電動汽車充電樁常見故障及其診斷研究

鐘尚染，葉強，楊遷

（浙江圖盛輸變電工程有限公司溫州科技分公司，浙江 溫州 325000）

隨著電動汽車產業的發展，與之相配套的相關基礎建設與設備也逐漸發展起來，充電樁是電動汽車常見的重要充電設施，也是電動汽車產業鏈的重要組成部分，充電樁正常無故障工作是保證電動汽車正常行駛的重要條件，一旦出現故障將直接導致電動汽車無法進行有效的能量補給，為此，本文研究和探討了電動汽車充電樁常見的故障及其診斷檢測技術，希望有助于電動汽車充電樁常見故障的快速發現、識別、診斷檢測及排除，從而更好的促進電動汽車相關產業的發展。

1 電動汽車充電樁、分類及其工作機制

1.1 電動汽車充電樁

作為給電動汽車充電的重要裝置，充電樁的輸入端與電網直接相連，通過輸出端的充電插頭連接到需要充電的電動汽車，為了便于人為操作，充電樁目前一般都提供了可以人機交互的友好操作界面，使用者持有特定的充電卡獲取充電權限，然后在輸入端設置相應的充電參數，諸如方式、時間、費用等數據，相應地這些參數數據可以在充電樁的顯示模塊端輸出供使用者參考。

1.2 電動汽車充電樁分類及其工作機制

根據電動汽車充電方式的不同，目前電動汽車充電樁可以分為交流和直流等兩類充電樁，交流充電樁又稱為“慢充”，因為其功率一般在8千瓦以內，輸出的電流較小，充電的速度比較慢，交流充電樁一般作為單相220伏的交流電源存在，電動汽車使用交流充電樁充電時，電動汽車的車載充電機將來自交流充電樁的電流電轉換為直流電后為電動汽車的電池組充電；直流充電樁又稱為“快充”，是因為其在電動汽車充電時提供的功率足夠大，其接受的輸入電壓一般為三相四線380伏特的交流電，變動幅度為上下15%，頻率在50赫茲左右，而在向電動汽車充電時則以可調的直流電壓，充電方式為直接充電，因而可以實現電動汽車的快速充電。

2 電動汽車充電樁常見的故障

電動汽車在充電過程中，電池組過度充電或欠缺充電都會對電池組內部的物理結構和電池性能造成不同程度的傷害，加速電池組的老化進程，因而不適當的充電方式是造成電動汽車電池組壽命縮減的重要原因，而造成過充或欠充通常是由于充電樁故障引起的。

電動汽車充電樁在使用過程中，其主回路會受到電壓、電流等應力的直接影響，這也是電動汽車充電樁常見故障發生的主要原因所在。常見的電動汽車充電樁故障根據不能充電的狀態可以將其分為兩個大類，一是充電樁的電源燈不亮情況下的不能充電，二是充電樁和電動汽車之間的物理連接已經完成且已開啟充電情況下的不能充電。

除了上述兩大類充電樁故障外，還有下面一些情況：電動汽車充電樁顯示需要充電車輛沒有正常連接，電池繼電器正常閉合情況下但沒有電流輸出，充電樁電流輸出與電動汽車實際需求不一致，充電過程中電子鎖意外開啟等。

