基于秦PLUS EV純電動汽車交流充電系統的故障診斷研究

摘 要：隨著環保意識的不斷提升和新能源汽車的快速發展，純電動汽車作為一種無污染、零排放的交通工具，逐漸受到人們的青睞。作為純電動汽車的充電系統之一，交流充電系統在車輛的充電過程中起著至關重要的作用。本文以秦PLUS EV的交流充電系統故障案例為例，詳細分析了故障原因及診斷步驟，為交流充電系統的故障診斷提供了思路。

關鍵詞：純電動汽車 交流充電系統 故障診斷

1 緒論

隨著全球對環境保護意識的不斷提高和新能源汽車的普及推廣，純電動汽車作為一種環保、高效的交通工具受到了越來越多消費者的青睞。在純電動汽車的核心技術中，充電系統被視為至關重要的組成部分之一，它的性能直接影響著電動汽車的充電效率、充電速度和安全性，因此，對充電系統進行全面深入的研究和診斷顯得尤為重要[1]。

根據工業和信息化部2020年發布的《新能源汽車生產企業及產品準入管理規定》，新能源汽車包含包括純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車和燃料電池電動汽車等。截至2023年年底，純電動汽車占新能源汽車總量的70%以上，比亞迪秦PLUS EV純電動汽車作為一款具有代表性的純電動汽車，搭載比亞迪自產的刀片電池和高壓多合一控制器，使其交流充電系統具有較好的穩定性和安全性，有效保障了車輛的日常使用和行駛安全。因此，對秦PLUS EV純電動汽車交流充電系統的故障診斷進行研究，不僅可以提高該車型的充電效率和性能表現，還能為整個電動汽車行業的發展貢獻力量。本文旨在通過對秦PLUS EV純電動汽車交流充電系統的故障診斷研究，探索充電系統可能存在的各種故障問題及其解決方案，提高充電系統的可靠性和穩定性，確保車輛的安全運行。同時，本研究也將為未來電動汽車充電系統的改進和創新提供有益的參考和指導，促進新能源汽車技術的不斷進步和推廣應用。

2 純電動汽車充電系統的組成與原理

2.1 組成

充電系統按照充電模式分類可分為常規充電、快速充電和動力電池更換，其中常規充電也叫慢充交流充電，作用是將電網的220V交流電通過車載充電機轉換成動力電池的高壓直流電。以比亞迪秦PLUS EV的交流充電系統為例，交流充電系統由充電設備、交流充電口（與直流充電口一體）、高壓線束、高壓多合一控制器（動力域控制器）、電池管理系統及電池包等結構組成，圖1為高壓多合一控制器，它是整車控制器、高壓配電盒、車載充電機、DCDC、驅動電機控制器等集成控制器，實現控制器的高度集中，有利于系統的集成控制，降低了車輛能耗。

2.2 工作原理

如圖2所示，將便攜式充電槍插入車輛的交直流一體充電口，高壓多合一通過檢測cc（充電連接確認）與車身搭鐵之間的阻值來判斷充電設備的額定容量和連接狀態，在此過程中，高壓多合一內部輸出一個高電位到充電槍的cc線路，通過充電槍內部的RC電阻分壓至低電位，不同的RC電阻代表不同的最大充電電流，以隨車的便攜式充電槍為例，RC電阻為1.5kΩ，最大充電電流為10A，最大充電功率1.5kW。當高壓多合一主控板檢測到cc為低電位時，高壓多合一控制器判斷出充電槍與車輛連接成功，通過動力網將充電連接信號傳遞至右車身控制系統，右車身控制系統通過車身網將信號傳遞至組合儀表，組合儀表點亮充電連接指示燈[2]。

cc信號正常，車輛端與充電槍連接正常。車輛開始自檢，判斷高壓多合一控制器（含車載充電機）和電池管理器等相應控制器是否有故障，如果無故障，高壓多合一控制器（含車載充電機）開始向供電端請求供電。高壓多合一控制器（含車載充電機）內部的s2開關閉合，充電槍端向車輛端輸出PWM占空比信號，也就是cp（充電控制確認）信號，便攜式交流充電的占空比為。充電槍確認車輛準備就緒，充電槍向車輛端供電。

3 無法交流充電案例分析

3.1 故障現象

一輛2023年6月生產的比亞迪秦PLUS EV 2023款冠軍版 420KM超越型純電動汽車，動力電池額定電壓為320 V，額定容量為150 Ah，電機峰值功率100kW。該車屬于汽車專業教學實訓車，學生反映將便攜式充電槍插入充電口后，車輛無法正常充電，充電槍的指示燈為紅色，儀表點亮充電槍連接指示燈，啟動車輛，點亮儀表，如圖3所示，儀表亮充電槍連接指示燈，動力電池剩余電量百分比SOC為70%，但儀表上的充電指示燈未點亮，說明車輛無法交流充電。拔下充電槍，車輛可正常上高壓并行駛，車輛無其他故障提示。

