新能源汽車充電控制導引原理及故障檢修淺析

【摘" 要】新能源汽車具備交流慢充與直流快充兩種充電方式。交流慢充是借助車載充電機對動力電池進行充電，其優點在于功率較小、成本較低，是當前純電動汽車極為重要的充電方式之一。文章聚焦于一輛2015款北汽新能源EV200純電動汽車，該車能正常行駛但無法進行慢充。通過對交流慢充系統的充電導引原理進行分析，并逐步進行檢查，最終找到故障原因并排除故障。該維修案例的分析思路、診斷與檢修過程可供廣大新能源汽車行業從業者參考。

【關鍵詞】新能源汽車;北汽新能源EV200;交流慢充;故障診斷;充電導引原理

中圖分類號：U469.72" " 文獻標識碼：B" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）12-0021-03

Analysis of the Theory and Troubleshooting of Charging Control Guidance for New Energy Vehicles

【Abstract】New energy vehicles have two charging modes：AC slow charge and DC fast charge. Among them，AC slow charge is to charge the power battery with the help of the on-board charger，which has the advantage of smaller power and lower cost，and is one of the most important charging methods for pure electric vehicles at present. The article focuses on a 2015 BAIC New Energy EV200 pure electric vehicle，which can run normally but cannot be slowly charged. Through the analysis of AC slow charge system charge guidance principle，and step by step check，finally find the cause of the fault and eliminate the fault. The analysis ideas，diagnosis and maintenance process of the maintenance case can be referred to by the majority of practitioners in the new energy automobile industry.

【Key words】new energy vehicles;Baic New Energy EV200;ac slow charge;fault diagnosis; charge guidance principle

1" 故障現象

一輛2015款北汽新能源EV200純電動汽車，已行駛12萬公里。車主反映，當電池剩余電量顯示為25%時，在自家車庫的交流充電樁進行充電時，儀表上的充電線連接指示燈熄滅，且儀表無任何相關信息，無法進行慢充。然而，當車主上電啟動車輛時，儀表信息顯示正常，可正常行駛。

2" 故障現象驗證

將鑰匙置于Start位置，整車上電時儀表信息顯示正常，儀表無故障燈點亮和故障信息數據顯示。將鑰匙置于OFF擋位置，插好慢速充電槍，儀表無任何反應，無法充電。

3" 交流慢充系統充電導引原理

交流慢充系統充電導引過程可分為以下9個步驟。圖1是交流慢充系統控制導引電路原理圖。

3.1" 慢充槍與慢充口連接

樁端充電槍與供電插座連接，PE首先接觸，高壓供電線L1、N接觸，CP、CC接觸。車端充電槍與車端插座連接，PE首先接觸，高壓供電線L1、N接觸，CP、CC接觸。

3.2" 確認充電樁與充電槍正確連接

充電槍插合后，供電設備通過測量監測點1和檢測點4的電壓值來判斷充電槍是否完全連接。兩端的充電槍插合后，如果檢測點4電壓值變為0，而檢測點1的電壓由12V變為9V，說明充電槍已連接。

3.3" 確認車輛慢充口與充電槍正確連接

確認慢充口與充電槍連接狀態是由車輛控制裝置通過測量監測點3和PE之間的電阻來實現的。當監測到的阻值與RC阻值相等時，表明CC已經連接且開關S3已閉合，同時車端充電槍內機械鎖鎖止，意味著慢充口與充電槍正確連接。另外，車輛控制裝置還會通過測量檢測點2的PWM信號，判斷充電連接裝置是否已完全連接。

3.4" 確認充電連接裝置已完全連接

當充電樁和車輛確認充電線兩端都已正常連接后，供電控制裝備會將開關S1從+12V切換至PWM連接狀態，并發出PWM信號。車輛控制裝置通過監測檢測點2是否有PWM占空比信號，來確認充電線兩端是否正常連接。與此同時，供電控制裝置則仍然通過測量監測點1的電壓來進行連接狀態的判斷。

3.5" 車輛準備就緒

在車載充電機自檢完成且無故障，同時電池組處于可充電狀態并順利發出充電請求時，車輛控制裝置閉合開關S2，此時車輛準備就緒。

3.6" 充電樁準備就緒

車輛準備就緒的信號會通過檢測點1的電壓值變化被供電控制裝置知曉。當供電控制裝置測量到檢測點1的峰值電壓變為6V時，說明車輛已準備就緒。此時，供電控制裝置閉合接觸器K1和K2，交流電到達車載充電器。在充電過程中，檢測點1所監測到的PWM信號電壓及S2開關狀態等情況見表1。

3.7" 匹配參數開始充電

當電動汽車和供電設備建立電氣連接后，車輛控制裝置需完成車載充電機最大允許電流的設置。車輛控制裝置對供電設備當前提供的最大供電電流值、車載充電機的額定輸入電流值及充電線纜的額定容量進行比較，將其中的最小值設定為車載充電機當前最大允許輸入電流。

供電設備當前提供的最大供電電流值可通過檢測點2的PWM占空比信號獲取。PWM電壓-時間關系如圖2所示，PWM占空比D與最大充電電流Imax的對應關系[1]見表2。

充電線纜載流值可通過RC阻值獲得。表3是RC電阻值與充電線纜額定電流的對應關系。完成電流設置后，供電設備開始對電動汽車進行充電。

3.8" 充電過程監測

在充電過程中，供電設備對檢測點1和4進行不間斷檢測，以確認充電連接裝置的連接狀態和車輛是否處于可充電狀態。車輛對檢測點2和3進行不間斷檢測，用以確認車輛接口的連接狀態。當檢測點2的PWM信號占空比有變化時，車輛會實時調整車載充電機的輸出功率。

