电动汽车慢充系统的全面解析与故障排除方法

新能源汽车慢充系统,即通过较低电流为车辆充电的系统,与快充相比,其充电过程更为平稳,对电池的损害也相对较小,因此成为日常充电的优选。该系统涵盖了充电桩、充电接口以及车载充电机等核心部件,其维护与检修工作涵盖了电路检测、接口保养等多个关键环节。

慢充充电系统的构成

新能源汽车的慢充充电系统,涵盖了慢充充电口、高压线束、车载充电机、高压配电模块、动力电池以及低压控制线束等多个核心部件。其充电流程通常涉及家用电源插头或交流充电桩与交流充电口的连接,随后,车载充电机会将220V的交流电高效转换为高压直流电,进而为动力电池进行安全、平稳的充电。

典型纯电动汽车的慢充系统

吉利帝豪EV450车型

在交流充电模式下,吉利帝豪EV450的车载充电机会首先检测交流充电接口的CC和CP信号,并唤醒电池管理系统(BMS)。一旦BMS被唤醒,它会发送指令给车载充电机开始充电,同时闭合主继电器,从而启动动力电池的充电过程。预计充满电需要大约13至14小时。
比亚迪E5慢充系统详解
比亚迪E5的慢充系统涵盖了交流充电口总成、充配电总成以及动力电池组等多个关键部件。这些组件协同工作,为车辆提供稳定且高效的充电解决方案。

慢充系统的工作原理

交流充电桩的工作原理

交流充电桩系统由多个关键组件构成,包括输入保护断路器、交流智能电能表、交流控制接触器和充电接口等。其核心功能是将输入端的电压平稳传输至输出端,为电动汽车提供稳定的充电电源。同时,系统还配备了急停按钮、运行状态指示灯等控制元件,以及充电桩智能控制器和人机交互设备,以实现对输入电压的精准控制和安全保护。这些组件协同工作,确保了交流充电桩的可靠性和安全性。
交流充电口的连接顺序

在交流充电过程中,插头的连接顺序至关重要。首先,PE(保护地线)会最先连接,为整个充电系统提供一个稳定的地平台,确保安全性。随后,CC(充电连接确认)和CP(控制引导)会最后连接,这一步骤类似于高压互锁的确认功能,用于确保充电系统的正常工作。而在拔出插头时,顺序则恰好相反,以确保充电过程的平稳和安全。

慢充系统控制原理及流程

比亚迪E5的慢充充电流程涵盖了多个关键步骤,包括半连接状态、双方确认连接、车辆充电准备、车辆准备就绪、供电设备准备就绪、确认充电功率、实际充电过程以及停止充电。在这一系列流程中,多个部件协同工作,确保充电的顺利进行,包括供电控制装置、车载充电机、VTOG、高压配电箱、动力电池包以及电池管理器等。
半连接状态详解:在慢充过程中,交流充电桩与车辆慢充充电口通过充电线缆实现物理连接。一旦交流充电枪的手柄按钮被按下,S3接触器会断开,从而允许交流充电桩的低压辅助电源向检测点1和检测点2提供电源。这些电源经过VTOG的处理后,会检测电阻R3和R4是否接地,同时,通过车辆充电口与交流充电桩充电枪之间的CC/CP/PE通讯,系统会进一步检测连接的完好性。
双方连接确认:在松开交流充电枪的手柄按钮后,S3接触器会闭合,此时PE检测电路将跳过R4电阻,确保检测信号的完整性,从而完成检测过程。一旦连接检测通过,车辆便进入充电准备状态。在此阶段,双路电源将向高压配电箱、VTOG以及BMS提供所需的电力。同时,车辆控制单元会发出指令,控制高压配电箱中的正、负极接触器以及预充接触器进行闭合操作。
车辆已准备就绪,进入充电准备状态。此时,车载充电机被VTOG唤醒,等待接收充电指令。
供电设备已经准备就绪,随时可以开始供电。交流充电桩在检测到车辆已进入充电准备状态后,会闭合K1和K2继电器,从而启动向车载充电机的供电过程。
在启动供电过程后,需要进一步确认充电功率。这一步骤涉及对比供电设备的供电能力、检测点3的额定容量以及车载充电机的输入电流,以准确确定充电功率。
在确认了充电功率之后,电池管理器会发出指令,使充电接触器吸合,从而启动为动力电池组供电的过程。同时,检测点2将持续监控电池电压,以确保车载充电机在充电时的电压和电流保持稳定。
在充电过程中,电池管理器持续监控动力电池包的充电电流。一旦检测到电流降至1A,电池管理器会发出指令,控制各接触器进行分离。同时,S2开关断开,检测电1捕捉到停止充电的信号,从而供电设备会停止供电。随后,KK2也分离,充电过程彻底停止。在拔出充电枪后,整个充电流程宣告结束。