3.2 確認故障范圍

將便攜式充電槍插入充電口后，儀表點亮充電槍連接指示燈，但儀表上的充電指示燈未點亮，說明車輛端已經識別到了充電槍的插入，但未進入確認充電狀態，可能的原因有充電控制確認信號cp異常、車載充電機內部故障，導致車輛端和充電槍未能握手成功而停止充電；儀表可點亮且動力電池剩余電量百分比SOC為70%，說明車輛的防盜系統、低壓和通信均正常；拔下充電槍，車輛可正常上高壓并行駛，車輛無其他故障提示，說明高壓多合一控制器、BMS、高壓絕緣、高壓互鎖等系統均正常。

3.3 故障診斷過程

為了進一步確認導致車輛無法正常交流充電的具體原因，需要借助故障診斷儀、示波器、萬用表做進一步診斷和測量。

第一步：測量便攜式充電槍的內部RC、R4阻值。使用萬用表測量便攜式充電槍的cc與pe之間的阻值，實測為1.5千歐，正常；按住S3開關，使用萬用表測量便攜式充電槍的cc與pe之間的阻值，實測為3.29千歐，正常；說明充電槍的R4和RC的阻值正常。

第二步：讀取故障碼和數據流。將便攜式充電槍插入交流充電口，點亮儀表，使用故障診斷儀連接車輛，車輛無故障碼，但數據流有異常。數據流表明車載系統故障狀態正常，充電槍無交流電輸入到車輛端，充電口溫度正常，充電槍已正常連接到車輛交流充電口。（圖4、圖5）

第三步：測量cc 信號。查閱電路圖和維修手冊[3]，使用萬用表測量交流充電口cc的對地電壓，不插充電槍為0V，插槍為0.66V，插槍后按住S3變為1.19V，如上實測數據均正常，說明cc信號正常，從而也驗證了數據流顯示的“充電連接裝置連接狀態：標準槍連接”。

第四步：測量cp波形。使用示波器測量交流充電口cp的對地波形，實測波形異常。

以上測量結果說明高壓多合一已檢測到cc信號，確認了充電槍已正常連接，準備充電，但由于cp信號不正常，充電設備內部的S1開關未切換到PWM端，供電設備控制其內部的K1和K2開關不閉合，設備不向車輛供電。（圖6）

第五步：測量cp信號線路的導通性。拔下充電槍，斷開車輛負極，拔下高壓多合一的插接器，使用萬用表測量交流充電口cp與高壓多合一BK45A/29之間的阻值，實測為無窮大，正常應為0Ω。說明cp信號線路存在斷路，需要對線路進行檢修。

第六步：檢修線路。打開后備廂，拆下充電口內飾，檢查發現交流充電口插頭KB53A/1端子脫落，導致高壓多合一檢測不到正常的cp信號。對線路進行修復，修復后，車輛可正常交流充電。

3.4 結論

針對秦PLUS EV純電動汽車交流充電系統故障，經過系統的故障診斷過程，我們發現故障出現在充電接口的連接線路上。在診斷過程中，對于不同的故障表現，可能需要采取不同的修復措施，如更換損壞的零部件、修復線路，或對充電控制模塊進行重新編程等。在修復完成后，建議進行系統的功能測試和故障模擬驗證，確保充電系統能夠正常工作。此外，為了減少類似故障的發生，建議定期對充電系統進行檢查和維護，并保持充電接口的清潔和良好連接狀態[4]。

4 總結

本文基于秦PLUS EV純電動汽車無法交流充電的案例，對交流充電系統實際故障進行分析和診斷，在診斷時，需要按照系統化的流程和方法進行，包括排除充電槍可能的故障、查找車輛故障碼和數據流、信號測量、線路測量等步驟。對充電系統故障進行及時有效的診斷具有重要意義，可以減少故障對車輛使用和充電效率的影響，提高車輛的可靠性和安全性[5]。綜上所述，對于秦PLUS EV純電動汽車交流充電系統的故障診斷研究，需要繼續深入研究和探索，提高診斷準確性和效率，為純電動汽車的安全運行和廣泛推廣提供技術支持和保障。

參考文獻：

[1]韋耀華，陳建，韋珊珊.電動汽車交流慢充系統故障診斷與排除[J].農機使用與維修，2023（4）：101-104.

[2]弋國鵬，魏建平.電動汽車控制系統及檢修[M].北京：機械工業出版社，2020：228-234.

[3]比亞迪汽車公司.比亞迪秦PLUS EV冠軍版原理圖冊[Z].2023.

[4]校金龍.比亞迪秦EV充電連接指示燈常亮故障研究及案例診斷[J].汽車與駕駛維修（維修版），2024（02）：52-54.

[5]周燕燕，宋福明.比亞迪e5交流充電故障分析[J].汽車電器，2024（6）：83-84.