)，則車輛主正負(fù)電極均會因開始吸合工作發(fā)出聲響，鎖止開關(guān)應(yīng)發(fā)出清脆的鎖止聲，且側(cè)充電口綠色指示燈應(yīng)維持閃爍狀態(tài)。此時(shí)若上述內(nèi)容均未出現(xiàn)明顯聲響或無聲響，則紅色故障指示燈應(yīng)亮起，證明車輛未能正常充電，需結(jié)合可能導(dǎo)致故障的原因判斷線路故障的類型并加以檢修。

最后需觀察儀表信號指示燈。若車輛能夠正常充電，儀表盤上中部蓄電池圖標(biāo)應(yīng)呈動態(tài)顯示，上方紅色充電電纜連接指示燈及黃色充電信號指示燈應(yīng)維持常亮，下方需顯示出充電電流讀數(shù)及充電剩余時(shí)間，且電流應(yīng)呈復(fù)數(shù)顯示。若所有指示燈均處于熄滅狀態(tài)，則意味著車輛慢充充電系統(tǒng)未被激活。導(dǎo)致該異常的可能原因包括OBC通信線路異常，無法向儀表發(fā)送信號；充電連接CC信號存在異常，車輛無法確定充電槍是否正常連接。若出現(xiàn)紅色充電電纜連接指示燈亮，但黃色充電信號指示燈不亮，則可能是因?yàn)橛糜诖_認(rèn)充電控制的CP信號異常；OBC電源信號或通信信號異常；MCU喚醒信號線路異常等，見下圖。

3.2 連接確認(rèn)故障檢修

檢修連接確認(rèn)故障需用到EV450的維修電路圖及維修手冊用于對照，還需使用示波器、數(shù)字多用表、故障診斷儀及維修工具。考慮到連接確認(rèn)主要依靠充電導(dǎo)引信號CC決定，因此實(shí)際檢修時(shí)需先正確連接車輛慢充系統(tǒng)并檢查車輛指示燈狀態(tài)，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)充電連接指示燈不亮，意味著OBC未能接收到正確的充電連接信號，由此懷疑CC信號存在故障。

將診斷儀接入車輛讀取故障碼和數(shù)據(jù)流，清除歷史故障碼、故障代碼之后再次確認(rèn)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流結(jié)果顯示CC未連接。在此狀況下應(yīng)關(guān)閉車輛點(diǎn)火開關(guān)，再次檢查慢充充電系統(tǒng)確保其充電設(shè)備正確連接，之后連接對應(yīng)端子并應(yīng)用數(shù)字多用表檢查其對地電壓狀態(tài)，正常情況下不連接充電槍時(shí)電壓為10.71V，連接充電槍并鎖止后為1.71V，松開鎖止開關(guān)后應(yīng)為0.77V上下。若測量值始終為10.71V，意味著測試點(diǎn)與搭接點(diǎn)之間出現(xiàn)斷路；若測量值為0，說明OBC電源線路/CC信號線路任一出現(xiàn)斷路；若測量值介于0-標(biāo)準(zhǔn)值之間，則可能CC信號線路有虛接的情況。

之后需分別測量CC信號線路導(dǎo)通程度及對地電阻。導(dǎo)通程度的測量需應(yīng)用數(shù)字多用表分別檢測不同端子之間的電阻，正常情況下任意相鄰端子之間的檢測結(jié)果均不超過1Ω，若任一部分出現(xiàn)超過1Ω，則意味著兩端子之間出現(xiàn)虛接；若任一檢測結(jié)果顯示無窮大，則意味著兩端子之間存在斷路。對地電阻檢測需斷開充電槍并關(guān)閉車輛點(diǎn)火開關(guān)，將車載充電器端插接器拔出，之后應(yīng)用數(shù)字多用表檢測所有端子對地電阻值，正常情況下電阻值應(yīng)為無窮大，若電阻不超過1Ω則意味著線路對地存在短路。此時(shí)需經(jīng)測量明確具體故障點(diǎn)位置并加以維修，使之恢復(fù)正常充電。

從上數(shù)連接確認(rèn)故障檢修工作中不難發(fā)現(xiàn)，若CC信號出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致車輛OBC無法正確接受CC信號，也就無從完成充電導(dǎo)引程序，致使慢充充電系統(tǒng)無法正常為車輛提供充電服務(wù)。

3.3 控制確認(rèn)故障檢修

控制信號CP存在故障的判斷標(biāo)準(zhǔn)是車輛可正常行駛（代表整車高壓控制系統(tǒng)正常運(yùn)行）、充電線連接指示燈常亮但充電指示燈熄滅（說明車輛可檢測到充電槍正常連接，但未順利進(jìn)入充電狀態(tài)）、鎖止機(jī)構(gòu)無動作且充電口綠色充電狀態(tài)指示燈熄滅。此狀況下需準(zhǔn)備上述同樣設(shè)備及材料檢修車輛控制故障。

首先需要做的是連接診斷儀以讀取故障代碼及數(shù)據(jù)流，在初步明確車輛出現(xiàn)控制確認(rèn)故障的情況下，數(shù)據(jù)流中應(yīng)顯示PIA881C代表充電連接故障，且未出現(xiàn)其他故障代碼。該狀態(tài)下需對比CP信號電壓檢測值及已存儲的關(guān)于此值的標(biāo)準(zhǔn)值，若標(biāo)準(zhǔn)值與檢測值不相符的時(shí)間持續(xù)5s以上，則能夠證明充電連接故障已經(jīng)生成。

在此基礎(chǔ)上需測量CP信號波形表現(xiàn)。需在保證線路正常連接的前提下關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，之后應(yīng)用示波器測量充電機(jī)側(cè)端子及車輛交流充電機(jī)插座側(cè)端子的線路波形，正常波形應(yīng)呈現(xiàn)出同高度及同時(shí)間間隔的跳動。此時(shí)若發(fā)現(xiàn)波形出現(xiàn)+B左右的直線，則意味著CP信號存在斷路；若波形呈現(xiàn)接近0的直線，則意味著CP信號線路具有對地短路故障；若波形表現(xiàn)出任意非0電壓的直線，則可以確定CP信號線路中出現(xiàn)虛接故障。

之后則需要測量CP信號線路導(dǎo)通性及對地電阻表現(xiàn)，具體測量方法與CC信號線路檢測整體相同。完成測量并檢索出故障內(nèi)容后，結(jié)合故障狀況進(jìn)行檢修，使車輛恢復(fù)正常充電。控制確認(rèn)故障異常會導(dǎo)致無法確認(rèn)車輛與充電設(shè)備的連接狀態(tài)，由此影響車輛正常充電。

4 結(jié)語

由于新能源汽車在精密度與復(fù)雜性上比傳統(tǒng)汽車更高，因此故障原因也更多樣化，需要在故障發(fā)生時(shí)仔細(xì)觀察故障表現(xiàn)，并通過分析故障原理判斷故障成因。之后則需要應(yīng)用檢測設(shè)備驗(yàn)證故障類型，找到故障點(diǎn)位予以檢修排查，使車輛能夠獲取慢充充電系統(tǒng)的完備功能支持，恢復(fù)正常充電狀態(tài)。

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