新能源汽車(chē)慢充充電故障及維修技術(shù)研究

徐曉東

(重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司，重慶 400023)

0 引言

隨著環(huán)境與能源壓力越來(lái)越大，新能源汽車(chē)發(fā)展迅速，慢充充電次數(shù)也日益增加，充電次數(shù)增加的同時(shí)也帶來(lái)了諸多充電問(wèn)題。慢充充電系統(tǒng)通常由充電樁、慢充插座、慢充線束、車(chē)載充電機(jī)、動(dòng)力電池、整車(chē)控制器等組成。由于慢充充電是多部件共同工作的過(guò)程，每個(gè)部件的故障問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致充電失敗。因此慢充充電故障的排查按照部件可以分為充電樁故障、慢充插座故障、慢充線束故障、系統(tǒng)部件故障。

1 充電樁故障

1.1 電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定

日常生活中，一些用戶在用電高峰期對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，該時(shí)間段電網(wǎng)電壓處于不穩(wěn)定狀態(tài)，整車(chē)控制器能快速分辨出電壓的波動(dòng)性，當(dāng)充電機(jī)端輸入電壓超過(guò)185～265 V時(shí)，整車(chē)控制器會(huì)進(jìn)入充電保護(hù)模式，導(dǎo)致充電中斷[1]。

1.2 充電槍磨損故障

隨著純電動(dòng)汽車(chē)的保有量日益增長(zhǎng)，純電動(dòng)汽車(chē)慢充充電次數(shù)增加，慢充充電樁的頻繁使用導(dǎo)致充電槍自然磨損嚴(yán)重，可能會(huì)引發(fā)充電槍與充電口接觸不良，導(dǎo)致充電失敗[2]。可以更換不同的充電樁進(jìn)行充電測(cè)試。

1.3 充電樁內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)故障

慢充充電需要檢測(cè)充電樁內(nèi)部的充電連接CC信號(hào)與充電控制CP信號(hào)[3]。若充電樁內(nèi)部檢測(cè)信號(hào)電路發(fā)生短路或者斷路都會(huì)亮故障燈，導(dǎo)致整車(chē)無(wú)法確定充電樁狀態(tài)進(jìn)而導(dǎo)致充電失敗[4]。該情況發(fā)生概率較小，通常充電樁服務(wù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)發(fā)生該情況，遇到該情況可以更換同品牌充電樁進(jìn)行充電驗(yàn)證。

1.4 充電樁與整車(chē)充電協(xié)議不匹配

純電動(dòng)汽車(chē)更新?lián)Q代快，生產(chǎn)充電樁的廠家日益增多，質(zhì)量也參差不齊，某些小型的充電樁廠家生產(chǎn)一致性較差或者車(chē)企更新軟件較快都會(huì)導(dǎo)致充電樁與整車(chē)充電協(xié)議不匹配，可能會(huì)出現(xiàn)充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者充電中斷的現(xiàn)象。遇到該情況通常更換同品牌不同充電樁進(jìn)行充電測(cè)試，若其他樁充電正常，說(shuō)明充電樁有問(wèn)題；若其他樁也出現(xiàn)充電失敗現(xiàn)象，則說(shuō)明車(chē)輛軟件存在問(wèn)題。

2 慢充插座故障

2.1 慢充插座破裂故障

慢充充電時(shí)對(duì)整車(chē)防水密封性有要求，通常插座表面有一個(gè)端蓋，防止真正的充電接口受潮和弄臟[5]。端蓋表面失效模式分為兩種：端蓋表面破裂或者丟失故障、端蓋裝配故障。端蓋表面裝配故障通常是塑膠鏈條日常磨損及充電槍碰撞端蓋導(dǎo)致的；端蓋裝配故障是由于充電接口通常由塑料制造，螺栓固定，若螺栓緊固力矩較大，可能會(huì)導(dǎo)致充電接口破裂。雨天充電場(chǎng)景時(shí)可能導(dǎo)致充電口進(jìn)水引發(fā)充電失敗或者充電中斷。

