基于比亞迪秦的交流充電原理及故障分析

摘要：以2020款比亞迪秦EV為研究對象，深入探討交流充電系統(tǒng)的工作原理，細分新能源汽車慢充系統(tǒng)中的常見故障，并通過故障檢修實例，分析相關線路的波形等電信號，闡述故障產(chǎn)生的根源，旨在為新能源汽車故障檢修等工作提供參考。

關鍵詞：交流充電；電池管理器；新能源汽車故障檢修；比亞迪秦

中圖分類號：U469收稿日期：2024-11-28

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.01.035

1前言

廣義上講，充電系統(tǒng)包含將電能從交流電網(wǎng)傳輸并轉換至動力電池包的所有裝置[1]。純電動汽車動力電池包獲得電能的主要方式包含交流充電、直流充電以及能量回收[2]，其中交流充電、直流充電為靜態(tài)充電，能量回收為動態(tài)充電。

本文以2020款比亞迪秦EV為研究對象，聚焦電動汽車慢充系統(tǒng)故障的分析和診斷，對充電異常中電池管理器、車載充電器及線路進行研究，旨在診斷維修充電系統(tǒng)故障。

2充電系統(tǒng)的類型

電車充電類型有交流充電、直流充電、無線充電、換電技術。本文主要闡述交流充電，交流是指使用220V或380V交流電源給電動汽車的車載充電機充電，充電功率通常為40kW（63A）、3kW（16A）、7kW（32A）、2kW（8A）等。

3比亞迪秦EV慢充系統(tǒng)組成

比亞迪秦EV的慢充系統(tǒng)由充電樁、充電槍、充電接口、車載充電機、動力電池包、充配電總成、充電指示燈、車身管理模塊（BCM）高壓導線纜及電池管理系統(tǒng)組成。

3.1動力電池包

2020款比亞迪秦EV動力電池包由10個模組串聯(lián)，共112節(jié)鎳鈷錳酸鋰鋰電池組成，動力電池包總電壓：3.65V×112節(jié)=408.8V，電池額定容量為130A·h，額定電量為53.14kW·h。

3.2車載充電機和充配電總成

比亞迪秦EV的高壓配電盒集成車載充電機、DC/DC轉換器和充配電總成。為電池包充電時，它的主要功能是將外部電源提供的交流電轉換為直流電，以供電池充電使用。在高壓上電時，配電盒與電池管理模塊等其他動力控制單元通信，以控制電能傳輸?shù)津寗与姍C，使車輛正常上電。

3.3充電接口

比亞迪秦EV的直流充電接口位于車前車標下方，交流充電接口則位于車輛右后側面。交流充電槍觸頭電氣參數(shù)依據(jù)GB/T20234.2—2015電動汽車傳導充電用連接裝置第2部分規(guī)定。

3.4電池管理系統(tǒng)

電池管理控制器（BatteryManagementSystem，BMS）的數(shù)據(jù)由安裝在各電池模組上的電池信息采集（BatteryInformationCollector，BIC）獲取，通過監(jiān)測電池的電壓、溫度計算SOC（StateofCharge）/SOH（StateofHealth）、接觸器控制、功率控制、電池異常狀態(tài)報警、通信等，確保充電和放電過程的安全和穩(wěn)定。

4慢充控制原理分析

依據(jù)GB/T27930—2023《非車載傳導式充電機與電動汽車之間的數(shù)字通信協(xié)議》規(guī)定，電動汽車充電過程包含物理連接完成、低壓輔助上電、充電握手階段，充電參數(shù)配置階段、充電階段和充電結束階段。物理連接完成、低壓輔助上電后，在通信全周期，充電機和車輛若在規(guī)定的時間內未接收對方報文或未接收正確報文，即判定為超時，車輛或充電機發(fā)送標準內規(guī)定的錯誤報文，充電結束過程應符合GB/T18487.1—2023中B4.6和B4.7的相關規(guī)定。

4.1充電模式啟動

第一步是物理連接，即充電槍連接到車身充電口，充電口處指示燈白色常亮，插座或充電樁處為綠色呼吸燈。比亞迪秦EV交流充電控制電路原理如圖1所示。定義未連接充電槍時為未連接狀態(tài)；連接充電槍，按壓機械鎖止裝置（S3處于斷開狀態(tài)）時為半連接狀態(tài)，此時使用萬用表測量充電槍CC端口-PE端口的電阻為RC+R4電阻，實測為3.5kΩ;連接充電槍，松開機械鎖止裝置（S3處于閉合狀態(tài)）時為完全連接狀態(tài)，此時使用萬用表測量充電槍CC端口-PE端口電阻為RC電阻，實測為1.5kΩ。

