新能源汽車技術原理與維修（13）—新能源汽車充電系統原理與故障診斷

文：孫大慶

新能源汽車技術原理與維修（13）—新能源汽車充電系統原理與故障診斷

文：孫大慶

1.充電類型

純電動汽車在常規性充電中，一般可分為交流充電（即慢充）及直流充電（即快充）兩種方式。此外，還有快速換電、無線充電方式。其中，快速換電較之前者更體現了效率，更適合出租車類客運行業，3 min快換真正實現了快速高效的城市節奏，同時也預示著未來新能源汽車將很快迎來換電時代。下面對常規快充和慢充進行介紹。

（1）慢充系統

慢充系統使用220 V單相交流電作為供電電源，通過車載充電機，將交流電變換為高壓直流電給動力電池進行供電。同時車載充電機提供相應的保護功能，包括過壓、欠壓、過流和欠流等多種保護措施。當充電系統出現異常，保護裝置會及時切斷供電。慢充系統主要部件包括：供電設備（電纜保護盒、充電樁和充電線等）、慢充接口、車內高壓線束、高壓配電盒、車載充電機和動力電池等 。

（2）快充系統

快充系統一般使用交流380 V三相電源為直流快充樁供電，將高壓大電流通過母線直接給動力電池進行充電。快充系統主要部件包括：電源設備（快充樁）、快充接口、車內高壓線束、高壓配電盒和動力電池等。

2.結構原理

（1）慢充系統

交流慢充系統原理如圖1所示。車載充電機工作流程如下。

①交流供電。

②低壓喚醒整車控制系統。

③BMS檢測充電需求。

圖1 交流慢充系統原理圖

④BMS給車載充電機發送工作指令并閉合繼電器。

⑤車載充電機開始工作，進行充電。

⑥電池檢測充電完成后，給車載充電機發送停止指令。

⑦車載充電機停止工作。

⑧電池斷開繼電器。

DC/DC變換器工作流程如下。

①整車On擋上電或充電喚醒上電。

②動力電池完成高壓系統預充電流程。

③VCU發給DC/DC變換器使能信號。

④DC/DC變換器開始工作。

（2）快充系統

直流快充工作流程如圖2所示。

（3）充電系統中的高壓部件

①車載充電機（圖3）

車載充電機經高壓線纜連接至車輛的交流輸入端，輸出直流電給動力電池。相對于傳統工業電源，車載充電機具有效率高、體積小、耐受惡劣工作環境等特點。車載充電機工作過程中需要協調充電樁和BMS等部件。

圖3 車載充電機

②DC/DC變換器（圖4）

DC/DC變換器相當于傳統車的發電機，將動力電池的高壓電轉為低壓電給蓄電池及低壓系統供電。具有效率高、體積小及耐受惡劣工作環境等特點。

圖4 DC/DC變換器

3.充電系統的維護

（1）車載充電機日常維護

①檢查散熱風扇是否有異物。

②散熱筋上盡可能減少雜物，保證散熱時風道暢通。

③低壓連接器是否有松動，保證連接器可靠連接。

④檢查高壓連接器是否可靠連接。

⑤檢查外殼是否有明顯碰撞痕跡，對充電機內部模塊是否造成損壞。

（2）DC/DC變換器日常維護

①散熱筋上盡可能減少雜物，保證散熱時風道暢通。

②低壓連接器是否有松動，保證連接器可靠連接。

③檢查高壓連接器是否可靠連接。

④檢查外殼是否有明顯碰撞痕跡，對DC/DC變換器模塊是否造成損壞。

4.常見故障及處理

充電故障可分快充類故障及慢充類故障。

（1）快充故障

快充故障通常表現為充電樁無法充電，顯示車輛未連接，檢查方法如下。

①檢查快充口CC1端與PE端是否有1 000 Ω電阻。

②檢查快充口導電層是否脫落。

③檢查充電槍CC2與PE是否導通。

（2）車載充電機故障

車載充電機故障的表現及檢查方法如下。

①充電樁會顯示車輛未連接，應檢查車輛與充電樁兩端充電槍是否反接。

②動力電池繼電器未閉合，應檢查連接器是否正常連接，并檢查充電機輸出喚醒是否正常。

③電池繼電器正常閉合，但充電機無輸出電流，應檢查車端充電槍是否連接到位，檢查高壓熔絲是否熔斷，檢查高壓連接器及線纜是否正確連接。

④DC/DC未正常工作，應檢查連接器是否正常連接，檢查高壓熔絲是否熔斷，檢查使能信號是否輸入。

孫大慶，北京匯智慧眾汽車技術研究院研究員、培訓師、電氣工程師，從事電子電氣工作近二十年。曾服務于國家級電子電氣公司，為北京奧運、上海世博安保工作培訓過無線探測（電子檢測）。2014年加盟北京匯智慧眾汽車技術研究院，從事高壓防護研究、無線探測（電子檢測）、遠程控制技術研究、教學教具開發及培訓工作。