2.2 慢充插座溫度傳感器故障

慢充充電時(shí)，充電系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)慢充插座溫度傳感器信號(hào)進(jìn)行自檢，若溫度信號(hào)出現(xiàn)異常，出于對(duì)充電系統(tǒng)保護(hù)的原因而禁止充電[6]。通常溫度傳感器異常時(shí)，診斷儀會(huì)顯示“充電插座溫度無(wú)效、OBC充電過(guò)程中充電槍插座溫度過(guò)高或者過(guò)低”故障。此時(shí)需要用萬(wàn)用表檢測(cè)插座溫度傳感器電阻值，若電阻值顯示為0 Ω，說(shuō)明溫度傳感器內(nèi)部短路；其次，還需要檢測(cè)插座至充電系統(tǒng)的溫度傳感器信號(hào)線通斷。若維修站或者4S店有備用的交流慢充線束總成，可以將交流慢充線束總成直接連接到機(jī)艙內(nèi)的充電系統(tǒng)，一端連接慢充充電樁進(jìn)行ABA測(cè)試。通常該類(lèi)故障的維修方法是更換交流慢充插座線束總成。

2.3 慢充插座鎖止機(jī)構(gòu)故障

根據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，慢充充電時(shí)電流大于16 A，充電時(shí)必須有鎖止機(jī)構(gòu)保護(hù)。慢充的鎖止機(jī)構(gòu)通常布置在慢充插座上。慢充插座鎖止機(jī)構(gòu)通常由鎖桿、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、繼電器組成。鎖止機(jī)構(gòu)故障通常有3種：鎖桿故障、驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障、繼電器故障。鎖桿故障通常因鎖止齒輪裝配錯(cuò)位導(dǎo)致鎖桿伸出長(zhǎng)度不夠，不能將鎖止機(jī)構(gòu)的彈片壓到底，整車(chē)控制器檢測(cè)不到彈片的電壓信號(hào)。若鎖止機(jī)構(gòu)與充電槍接插不良，可能會(huì)導(dǎo)致整車(chē)控制器一直發(fā)送解鎖、鎖止信號(hào)，在反復(fù)的電流沖擊下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可能會(huì)發(fā)生故障。繼電器故障通常有兩種表現(xiàn)形式，繼電器粘連故障和繼電器裝配故障。若繼電器粘連，整車(chē)控制器接收不到鎖止機(jī)構(gòu)信號(hào)導(dǎo)致充電失敗；若繼電器裝配螺栓未擰緊，在行駛抖動(dòng)惡劣的工況下，繼電器裝配螺栓會(huì)松動(dòng)，整車(chē)控制器采集的信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致充電時(shí)無(wú)法正常識(shí)別鎖止和解鎖信號(hào)，表現(xiàn)為充電失敗。驅(qū)動(dòng)電機(jī)及繼電器粘連故障的維修方法通常是更換整根慢充線束總成。鎖桿齒輪錯(cuò)位故障及繼電器裝配故障維修通常是維修員重新裝配即可。

2.4 慢充插座針腳燒蝕故障

慢充插座針腳燒蝕是慢充充電常見(jiàn)故障之一，該故障的根本原因是雨天充電場(chǎng)景，充電槍端進(jìn)水或者生銹腐蝕等原因?qū)е鲁潆娺^(guò)程中產(chǎn)生電弧對(duì)針腳附近的塑膠進(jìn)行了燒蝕。由于燒蝕為不可恢復(fù)情況，維修方式通常是更換慢充插座線束總成。

