广义上,充电系统涵盖了从交流电网传输并转换至动力电池包的所有设备。在纯电动汽车中,动力电池包获取电能的方式有交流充电、直流充电及能量回收,其中前两者属于静态充电,而能量回收则为动态充电。静态充电时,仪表会显示充电指示信息,实现人机交互。一旦充电系统出现故障,纯电动汽车便无法正常使用,因此,充电指示信息成为判断充电系统是否故障的关键依据。比亚迪秦EV的充电指示信息中,充电指示灯占据重要地位。在正常充电过程中,该指示灯会点亮,表明车辆充电口已与充电枪连接。若出现故障,即使未插入充电枪,充电连接指示灯也会持续点亮。
以2019款比亚迪秦EV豪华型为例,我们探讨了几种可能导致组合仪表充电连接指示灯常亮的因素,包括组合仪表自身、电池管理器、车载充电器以及相关线路的故障。本文将聚焦于由相关线路故障所引发的充电连接指示灯持续点亮问题。
1. 充电控制原理简述
在纯电动汽车中,充电系统的控制原理至关重要。它涉及到多个组件的协同工作,以确保电能能够安全、高效地从交流电网传输并转换至动力电池包。这些组件包括充电枪、车载充电器、电池管理器以及相关的线路和控制器。当充电系统正常工作时,充电指示灯会点亮,表明车辆已成功连接到充电设施并开始充电。然而,一旦出现故障,如线路问题或控制器故障,充电指示灯可能会持续点亮,提示驾驶员充电系统存在问题。接下来,我们将深入探讨由相关线路故障所引发的充电连接指示灯持续点亮问题。
2.1 交流充电控制原理详解
交流充电的控制电路原理如图1所示,其状态可分为三种:未连接状态、半连接状态和完全连接状态。在未连接状态下,即未插入充电枪时,系统处于待机状态。当充电枪连接但机械锁止装置(S3)未闭合时,系统进入半连接状态,此时充电指示灯可能会闪烁,提示驾驶员充电枪已连接但尚未完全就绪。而当充电枪连接且机械锁止装置(S3)闭合时,系统则进入完全连接状态,充电指示灯会稳定点亮,表明车辆已成功连接到充电设施并开始充电。接下来,我们将进一步探讨各种状态下系统的具体工作和可能出现的故障情况。
在正确连接充电枪的过程中,后检测点3的电压会首先被RC+R4电路降低,随后又被RC电路进一步降低,从而车辆能够确认充电枪已成功连接。同时,检测点1的电压也会发生变化,它由12V经过电阻R3的降压作用;而当S1切换至PWM连接状态时,检测点1的波形幅值会被进一步拉低,同时检测点2的波形通过二极管进行整形。当车载充电器完成自检且无故障,电池组也处于可充电状态时,车辆控制装置会操控S2闭合,进一步降低检测点1和检测点2的电压幅值。在检测点1的幅值降低后,供电装置会控制接触器K1和K2闭合,从而启动充电过程。
3.2 直流充电控制原理
直流充电控制电路的原理如图2所示。在此电路中,所有电阻的标准阻值均为1000Ω。非车载充电机提供电压U1,其标准值为12.00V,而电压U2则由车辆自身提供,其具体值可由车辆厂家自行设定。
在直流充电过程中,当直流充电枪与车辆插座完成连接,检测点1的电压会经历从12.00V降至6.00V,最终稳定在4.00V,同时检测点2的电压变为U1/2。根据检测点1的电压变化,非车载充电机会相应地闭合K3、K4,从而导通低压辅助供电回路,为车辆控制装置提供必要的电力支持。接着,车辆控制装置会与非车载充电机进行数据交换,非车载充电机则进行绝缘检测,完成后断开K1、K2。一旦车辆控制装置闭合K5、K6,且非车载充电机确认动力电池电压无误,它将再次闭合K1、K2,使直流供电回路得以导通,从而启动充电流程。在整个充电过程中,车辆控制装置与非车载充电机通过S+、S-导线保持实时通信,确保在满足所有条件后能及时结束充电。
4. 充电连接指示灯的常亮故障研究
在比亚迪秦新能源汽车的交流和直流充电过程中,充电连接指示灯始终保持点亮状态。这一指示灯的点亮逻辑与新能源汽车的充电控制原理密切相关。通过深入分析新能源汽车的交流和直流充电控制原理,以及全新秦EV的电器原理图册,我们发现,在交流充电时,可能通过KB53(B)/1或KB53(B)/1信号引脚触发充电连接指示灯的点亮;而在直流充电时,则可能通过B53(A)/2或B53(A)/2信号引脚来实现这一功能。了解这些信息,有助于我们更深入地研究和解决充电连接指示灯的常亮故障问题。
2.1 电池管理器至组合仪表的充电连接指示灯控制研究