如圖1所示，高壓充配電總成通過測量導引線路中定義的檢測點3（CC端口與PE端口之間）的電阻（電壓）值來判斷當前充電連接裝置額定容量和連接狀態(tài)，RC和R4組成充電容量判斷的電阻網(wǎng)，車載充電機根據(jù)此網(wǎng)絡電阻值（信號電壓值）來判定當前設備容量，當車輛控制裝置測得RC阻值為1.5kΩ時，電纜線的電流容量值為10A。

4.2供電設備啟動

交流供電設備根據(jù)CP（充電連接確認）信號線路上檢測點1的9V電壓判斷供電設備與車輛已連接，供電設備也進入準備階段。

正確連接充電槍過程中，檢測點3的電壓先被RC+R4拉低，后被RC拉低，車輛確認充電槍連接。正確連接充電槍過程中，檢測點1的電壓由12V被電阻R3拉低，交流供電設備內部開關S1切換至占空比PWM連接狀態(tài)，CP的占空比表示交流充電樁的最大供電電流能力，國標規(guī)定CP端口占空比的識別有效值區(qū)間為8%～90%。

CP信號由交流供電設備發(fā)出，一個來源于12V的高電平，另一個是12V的PWM。CP信號取哪個源輸出取決于S1開關的切換。交流充電樁供電后，CP信號初始為S1切到12V電平輸出。當充電槍與車輛端連接后，車輛內部CC和CP信號線路的電阻R3串聯(lián)到電路，12V電平通過回路的內部電阻R1和車輛內部電阻R3分壓，檢測點1處電平由12V變?yōu)?V，即判斷供電設備與車輛已連接，供電設備也進入準備階段。

檢測點2的波形被二極管整流濾波，波形如圖2所示的狀態(tài)；車載充電器完成自檢且無故障，電池包可充電時，車輛控制裝置控制S2閉合，再次拉低檢測點1、檢測點2的幅值，波形如圖3所示，檢測點1的幅值拉低到6V，供電裝置控制接觸器K1、K2閉合，開始充電[3]。

高壓充配電總成根據(jù)CC和CP信號確認供電設備、充電槍和車輛完全連接，將電池管理系統(tǒng)BMS輸出的高電位即檢測點3的電壓由（10.74V）充電連接信號拉低至低電位（2.86V），電池管理系統(tǒng)BMS檢測到充電連接信號變化，確認車輛通過充電槍與供電設備完全連接，并與組合儀表通信，點亮組合儀表上的充電連接指示燈。

充配電總成通過網(wǎng)關從動力CAN總線轉換到舒適CAN總線傳遞信息至BCM，BCM通過動力CAN總線向BMS發(fā)送充電請求，BMS自檢無誤后，吸合主負接觸器、預充接觸器、主正接觸器[4]。充電連接完成，此時儀表顯示充電時間和充電電流。

5慢充系統(tǒng)常見故障分類及故障分析

結合電路原理和檢測數(shù)據(jù)，慢充系統(tǒng)故障可分為以下5種，本文以第5種故障現(xiàn)象為例，分析故障機理。

5.1故障類型及分析

第1種故障現(xiàn)象：OFF擋，連接充電槍，儀表不點亮，充電口指示燈不亮，充電槍指示燈綠色閃爍；初步排查及可能原因是車輛能否正常上電，低壓蓄電池電壓是否低于11V，若蓄電池電壓正常則可能原因為：a.BCM局部故障；b.儀表與BCM線路故障；c.儀表局部故障。

第2種故障現(xiàn)象：OFF擋，連接充電槍，儀表只顯示充電連接指示燈，文字提示“充電連接中”，充電儀表無功率顯示。初步排查充配電總成未讀出故障碼；電池管理單元故障碼：P1A3400預充失敗故障；讀數(shù)據(jù)流預充繼電器、主負、主正繼電器未吸合。可能原因如下：a.充配電總成及相關線路故障；b.充電槍故障;c.電池管理器局部故障。

第3種故障現(xiàn)象：ON擋，未連接充電槍，車輛儀表顯示車輛連接指示燈，不顯示充電功率及充電電流?？赡茉蛉缦拢篴.充配電系統(tǒng)故障；b.交直流充電口異常；c.充配電總成與BCM線路故障。

第4種故障現(xiàn)象：充電時，儀表充電連接指示燈點亮，主警告燈點亮，文字提示“充電連接中、EV功能受限”，充電界面無功率顯示。充配電總成未讀出故障碼；電池管理單元故障碼：P1A3400預充失敗故障；P1A3000負極接觸器回檢故障?？赡茉蛉缦拢篴.預充接觸器相關線路異常；b.負極接觸器相關線路故障。