3 慢充線束故障

3.1 高壓線束

慢充線束分為高壓線束和低壓線束。高壓線束主要有3類(lèi)故障：接插不良故障、高壓線束膠套破損故障、密封圈翻邊故障。接插不良故障的排查：打開(kāi)機(jī)艙檢查充電機(jī)與慢充線束接插件端是否存在接插不良，通過(guò)舉升機(jī)將車(chē)輛舉起來(lái)檢查動(dòng)力電池與充電機(jī)的高壓連接線束接插部位是否存在接插不良，若兩處用手輕輕回拉都能拉出說(shuō)明接插件接插不良。檢查高壓接插件連接處是否存在燒蝕現(xiàn)象，由于高壓線束電壓較高，若接插不良可能會(huì)導(dǎo)致火花電弧引起燒蝕現(xiàn)象。高壓線束密封圈故障。為了防止雨天場(chǎng)景行駛時(shí)電池包進(jìn)水，電池包與充電機(jī)的高壓線束連接部分有密封圈，通常密封圈裝配在線束端[7]。若密封圈出現(xiàn)翻邊或者自然磨損等原因，可能會(huì)導(dǎo)致雨天行駛時(shí)高壓線束或者動(dòng)力電池進(jìn)水，導(dǎo)致充電時(shí)報(bào)絕緣故障而導(dǎo)致充電失敗；維修方式為定期檢測(cè)密封圈形狀及翻邊情況。高壓線束膠套具有耐磨、防水、密封、耐寒、耐熱等作用，線束膠套破損會(huì)導(dǎo)致線束短路，充電會(huì)引發(fā)起火事故[8]。維修員需要定期檢測(cè)線束膠套的外觀情況。

3.2 低壓線束

慢充充電時(shí)，需要對(duì)各種充電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)。比如，充電槍連接信號(hào)CC、充電機(jī)喚醒信號(hào)CP、各控制器喚醒信號(hào)及電源電壓、溫度信號(hào)、CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)等。各種信號(hào)都是通過(guò)低壓線束傳遞，因此需要對(duì)低壓線束進(jìn)行排查。低壓線束的檢查需要檢查低壓線束公端退針、外針及母端的擴(kuò)孔現(xiàn)象；排查接插件接插是否良好、線束的導(dǎo)通性、線束的電阻值應(yīng)小于0.5 Ω等。低壓線束排查順序依次為：慢充插座至充電機(jī)、充電機(jī)至整車(chē)控制器、整車(chē)控制器至動(dòng)力電池。

4 系統(tǒng)部件

4.1 充電機(jī)故障

慢充充電過(guò)程是一個(gè)多部件耦合運(yùn)作的過(guò)程，涉及到充電機(jī)、整車(chē)控制器、動(dòng)力電池等部件，各部件端的故障也會(huì)導(dǎo)致充電失敗或者充電中斷故障。充電機(jī)正常工作時(shí)伴隨著散熱風(fēng)扇聲，用戶可以通過(guò)散熱風(fēng)扇聲判斷充電機(jī)故障[9]。充電機(jī)內(nèi)部含有保險(xiǎn)絲保護(hù)，維修員可以拆蓋查看保險(xiǎn)絲是否燒蝕或損壞，若損壞需要更換保險(xiǎn)絲。若上述無(wú)法檢查出故障，維修員可以在充電狀態(tài)下，連接診斷儀進(jìn)入各部件狀態(tài)監(jiān)控界面，對(duì)各部件的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到故障點(diǎn)[10]。由于充電機(jī)內(nèi)部電路復(fù)雜，充電機(jī)其他硬件故障需要直接更換整個(gè)充電機(jī)維修。

4.2 控制器故障

新能源汽車(chē)充電過(guò)程涉及到電池管理控制器和整車(chē)控制器，由于新能源汽車(chē)軟件更新升級(jí)快，部分車(chē)輛可能存在兩個(gè)控制器的軟件版本匹配不一致現(xiàn)象，該情況會(huì)導(dǎo)致充電失敗。遇到該類(lèi)軟件問(wèn)題需要更新為最新版軟件。若遇到動(dòng)力電池單體電池壓差問(wèn)題導(dǎo)致的充電問(wèn)題，直接更換單體電池對(duì)應(yīng)的電池模組。兩個(gè)控制器硬件故障的維修方式是ABA驗(yàn)證后直接更換。

5 結(jié)語(yǔ)

新能源汽車(chē)的使用越來(lái)越頻繁，慢充充電系統(tǒng)是其必不可少的一部分。慢充充電故障會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛的正常使用，導(dǎo)致用戶抱怨。本文作者從充電涉及的部件方向介紹了慢充充電故障類(lèi)型及檢查維修方法，旨在給相關(guān)技術(shù)人員提供一些參考，為新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、高效的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。