3.9" 充電結束

第1種情況，當車輛達到充電結束的條件，如電池已充滿等，此時車輛控制裝置斷開S2，并使車載充電機停止充電。

第2種情況，若充電樁達到了充電結束的條件，如操作人員結束刷卡，那么供電控制裝置將開關S1切換至12V狀態，并斷開K1、K2開關，充電結束。

4" "故障原因分析

當整車上電時，儀表信息顯示正常且車輛能正常行駛，說明儀表供電電源線路正常。而在進行慢充充電時，儀表無任何信息，這證明儀表未被喚醒，或儀表供電電源線路存在故障。

車載充電機內部的自勵喚醒電源模塊將高壓電轉換為慢充喚醒信號。由此可見，慢充喚醒信號與充電設備和零部件有直接的關系。

另外，如果車載充電機的12V低壓供電電源存在問題，也會導致車載充電機內部控制模塊無法工作，進而造成喚醒信號故障。在本次出現故障的車輛中，在充電時車載充電機電源燈點亮，故障指示燈熄滅，這證明車載充電機內部的自勵喚醒電源模塊和12V低壓供電電源正常。因此應重點檢查喚醒信號輸出線路[2]。

5" 故障的檢查與排除

5.1" 利用BDS診斷解析故障碼和數據流

將VCI診斷與OBD診斷口連接，選擇USB連接方式快速測試。

1）讀取到整車控制模塊故障碼——與CHG通信丟失，這表明整車控制器VCU與車載充電機CHG可能存在通信故障，記錄該信息。

2）清除故障碼后再次讀取故障碼，信息顯示與之前一致，同樣記錄該信息。

3）讀取整車控制器數據流，母線電壓都為0，母線電流也為0，這說明動力電池不能正常進行自檢。整車模式變量運行異常，且State狀態為12V，證明整車控制器未被喚醒。而母線實際電壓V1、V2、V3均可以監測，說明整車上電機制無故障。

4）讀取組合儀表數據流，慢充輸入信號無效，動力電池充放電電流為0，與故障現象一致。各個故障燈都未點亮，證明儀表未被喚醒。

5）讀取動力電池充電狀態監控數據流，此時動力電池有充電請求輸出，說明動力電池與車載充電機通信無故障。CC連接確認異常，說明故障可能出現在車載充電機與充電樁之間。CC連接狀態確認如圖3所示。

5.2" 交流充電樁充電線測試

對充電線進行檢查，具體如下：檢查充電線外觀是否有割破、生銹、破裂、潮濕等情況，結果顯示無異常;檢查充電線終端CC與PE導通情況，結果為導通;檢查充電線車端與充電樁端CP的導通情況，檢查結果為導通;檢查充電線車端CC與PE阻值，顯示為0.669kΩ，約等于680Ω。由于S3為車端充電槍中常閉的開關，所以測量得到的電阻為充電槍中RC的阻值680Ω（充電電纜額定容量為16A），該阻值符合標準;檢查充電線車端常閉開關S3是否有卡滯失效情況，經檢查，常閉開關S3卡滯異常（圖4），存在故障現象，需更換充電槍[3]。

5.3" 故障排除與檢驗

更換充電槍后進行整車上電操作，觀察儀表信息數據，未發現故障。接著執行慢充操作，儀表無任何信息，這說明充電系統還存在其他故障，需要繼續進行檢測。再次讀取動力電池充電狀態監控數據流，顯示CC連接確認正常，由此說明交流充電線車端常閉開關S3卡滯是導致無法慢充的原因之一。

5.4" 車載充電機低壓線束插件檢查

檢查車載充電機低壓線束插件的連接情況，檢查結果牢固;檢查車載充電機低壓線束插件針腳，檢查結果為不退針，處于正常狀態。

5.5" 車載充電機（CHG）慢充喚醒輸出電壓值測量

使用絕緣萬用表時，將負極與車身搭鐵相連，把免剝線測量儀（圖5）前端對準車載充電機CHG低壓插件15號端子所在的線束，后端與絕緣萬用表正極連接。在執行慢充操作時，使用絕緣萬用表電壓擋位進行測量，檢查結果為13.8V。這說明車載充電機可正常輸出慢充喚醒信號，車載充電機內部無故障。

5.6" 車載充電機（CHG）慢充喚醒信號傳輸線路檢查

檢測CHG/A15端子與整車控制模塊插頭VCU/V113端子的導通情況，如圖6所示，測試結果為斷路，需要進行修復;檢測CHG/A15端子與組合儀表ICM低壓插頭ICM/4號端子的導通情況，測試結果為導通，正常;檢測CHG/A15端子與數據采集終端（RMS）插頭RMS/A7端子的導通情況，測試結果為導通，正常。

5.7" 故障排除與檢驗

對車載充電機CHG/15號端子至VCU/V113端子間的線束進行修復。在執行整車上電后，儀表Ready燈點亮，儀表顯示信息正常。當執行慢充操作后，車載充電機電源和工作指示燈點亮，儀表充電界面及充電參數正常，故障完全解除。隨后恢復場地，交付車輛。

參考文獻：

[1] 楊玲玲，文艷玲，譚克誠. 淺析寶駿純電動汽車交流充電控制導引電路與控制原理[J]. 內燃機與配件，2022（3）：92-92.

[2] 劉勤中. 奔馳新能源充電接口控制原理及故障案例分析[J]. 汽車維修技師，2022（10）：24-32.

[3] 姜麗娟，張思楊，趙利，等. 新能源汽車故障診斷[M]. 北京：機械工業出版社，2018.