纯电动汽车慢充系统故障分析及维修

纯电动汽车慢充系统故障分析及维修

在国家政策的支持下，近年来中国新能源纯电动汽车的产量显著提高。随着纯电动汽车保有量快速增多，客观上要求汽车维修从业者必须加强学习，不断提升纯电动汽车故障诊断水平及其维修效率。本文以新能源纯电动汽车慢充系统故障作为具体案例，通过原理分析、故障检测及其排除过程，探索新能源汽车维修方法与途径。一、充电枪插出位置一辆新能源纯电动汽车北汽EV200（车架号码为：LNBS×××××××116818）行驶里程为3.6万km，仪表板显示电池电量剩余18%，使用充电桩对其进行补充充电，但是将充电枪插入车身左侧的慢充插口后，系统提示车载充电机与充电桩连接故障，于是拆下充电枪重新插入慢充插口，系统仍然提示连接故障，重复操作了几次，均存在同样的问题。二、车载充电机内部电纯电动汽车慢速充电系统通过慢充线束与220V家用交流插座或交流充电桩相连给电动汽车的动力电池组进行供电。慢速充电系统借助纯电动汽车上的车载充电机将交流电转化为直流电，以实现动力电池的电能补充，充满一次电所需时间较长。车载充电机内部可分为主电路、控制电路、线束及标准件三部分。线束及标准件的作用是用于主电路及控制电路的连接，固定元器件及电路板。控制电路的作用是控制金属氧化物半导体场效应晶体管、与BMS之间通信、监测充电机状态等。主电路的作用是将交流电转换为恒定电压的直流电并将其变换为合适的电压及电流供给动力电池从而实现慢速充电。要让慢速充电系统正常工作必须满足的条件是充电桩正常工作并提供稳定的220V交流电和车辆低压蓄电池电源正常提供12V电压；动力电池电芯温度为0℃～45℃；绝缘性能大于10MΩ；单体电池最高电压与最低电压差小于0.3V。三、慢充电系统的工作原则、工作过程、线束连接接口、插件和附件的定义1.充电控制模块如图1所示，当慢充充电枪插入慢充插口后，供电设备、供电接口、车辆接口以及电动汽车车载充电机之间形成一个完整的系统。这个系统在“开启充电”模式之前，先进行充电安全可行性判断。一是通过供电接口“CC”端子进行线路连接完好性判断，即由供电设备里面的供电控制装置提供5V的检测电压，如果连通供电控制装置、供电接口检测点CC、搭铁PE直至设备接地电路接通，那么检测点4的反馈电压是0V，此时供电设备至供电接口电路连接完好；相反，如果反馈电压是5V，则说明这段电路连接有故障。二是通过车辆接口“CC”端子进行线路连接性完好判断，即车辆控制装置提供5V的检测电压，如果连通车辆控制装置、车辆接口检测点CC、搭铁PE直至车身接地电路接通，那么检测点3反馈电压是0V，此时电动汽车车载充电机至车辆接口电路连接完好；相反，如果反馈电压是5V，则说明这段电路连接有故障。这个系统在“充电过程”模式之前，先进行充电控制判断。充电控制模块使S1接通端子PMW点，此时连通供电控制装置、PWM点、检测点1、供电接口“CP”端子、车辆接口“CP”端子、检测点2、电阻R3、车身接地之间的电路接通，检测点2接收到PWM信号。此时，车载控制装置接通车载充电机开关S2，此时连通供电控制装置、PWM点、检测点1、供电接口“CP”端子、车辆接口“CP”端子、检测点2、电阻R2、开关S2，车载充电机的电路接通，此时检测点1可以收到一个电位信号反馈，至此，充电控制判断完成。2.高压电源测试充电桩提供220V交流供电，通过充电线连接到车身左侧的慢充口HT7，如图2所示，经过车内充电线束及其低压插件T16b，如图3所示，传输到车载充电机，车载充电机将交流电整流成直流电并进行升压和稳压，同时进行电缆接触性导通检查并唤醒电源管理系统导通2个母线继电器，然后将高压直流电传输到高压控制盒进行高压配电，最后给动力电池进行充电。与此同时，动力电池将高压电输出到高压控制盒，经过DC/DC变换器将电流转换为低压直流电，给位于车辆前舱的低压蓄电池充电以保障车辆低压系统的用电稳定。3.