第5種故障現(xiàn)象：充電時，儀表充電連接指示燈點亮，充電設備指示燈正常，電量指示有流動示意，過5min，充電槍跳開。充配電總成讀出故障碼：P158900-充電口溫度采樣異常?？赡茉蛉缦拢篴.溫度傳感器故障；b.溫度傳感器線路故障；c.車載充電機內部故障。

5.2故障現(xiàn)象

連接2.5kW充電槍，充電時，儀表充電連接指示燈點亮，充電設備指示燈正常，充電槍跳開，不顯示充電功率，儀表出現(xiàn)報警音；充配電總成讀出故障碼：P158900-充電口溫度采樣異常；數(shù)據(jù)流顯示“充電口溫度過高”，拔出充電槍，上高壓電，儀表顯示“OK”燈，可以掛擋位行駛。

5.3故障原因分析

儀表顯示的充電功率和當前所選用的供電設備功率不匹配，說明車輛在充電過程中系統(tǒng)啟動故障保護功能，限制充電功率，結合比亞迪秦EV慢充系統(tǒng)電路圖，車輛充電控制邏輯和故障碼，得出可能原因如下：a.溫度傳感器故障；b.溫度傳感器線路故障；c.車載充電機內部故障；d.CP信號和溫度傳感器的接地信號相互短接，導致CP信號的波形不正常。充配電總成收到不正常的連接信號時將不會繼續(xù)傳達指令及做出反應，導致充電失敗。

5.4故障診斷流程

a.使用萬用表檢測蓄電池電壓，電壓為12.15V，電壓正常。

b.檢查車載充電機的溫度傳感器信號線。

連接充電槍到車輛，用萬用表測量車載充電機的BK46/7對地電壓，常溫下電壓應該為2.5V左右（根據(jù)溫度不同會有變化），實測為0V，數(shù)據(jù)異常，說明測試點與地之間短路或信號線路對地短路。

c.檢查充電口的溫度傳感器信號線。

連接充電槍到車輛，用萬用表測量交流充電口的KB53B/7對地電壓，常溫下電壓應該為2.5V左右（根據(jù)溫度不同會有變化），實測為0V，數(shù)據(jù)異常。

d.檢查充電口的溫度傳感器接地線。

車輛連接充電槍，用萬用表測量交流充電口的KB53B/8對地電壓，常溫下電壓應該小于0.1V，實測為2.3V，數(shù)據(jù)異常，說明接地線路和信號線路短路。

e.檢查充電口的溫度傳感器。

關閉一鍵啟動開關，拆下蓄電池負極接線，拔下交流充電口連接器BJK01，用萬用表測量KB53B/7-KB53B/8電阻，溫度傳感器接地線路阻值，為1.3Ω，此時室溫為16℃，溫度傳感器電阻應為3.7kΩ，數(shù)據(jù)異常。

f.排除交流充電口溫度傳感器故障。

排除交流充電口溫度傳感器接地線路短接故障，系統(tǒng)恢復正常。

5.5故障機理分析

因充電口溫度傳感器為NTC熱敏電阻，信號電壓隨著溫度升高而減小，據(jù)測量數(shù)據(jù)得知交流充電口溫度傳感器KB53B/7信號線和KB53B/8接地線路短路，導致車載充電機監(jiān)測到充電口的溫度和實際不符，數(shù)據(jù)流顯示充電口溫度過高，故車載充電機限制充電電流，甚至無法充電，避免溫度過高導致熱失控安全事故。

6結語

本文闡述了交流充電的控制原理，通過案例分析的方式，研究了2022款比亞迪秦EV在交流充電過程中充電連接CC信號和充電控制CP信號的原理，具體分析驗證了充電口溫度傳感器的線路故障也同樣會導致充電異常，研究結論為新能源汽車的研究學者和從業(yè)人員提供了新的思路。

參考文獻：

[1]閆云敬.電動汽車充電系統(tǒng)故障診斷及檢修[J].汽車實用技術2020（6）：13-15.

[2]張晶.基于EV300電動汽車充電系統(tǒng)故障診斷方法研究[J].汽車實用技術，2019（20）：178-180.

[3]易小彪.淺析電動汽車交流充電系統(tǒng)的工作原理及故障診斷[J].汽車維護與理，2020（23）：67-70.

[4]陳支，蔣瑞斌.比亞迪秦無法充電故障分析與排除[J].內燃機與配件，2023（21）：72.

作者簡介：

敖亞，女，1993年生，講師，高級技師，研究方向為汽車電器、新能源汽車、汽車職業(yè)教育。