在断开BK45(A)/8—G01/26之间的导线后,我们尝试插上交流充电枪进行充电。此时,引脚BK45(A)/8的电压显示为4.50V,而引脚G01/26的电压则为0.00V。仪表上相应地显示了充电连接指示灯。正常情况下,未插充电枪时,导线BK45(A)/8至G01/26的电压维持在2.7V;而插上充电枪并开始充电后,该电压会上升至0.50V。经过多次测试和仔细观察,我们发现,当充电仪表指示灯熄灭时,导线BK45(A)/8至G01/26的电压为2.70V;而当充电仪表指示灯点亮时,该电压则降为0.50V。这表明,组合仪表通过降低导线BK45(A)/8至G01/26的电压来向电池管理器反馈充电连接指示灯的点亮状态。
此外,我们还发现比亚迪秦EV的动力CAN总线的终端电阻并不位于组合仪表内。当从动力CAN总线网络中移除组合仪表时,其他节点之间的通讯并不会受到影响。然而,在断开组合仪表的动力CANH和CANL导线后,即使正确连接交流充电枪进行充电,组合仪表也不会显示充电连接指示灯。这进一步证实了电池管理器是通过动力CAN总线将充电连接指示灯的点亮信息传输给组合仪表的。
2.2 车载充电器至电池管理器的充电连接指示灯控制研究
在正常充电状态下,我们使用示波器观察BK46/6引脚的电压变化,发现其从12.00V逐渐降至3.50V,此时仪表上充电连接指示灯亮起。当我们将BK46/6与BK45(B)/20之间的导线断开,并尝试插上交流充电枪进行充电时,发现BK46/6引脚的电压降为0V,而BK45(B)/20引脚的电压则升为10.00V,同时仪表上的充电连接指示灯熄灭。这一现象表明,在充电过程中,车载充电器通过操控BK46/6引脚的电压来降低电池管理器BK45(B)/20引脚的电压,从而点亮充电连接指示灯。为了进一步探究这一过程,我们通过可调电阻模拟BK46/6至BK45(B)/20之间导线的对地电压,实验结果显示,当该电压小于6.86V时,充电连接指示灯会被点亮。
2.3 交流充电口至车载充电器的充电连接指示灯控制研究
在断开KB53(B)/2至BK46/4之间的导线后,尝试插上交流充电枪进行充电,仪表并未显示充电连接指示灯,同时充电系统也无法进行充电。然而,当断开KB53(B)/1至BK46/5之间的导线后,再插上充电枪充电,仪表却显示了充电连接指示灯,但充电系统依然无法充电。这一现象表明,在交流充电口至车载充电器之间的路径中,存在一个触发充电连接指示灯点亮的信号,我们称之为CC信号。为了深入探究CC信号的作用机制,我们进行了相关测试,结果如表1所示。分析数据后发现,当CC信号的电压降低至2.30V时,充电连接指示灯便会点亮。此外,通过可调电阻模拟CC信号导线的对地电压变化,我们发现当该电压小于8.86V时,充电连接指示灯同样会点亮。
5.4 直流充电口至电池管理器
充电连接指示灯控制研究
通过深入研究直流充电控制电路、全新秦EV电器原理图以及实际测量数据分析,我们揭示了充电连接指示灯的控制机制。在直流充电过程中,B53(A)/2至BK45(A)/6的导线负责唤醒信号的传输,该信号通过12.00V电压唤醒BMS。而B53(A)/3至BK45(B)/15的导线则承载着CC2信号,其电压变化对充电连接指示灯的显示至关重要。
正常情况下,当直流充电枪插入后,引脚B53(A)/3的电压会从4.88V下降至2.36V,从而触发充电连接指示灯的点亮。若断开B53(A)/3至BK45(B)/15之间的导线,尽管动力CAN总线会有报文,但仪表不会显示充电连接指示灯,此时测量引脚B53(A)/3的电压为0V,而引脚BK45(B)/15的电压则维持在4.88V。另一方面,若断开B53(A)/2至BK45(A)/6之间的导线,动力CAN将无报文,仪表同样不显示充电连接指示灯,这表明电池管理器未被成功唤醒。
在激活电池管理器的情况下,通过在引脚B53(A)/2与车身搭铁之间虚接一个1000Ω电阻进行测试,我们发现充电连接指示灯能够成功点亮。此外,利用可调电阻模拟B53(A)/3至BK45(B)/15之间导线的对搭铁电压变化,我们发现当该电压低于2.45V且大于0.73V时,充电连接指示灯同样会点亮。这些研究结果为我们深入理解充电连接指示灯的控制机制提供了宝贵的洞察。