充配电总成的更换

以比亚迪E5为例,我们来详细了解一下其充配电总成的更换步骤。整个过程涵盖了拆卸与安装两大环节,具体操作步骤如下:

步骤1:断开维修开关
首先,确保车辆已经熄火并退至OFF档。接着,需要拆下副仪表台,并断开动力电池的维修开关。

步骤2:拆卸外部接口
在拆卸过程中,需要使用水管钳来依次拆下进水管、出水管以及排气管。
2)接下来,手工进行低压线束接插件、空调PTC接插件、空调压缩机接插件以及交流充电输入接插件的拆卸工作。
3)接着,利用13号套筒工具,进行低压正极线以及两条搭铁线的拆卸操作。
步骤3 拆下充配电总成的小盖
使用专用工具,逐个拆下小盖内的10个五花螺栓。
步骤4 拆卸充配电总成内部线
在拆开充配电总成小盖并确认直流母线电压为0V后,使用10号套筒工具,逐个拆卸电控甩线、直流母线(连接电池)以及直流充电线束,共计12个M6螺栓。
步骤5 拆卸充配电总成小盖
使用专用工具,逐个拆卸充配电总成小盖上的10个五花螺栓。

步骤6 拆卸充配电总成安装脚
用13号套筒工具,拆卸充配电总成安装脚的4个M10螺栓。

步骤7 装配说明
取出故障的充配电总成,并替换为一个新的。按照拆卸的相反顺序,使用相同的工具,将新的充电总成装配到位。

慢充系统的充电条件

为了确保慢充系统能够正常充电,必须满足以下条件:
CC信号有效。这包括充电线连接确认信号正常,慢充口PE端子与接地之间的电阻小于5Ω,以及充电枪内的RC电阻值与S3开关状态正常(如图1所示)。

慢充系统的充电条件

为了确保慢充系统能够顺畅地完成充电,以下条件必须得到满足:

CC信号有效性:这涵盖了充电线连接确认信号的正常性,慢充口PE端子与接地之间的电阻值需小于5Ω,以及充电枪内RC电阻值与S3开关状态的正确性(如图1所示)。

CP控制导引信号有效性:确保CP信号正常,线路无短路或断路现象,例如充电插头与插座之间无接触不良,家用随车充电枪或交流充电桩内部的CP监测线路以及车辆控制装置监测CP信号的线路均需正常。

车辆高压系统正常上电:即车辆OK或READY灯能够正常显示,无互锁故障、漏电或绝缘故障、高压继电器故障等问题。

高压配电箱内部继电器及其控制线路正常:充电正极继电器、充电负极继电器及其控制线路必须工作正常。

车辆充电接口L、N接口良好接触:确保充电过程中L、N接口能够稳定接触,无松动或接触不良现象。

插头与插座插合处温度正常:温度传感器数值需在正常范围内,以确保充电过程中无过热现象。

车辆控制装置正常:监测CC和CP信号的车辆控制装置,如整车控制器、辅助控制模块等,必须工作正常,否则慢充系统将无法正常工作。

唤醒信号及其线路正常:车辆控制装置与电池管理器之间的唤醒信号传输必须畅通无阻。

整车控制器、车载充电机、电池管理器通讯正常:确保三者之间的数据通讯无误,以保证慢充系统的稳定运行。

慢充系统常见故障检修

纯电动汽车在使用家用随车充电连接器进行交流充电时,若出现充电口指示灯无法点亮、组合仪表上的充电连接指示灯和充电状态指示灯均不点亮的情况,则表明慢充系统可能存在故障。为了有效解决这些故障,我们需要深入了解慢充系统的充电条件以及相应的故障检修流程。