3 電動汽車充電樁常見故障的診斷、檢測及應對

3.1 充電樁電源燈不亮的診斷、檢測及應對

（1）原因。充電樁電源燈不亮的原因主要有以下三種情況：一是充電電源連接異常，二是交流充電連接不正確，三是充電樁自身的線路問題。

（2）故障診斷、檢測及應對。根據充電樁電源燈不亮的可能原因進行具體的診斷、檢測，并找出相應的應對方法。第一步，根據充電樁電源燈不亮這種情況，先檢查配電柜的總開關，正常工作情況下配電柜的總開關應該是處于閉合狀態，若出現斷開的情況，則代表出現了故障，這時應該關閉總開關以備后續的檢查；第二步，檢查配電柜總開關的輸出電壓，L線、N線、PE線的電壓，如果L線與PE線的電壓不是220伏特，那么則表明有非正常情況發生，可能電線線路出現了損壞、虛接或斷開的情況，這時就需要對電線連接線路進行檢查或者更換電源總開關；第三步，對電動汽車充電樁的輸入電壓進行檢查，依然是檢查L線、N線與PE線的電壓，確定L線與PE線的電壓是否為220伏特，如果不是，則說明充電樁的電線線路出現了損壞或斷開的情況，這時就需要重新更換充電樁的電源開關或連接電線線路。

3.2 充電樁與電動汽車連接正常但不能充電的診斷、檢測及應對

第二類故障，即充電樁和電動汽車之間的物理連接已經完成且已開啟充電情況下的不能充電，這種情況下，充電樁的電源供電狀態正常，且充電樁插頭與電動汽車電池接口連接正常，這種狀況可以從以下幾個具體特征來進行診斷、檢測和應對。

（1）系統顯示數據為0，但實際上充電狀態正常。這種情況發生的可能原因是充電樁與充電監測系統之間的數據通信與傳輸出現了故障，這時可以采取以下三種方法予以應對：一是關閉主監控系統和相關服務器軟件，然后從新啟動；二是重新啟動充電樁的顯示系統；三是關閉并重新開啟充電樁的充電系統程序。

（2）充電狀態下的充電電流小于20安培，出現這種情況的原因是充電樁的充電程序或顯示系統出現了故障，這時可以采取的應對策略有：一是重新啟動充電樁的顯示屏程序；二是斷開電源并重新開啟電源來重新啟動充電樁的充電系統和相關程序；三是重裝充電樁顯示系統程序。

（3）不能進行正常充電或者系統界面不能進行充電行為操作，出現這種故障的原因是充電樁與相關監測系統之間出現了通信和數據傳輸問題，這時可以采取的應對措施有：一是對充電樁的各參數設置進行檢查，確定參數值是否在允許的范圍內；二是斷開電源并重新啟動充電樁的顯示系統程序；三是重新更換或安裝充電樁的顯示屏及其相關的充電程序系統。

（4）充電樁顯示系統重啟后無法與電池管理系統（BMS）之間進行數據傳輸與通信，出現這種故障的原因是充電樁與相關監測系統之間的數據通信或傳輸出現了問題，這時可以采取的應對措施包括：一是斷開電源并重新啟動充電樁顯示系統程序；二是重新更換或安裝充電樁顯示屏及相關的充電系統程序；三是考慮更換CAN總線模塊。

（5）電池管理系統（BMS）的工作狀態和充電電壓都正常，但充電電流顯示為0，這種情況可能是暫停充電按鈕被意外按下所引發的誤操作，這時可以采取的應對措施包括：一是解除暫停狀態，使充電樁重新工作；二是檢查電動汽車的電池管理系統（BMS）和電池組有無異常。

（6）電池管理系統（BMS）正常工作，充電電壓顯示為0，這可能是由于充電暫停按鈕被錯誤地操作，這種情況下可以采取的應對措施有：一是解除充電樁暫停狀態，使之重新工作；二是檢查電動汽車的電池管理系統（BMS）和電池組有無異常。

（7）電池管理系統（BMS）正常工作，但充電電壓和充電電流異常，電壓持續變化、電流為0，導致這一問題的可能原因是充電樁的充電模塊發生了故障，這時可以采取的應對措施主要是更換重新安裝充電樁充電模塊。

4 結語

本文研究和探討了電動汽車充電樁常見故障及其診斷檢測技術，對電動汽車充電樁類別及其工作機制進行了介紹，給出了電動汽車充電樁常見的故障類型及其表現，然后針對這些故障類型給出了具體產生的原因及其診斷檢測和應對方法，這在目前電動汽車快速發展的時代背景下具有重要的意義和價值。