5四模块案例4充电故障案例分析.docx

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5四模块案例4充电故障案例分析

四单元案例四电动汽车充电系统的故障案例分析

一、车型故障资料

一辆北汽新能源EV160电动出租车，行驶4万公里，在炎热季节生意比较好，空调系统也一直开着，因此电能消耗比较快，需要频繁充电。

在中午最热的时候充电，开始一切正常，可是在充电过程中发现久久不能充满，再查看中央仪表充电指示器，发现没在充电状态。

重新连接充电线束接头，情况依旧，即仪表显示电池没有充满，但继续充电再也充不进去电了，紧急将车开到修理厂，连接充电插头也是这种情况。

二、电动汽车充电系统简介

电动汽车充电系统包括慢充和快充两部分，组成主要有车载充电机、高压部件、充电接口和线束。

1.车载充电机

车载充电机（On-boardCharger）相对于传统工业电源，具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。

其功能是将220V交流电转换为动力电池所需的直流电，实现电池电量的补给。

下图是北汽新能源EV160电动汽车车载充电机外形图：

图EV160电动汽车车载充电机外形图

（1）车载充电机接口定义：

1）交流输入端接口定义2）直流输出端接口定义

A脚：

电源负极A脚：

电源负极

B脚：

电源正极B脚：

电源正极

1脚：

L（交流电源）

2脚：

N（交流电源）

3脚：

PE（车身搭铁）

4脚：

空

5脚：

CC（充电连接确认）

6脚：

CP（控制确认线）

3）低压控制端接口定义

1脚：

新能源CAN_L

2脚：

新能源CAN_GND

5脚：

互锁输出（到高压盒低压插件）

8脚：

GND

9脚：

新能源CAN_H

11脚：

CC信号输出

13脚：

互锁输入（到空调压缩机低压插件）

15脚：

12V+OUT

16脚：

12V+IN

（2）车载充电机电路连接图：

（3）车载充电机的工作流程：

车载充电机在工作过程中需要协调充电桩、BMS（电池管理系统）等部件来共同完成。

下表是车载充电机参数表：

项目

参数

输入电压

220V±15%AC

输出电压

240～410VDC

效率

满载大于90%

冷却方式

风冷

防护等级

IP66

车载充电机工作流程：

1）交流供电

2）低压唤醒整车控制系统

3）BMS检测充电需求

4）BMS给车载充电机发送工作指令并闭合继电器

5）车载充电机开始工作，进行充电

6）电池检测充电完成后，给车载充电机发送停止指令

7）车载充电机停止工作

8）电池断开继电器

2.高压部件

充电系统高压部件主要是DC/DC转换器和高压控制盒，DC/DC转换器（DCDCconverter）相当于传统汽车的发电机，其功能作用是将动力电池的高压直流电转换为整车低压12V直流电，给整车低压用电系统供电及给铅酸电池充电，下图是DC/DC转换器外观图：