常见的慢充系统故障症状包括车载充电机通讯故障、充电连接确认信号故障、CP信号故障等。而从新能源汽车售后服务店的调研数据来看,车载充电机内部故障、交流充电熔断器烧断、交流充电口接触电阻过大以及充电桩内部故障等是导致慢充系统故障的常见原因。
慢充系统的检修步骤如下:

仪器诊断:首先,使用专业的诊断仪器对全车的控制单元进行快速扫描。这一步骤旨在确认是否有与充电系统相关的故障代码,同时确保电池管理器、电机控制器、车载充电机以及整车控制器等关键控制单元能够正常通讯,且无相关故障代码。

基本检查:在检修过程中,需要仔细检查慢速充电口以及充电枪的电气端子,确保它们没有明显的烧蚀或损坏。此外,还需要确认充电枪或充电桩对于其他新能源车辆能够正常充电,从而排除设备本身的问题。

信号确认:在连接好充电枪后,维修技师应观察组合仪表上的充电连接指示灯是否能正常显示。或者,他们可以使用诊断仪器读取充电系统的数据流,确认“充电枪连接检测”是否显示为“已连接”。以吉利EV450为例,读取OBC(车载充电机)系统的数据流时,应重点分析“充电枪连接检测”“引导电路电压”以及“引导电路占空比”等关键数据流。
图3展示了吉利EV450车载充电机的数据流情况。当仪表上的充电连接指示灯不亮,或者数据流显示“未连接”时,这通常意味着CC信号存在问题。可能的原因包括:充电枪的RC电阻出现故障、充电枪的S3开关出现问题、充电口的PE接地电阻值过大、CC信号线断路或对地短路,以及监测CC信号线的控制单元内部损坏等。

为了进一步诊断问题,我们可以使用万用表来测量充电枪上的CC端子与PE端子的电阻值。在测量时,应确保车辆接口已完全连接,且不要压下充电枪的解除锁止按钮。所测得的电阻值应与表1中的标准数值相符合。如果实际阻值与标准不符,那么很可能充电枪本身存在故障。
表1 交流充电枪CC与PE之间的电阻值(RC电阻)

电动汽车慢充系统的全面解析与故障排除方法-有驾

这个表格提供了交流充电枪CC与PE端子之间电阻值的参考范围。在正常情况下,所测得的电阻值应低于300Ω;而如果电阻值超过300Ω,则可能表示存在异常情况,需要进一步检查和诊断。
图4 交流充电口CC与PE的电压值测量

在检查交流充电枪时,首先应确保解除锁止按钮无卡滞,并能正常复位。接着,使用数字式万用表测量车辆交流充电口CC与PE之间的电压。不同车型的电压值可能有所不同,例如,吉利EV300的电压约为5V,东南DX3电动汽车的电压范围为9~3V。此外,广汽合创007在休眠时的电压为66V,唤醒后的电压为26V。大众ID.4的CC与PE电压值为6V。若测得的电压值与标准不符,可能需要进行进一步的检查。

在测量过程中,还需关注交流充电线束插件端子是否有烧蚀或虚接现象。同时,应测量充电口CC端子与车辆控制装置端子之间的电阻,以及CP端子与监测CP控制导引信号的车辆控制装置插件端子之间的电阻,确保这些电阻值均小于5Ω。
图5 交流充电口及针脚定义
在新能源汽车的交流充电过程中,不同车型的车辆控制装置可能有所不同,例如,有的车型可能使用车载充电机(OBC),而另一些则可能采用整车控制器(VCU)或其他充电辅助控制单元。因此,在排查问题时,需要查阅相应的维修手册和电路图,以确定具体的监测设备。

例如,如果整车控制器(VCU)负责监测CC和CP信号,那么必须检查VCU与车载充电机之间的唤醒信号线是否完好,以及VCU是否发出了相应的唤醒信号。在实际维修中,由于整车控制器故障导致车辆无法交流充电的情况并不罕见。

此外,吉利EV300电动汽车则是由其辅助控制模块来监测CC和CP信号。在确保所有相关部件和线路都正常的情况下,如果问题仍然存在,那么可能需要考虑更换车载充电机。同时,也要注意检查动力电子单元(PEU)或车载充电机内部的熔断器,以确保其完好无损。

对于那些配备了“四合一”控制器的车型,还需要特别检查其中的交流充电继电器及其相关控制线路是否出现断路或短路的情况。

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