6.5 充电连接指示灯的控制原理
在交流充电过程中,一旦车载充电器检测到CC信号的电压达到2.30V,它就会通过导线BK46/6将BK45(B)/20的电压拉低至3.50V。电池管理器接收到这个信号后,会利用动力CAN总线将信息传输至组合仪表,从而点亮充电连接指示灯。
对于直流充电,当BMS通过BK45(B)/15接收到2.36V的电压时,同样会通过动力CAN总线向组合仪表传递信息,以点亮充电连接指示灯。此外,组合仪表还通过导线BK45(A)/8与G01/26的连接,向用户反馈充电连接指示灯的当前状态。
7 充电连接指示灯常亮
案例诊断
8.1 故障现象
(1)在解锁车辆后,未插入充电枪时,组合仪表上显示了充电连接指示灯。
(2)尝试启动车辆,踩下制动踏板并按下一键起动开关,车辆的高压电系统已上电,但仪表上的“OK”指示灯并未点亮。
(3)使用解码器读取电池管理系统的故障码,未发现任何故障码。然而,读取数据流时,发现“充电感应信号-交流”的值为“有”,而“充电感应信号-直流”的值为“无”(图4)。
(4)进一步检查车载充电器,读取其故障码,结果显示无任何故障码存在。同时,读取数据流后发现,“充电桩连接状态”显示为“正常”。
9.2 故障分析
在未连接充电枪的情况下,我们推测可能存在以下几种故障原因。
结合故障现象(1)和(2),电连接指示灯持续亮起的原因可能涉及:充电连接指示灯的控制线路出现问题;组合仪表自身发生故障;车载充电器在充配电总成中出现问题;或者是电池管理器发生故障。
针对故障现象(3),可能的故障原因包括:导线BK46/6至BK45(B)/20之间的故障;车载充电器自身的问题;以及导线KB53(B)/2至BK46/4的线路问题。
而对于故障现象(4),则可能仅与导线KB53(B)/2至BK46/4的故障有关。
10.3 故障检测
在故障分析的基础上,我们首先针对可能性最大的导线KB53(B)/2至BK46/4进行检测。在解锁车辆后,我们测量了交流充电口KB53(B)/2的电压,发现为4.45V,这显然是不正常的,可能存在虚接或短路的问题。
进一步测量KB53(B)/2引脚的波形,结果显示无波形输出,这意味着与导线KB53(B)/2至BK46/4相连的导线信号应该是恒定电压。通过分析,我们推测导线KB53(B)/2至BK46/4可能与充配电总成BK46插接器的3号、5号、6号和19号等引脚存在虚接或短接的情况。
为了进一步确认故障位置,我们在车辆下电并断开蓄电池负极后,分别测量了BK46/4引脚对BK46/3、BK46/5、BK46/6和BK46/19之间的电阻。结果显示BK46/4引脚与BK46/5引脚之间的电阻为0Ω,这表明存在短路问题。
根据交流充电控制电路的原理图,当BK46/4引脚与BK46/5引脚之间发生短路时,检测点3的12.00V电压会被电阻R3拉低至4.45V,这个电压值小于8.86V,从而触发了充电连接指示灯的点亮。
在进行了相应的修复措施后,我们再次解锁车辆,发现组合仪表上的充电连接指示灯已经消失,这表明故障已经被成功排除。
11.4 故障机理详解
在正常上电且未插入充电枪的情况下,BK46/4引脚的电压应维持在12.00V,而BK46/5引脚的电压则为0V。BK46/5引脚在控制器内部通过一个二极管和电阻R3与地相连。一旦发生短路,电阻R3会使BK46/4引脚的电压降至4.45V。车载充电器在接收到此信号后,会降低导线BK46/6至BK45(B)/20的电压至3.15V。随后,电池管理系统(BMS)通过CAN线发送指令,点亮充电连接指示灯。最终,组合仪表根据接收到的指令点亮充电连接指示灯。
12 结语
本文通过深入剖析交流充电和直流充电的控制原理,结合实际试验,详细探讨了充电过程中充电连接指示灯的点亮机制。同时,采用可调电阻模拟电压的方法,研究了触发指示灯点亮的导线电压范围。此外,还通过实际故障案例,阐述了基于控制原理的充电连接指示灯常亮故障的诊断策略。这些研究不仅为新能源汽车维修行业提供了宝贵的案例参考,也为高等职业院校汽车专业师生提供了有益的研究方法参考,从而在一定程度上推动了新能源汽车后市场的稳健发展。
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