（1）DC/DC转换器接口定义

可通过扫描以下二维码进一下了解DC/DC转换器的作用及端口定义：

（2）DC/DC转换器的工作参数：

DC/DC转换器具有效率高、体积小、耐受恶劣工作环境等特点。

下表是DC/DC转换器参数表：

项目

参数

输入电压

240～410VDC

输出电压

14VDC

效率

满载大于88%

冷却方式

风冷

防护等级

IP67

（3）DC/DC转换器工作流程：

1）整车ON档上电或充电唤醒上电

2）动力电池完成高压系统预充电流程

3）VCU发给DC/DC变换器使能信号

4）DC/DC变换器开始工作

通过扫描以下二维码，了解DC/DC转换器的工作原理：

3.充电接口

（1）慢充系统

慢充系统构成简图：

（2）快充系统

快充系统构成简图：

4.高压线束

各段高压线束介绍

（1）快充线束：

连接快充口到高压盒之间的线束。

接整车低压线束各脚定义：

1脚：

A-（低压辅助电源负极）

2脚：

A+（低压辅助电源正极）

3脚：

CC2（充电连接器确认）

4脚：

S+（充电通信CAN_H）

5脚：

S-（充电通信CAN_L）

1）车载快充接口定义

快充接口外形图

快充接口定义

DC-：

直流电源负

DC+：

直流电源正

PE：

车身地（搭铁）

A-：

低压辅助电源负极

A+：

低压辅助电源正极

CC1：

充电连接确认

CC2：

充电连接确认

S+：

充电通信CAN_H

S-：

充电通信CAN_L

2）非车载充电座

下图是非车载充电座电路图：

（2）慢充线束：

连接慢充口到车载充电机之间的线束。

1）接车载充电机接口定义：

1脚：

L（交流电源）

2脚：

N（交流电源）

3脚：

PE（车身地（搭铁））

4脚：

空

5脚：

CC（充电连接确认）

6脚：

CP（控制确认线）

2）慢充口接口定义

下图是慢充口外形图：

CP：

控制确认线

CC：

充电连接确认

N：

（交流电源）

L：

（交流电源）

PE：

车身地（搭铁）

通过扫描以下二维码，查看新能源汽车电池充电电路原理：

通过扫描以下二维码，了解预充满回路电路示意图：

三、电动汽车充电系统故障成因分析

除去电池老化原因，电动汽车显示电量不满，但又不能充电主要有两种情况：

一种是物理连接完成，已启动充电，但不能给汽车充电。

二是充电中途停止充电。

根据上述情况，进一步分析以上情况发生的原因和解决办法：

（1）故障状态一

物理连接完成，已启动充电，但不能给汽车充电：

可能的原因

解决方案

1.动力电池已充满了

动力电池已充满时，充电会自动停止。

2.动力电池温度低于-20℃或是高于65℃

在充电前允许动力电池加热或冷却，将车辆置于温度适宜的环境内，待温度正常后再充电。

3.充电电源不正常

确认电源是否已过载保护；选择使用专用的充电电源：

220V50Hz，10A标准单相两极带接地插座进行充电。

4.交流充电连接装置没有正确连接

确认交流充电设备的开关已弹起，注意七芯转七芯电缆的充电设备插头长短不同，连接位置不同。

5.车辆或交流充电连接装置有故障

确定组合仪表上有动力系统故障灯点亮，或是有充电系统故障提示语，此时应停止充电，及时与电动汽车授权的服务站联系。

6.充电桩或车辆显示有故障

确定组合仪表上有动力系统故障灯点亮，或是有充电系统故障提示语，或是充电桩显示有故障，此时应停止充电，及时与电动汽车授权服务站联系。

（2）故障状态二

充电中途停止充电：

可能的原因

解决方案

1.电源断电

电源恢复后，充电会自动重新开始充电

2.充电电缆没有连接完好

确认充电连接装置电缆没有虚接

3.充电连接装置开关被按下

充电连接装置开关被按下则停止充电，需重新连接充电连接装置，启动充电

4.动力电池温度过高

组合仪表显示动力电池温度过高报警指示灯点亮，充电会自动停止，待电池冷却后再充电

5.车辆或充电桩发生故障

确认充电桩或车辆有故障提示，及时与电动汽车授权的服务站联系。

四、进一步诊断分析

动力电池在低于-20℃或是高于65℃温度下，是补充不进电量的。

这是由锂离子电池的特性所决定的：

锂离子电池的工作原理就是指其充放电原理：

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子脱出，脱出的锂离子经过电解液运动到负极。

而作为负极的碳呈层状结构，它有很多细小的微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量就越高。

但是当温度升高超过65℃时，作为负极的碳层状结构受热膨胀，使微孔挤压封闭，到达负极的锂离子就无法再嵌入到碳层的微孔中，因此就充不进电了。

根据上述分析，结合故障发生时正值炎热夏季，地表温度都超过60℃。

另一方面，锂离子电池在放点的时候产生热量较少，充电时由于锂离子运动加快，相互摩擦产生热量使电池温度升高，更加剧了故障的严重性。

五、故障排除

通过上述分析，用举升机将车辆举升离开地面，在车底电池和充电口各放置一台工业排风机，使用强风为电池降温。

大约40分钟以后，用手摸动力电池外壳感觉不太热了，再连接充电线束，就可以给电池充电了。

充电过程中继续使用风扇给电池降温，直至电池充满。

六、复习思考题

（一）简答题

1、请简述车载充电机的工作流程？

2、对于电动汽车充电中途停止充电的故障可能的原因有哪些？

（二）单选题

1、DC/DC转换器的输出电压应为（）。

A.5VB.10VC.14VD.24V（）。

2、DC/DC转换器相当于传统汽车的（）。

A.发动机B.发电机C.变速器D.转向机

（三）多选题

1、电动汽车的动力电池在（）温度下，是补充不进电量的。

A.低于0℃B.低于-20℃C.高于105℃D.高于65℃

（四）判断题

1、电动汽车充电电源应为220V50Hz，16A标准单相两极带接地插座。

（）

2、动力电池温度过高时，组合仪表显示动力电池温度过高报警指示灯点亮，充电会自动停止，待电池冷却后再充电。

（）