充电机低压密封件图2所示为北汽EV200纯电动汽车车身左侧的慢充口HT7，位于车辆前舱的车载充电机低压插件T16b如图3所示。表1所列为慢充口HT7端子定义，表2为车载充电机低压插件T16b端脚定义。四、解码仪读取故障码的方法通过查阅该车型的维修资料，可以知道该车型并没有设置有关充电系统的故障监测电路，于是系统里面没有设置有关维修指引的故障码。因此，常见的电路故障首先使用解码仪读取故障码的方法是走不通的。根据慢速充电系统工作原理图（图1）以及北汽新能源EV200纯电动汽车车载充电机电路图（图4），对照实物零部件识别充电系统慢充口以及车载充电机低压插件连接插头，本人按照以下步骤进行车辆故障的检查与排除。1.线束电阻测量根据慢速充电系统工作原理图电路的走向，按照以下步骤对其线路进行排查。(1）测量CC-CP电压根据慢速充电系统工作原理图（图1），使用万用表电压挡测量慢充口HT7的“CC”与“CP”之间的电压值。其值应为蓄电池电压值，测量值为12.2V，测量结果正常。(2）测量连接诊断电阻R3阻值插入充电枪，拔下充电机线束连接器，测量“CC”与“PE”之间的电阻值。其正常值为220Ω，测量值为218Ω，测量结果正常。(3）测量车辆充电线束因为线束的每根电线均为普通电路导线，其正常阻值均应小于1Ω。使用万用表电阻挡测量“CC”与充电机5#端子之间的电阻值为0.12Ω；“CP”与充电机6#端子之间电阻值为0.11Ω；“L”与充电机1#端子之间电阻值为0.12Ω，“N”与充电机2#端子之间电阻值为0.13Ω；“E”与充电机3#端子之间电阻值为0.11Ω。测量结果均符合标准范围。2.充电参数测量通过检测确定了慢充口及其线路正常后，根据车载充电机电路图（图4）排查车载充电机的供电、唤醒线路。(1）测量车载充电机供电电压拔出车载充电机低压插件T16b，使用万用表电压挡测量车载充电机“A16”与车身搭铁之间的电压值。开启点火开关后其正常值为蓄电池电压，测量值为12.3V，测量结果正常。(2）将车辆连接充电桩，测量充电机唤醒信号使用万用表电压挡测量车载充电机“A15”与车身搭铁之间的电压值。连接充电桩充电时其正常值为蓄电池电压，测量值为12.3V，测量结果正常。使用万用表电压挡测量车载充电机“A11”与车身搭铁之间的电压值，连接充电桩充电后其正常值为0V，测量结果正常。(3）测量车载充电机通信线路拔出车载充电机低压插件T16b，使用万用表电压挡测量车载充电机“A9”与“A1”分别与车身搭铁之间的电压值，通信线路双绞线正常值为2.0～2.3V，测量值为2.2V，结果正常。使用万用表电压挡测量车载充电机“A9”与“A1”之间的电阻值，关闭点火开关后，“A9”与“A1”之间的电阻值约为60Ω，测量值为58.2Ω，结果正常。3.高压系统测量和故障排除进一步查阅维修手册中车载充电机电路，在排除了慢充口及其线路以及车载充电机的供电、唤醒线路之后，下一步应该排查高压输出线路。(1）高压系统下电拆下蓄电池负极，用电工胶布包裹裸露的金属以避免搭铁短路，然后切断设置在车内手套箱位置的高压保险。等待10min后，拆卸连接动力电池到高压控制盒之间的高压电缆，使用万用表测量高压电池的来电情况，测量结果显示为0.1V，高压系统成功下电。(2）拆下高压控制盒上盖动手拆卸之前，严格按照技术要求戴上绝缘手套，使用绝缘工具；拆卸时用力均匀、对角拆卸、轻拿轻放。(3）排查车载充电机连接动力电池高压正极（336VDC+）之间的线路拆下高压控制盒上盖后，使用万用表电阻挡检测车载充电机保险丝“HU01”电阻值。正常值为小于1Ω，测量值为∞，测量结果不正常。更换保险丝后，使用停车场充电桩对其进行充电，仪表板显示电池正在充电，充电状态正常，车载充电机与充电桩连接故障排除。原来是车载充电机连接动力电池高压正极（336VDC+）之间的线路因为该保险丝的烧断形成了断路，导致车载充电机无法给高压电池组充电并在仪表板显示车载充电机与充电桩连接故障。五、线束节点不严格新能源纯电