文：孫大慶

新能源汽車技術(shù)原理與維修（13）—新能源汽車充電系統(tǒng)原理與故障診斷

文：孫大慶

1.充電類型

純電動(dòng)汽車在常規(guī)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(wú)線充電方式。其中，快速換電較之前者更體現(xiàn)了效率，更適合出租車類客運(yùn)行業(yè)，3 min快換真正實(shí)現(xiàn)了快速高效的城市節(jié)奏，同時(shí)也預(yù)示著未來新能源汽車將很快迎來?yè)Q電時(shí)代。下面對(duì)常規(guī)快充和慢充進(jìn)行介紹。

（1）慢充系統(tǒng)

慢充系統(tǒng)使用220 V單相交流電作為供電電源，通過車載充電機(jī)，將交流電變換為高壓直流電給動(dòng)力電池進(jìn)行供電。同時(shí)車載充電機(jī)提供相應(yīng)的保護(hù)功能，包括過壓、欠壓、過流和欠流等多種保護(hù)措施。當(dāng)充電系統(tǒng)出現(xiàn)異常，保護(hù)裝置會(huì)及時(shí)切斷供電。慢充系統(tǒng)主要部件包括：供電設(shè)備（電纜保護(hù)盒、充電樁和充電線等）、慢充接口、車內(nèi)高壓線束、高壓配電盒、車載充電機(jī)和動(dòng)力電池等 。

（2）快充系統(tǒng)

快充系統(tǒng)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(dòng)力電池進(jìn)行充電。快充系統(tǒng)主要部件包括：電源設(shè)備（快充樁）、快充接口、車內(nèi)高壓線束、高壓配電盒和動(dòng)力電池等。

2.結(jié)構(gòu)原理

（1）慢充系統(tǒng)

交流慢充系統(tǒng)原理如圖1所示。車載充電機(jī)工作流程如下。

①交流供電。

②低壓?jiǎn)拘颜嚳刂葡到y(tǒng)。

③BMS檢測(cè)充電需求。

圖1 交流慢充系統(tǒng)原理圖

④BMS給車載充電機(jī)發(fā)送工作指令并閉合繼電器。

⑤車載充電機(jī)開始工作，進(jìn)行充電。

⑥電池檢測(cè)充電完成后，給車載充電機(jī)發(fā)送停止指令。

⑦車載充電機(jī)停止工作。

⑧電池?cái)嚅_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(dòng)力電池完成高壓系統(tǒng)預(yù)充電流程。

③VCU發(fā)給DC/DC變換器使能信號(hào)。

④DC/DC變換器開始工作。

（2）快充系統(tǒng)

直流快充工作流程如圖2所示。

（3）充電系統(tǒng)中的高壓部件

①車載充電機(jī)（圖3）

車載充電機(jī)經(jīng)高壓線纜連接至車輛的交流輸入端，輸出直流電給動(dòng)力電池。相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)電源，車載充電機(jī)具有效率高、體積小、耐受惡劣工作環(huán)境等特點(diǎn)。車載充電機(jī)工作過程中需要協(xié)調(diào)充電樁和BMS等部件。

圖3 車載充電機(jī)

②DC/DC變換器（圖4）

DC/DC變換器相當(dāng)于傳統(tǒng)車的發(fā)電機(jī)，將動(dòng)力電池的高壓電轉(zhuǎn)為低壓電給蓄電池及低壓系統(tǒng)供電。具有效率高、體積小及耐受惡劣工作環(huán)境等特點(diǎn)。

圖4 DC/DC變換器

3.充電系統(tǒng)的維護(hù)

（1）車載充電機(jī)日常維護(hù)

①檢查散熱風(fēng)扇是否有異物。

②散熱筋上盡可能減少雜物，保證散熱時(shí)風(fēng)道暢通。

③低壓連接器是否有松動(dòng)，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(duì)充電機(jī)內(nèi)部模塊是否造成損壞。

（2）DC/DC變換器日常維護(hù)

①散熱筋上盡可能減少雜物，保證散熱時(shí)風(fēng)道暢通。

②低壓連接器是否有松動(dòng)，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(duì)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(xiàn)為充電樁無(wú)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(dǎo)電層是否脫落。

③檢查充電槍CC2與PE是否導(dǎo)通。

（2）車載充電機(jī)故障

車載充電機(jī)故障的表現(xiàn)及檢查方法如下。

①充電樁會(huì)顯示車輛未連接，應(yīng)檢查車輛與充電樁兩端充電槍是否反接。

②動(dòng)力電池繼電器未閉合，應(yīng)檢查連接器是否正常連接，并檢查充電機(jī)輸出喚醒是否正常。

③電池繼電器正常閉合，但充電機(jī)無(wú)輸出電流，應(yīng)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(yīng)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(hào)是否輸入。

孫大慶，北京匯智慧眾汽車技術(shù)研究院研究員、培訓(xùn)師、電氣工程師，從事電子電氣工作近二十年。曾服務(wù)于國(guó)家級(jí)電子電氣公司，為北京奧運(yùn)、上海世博安保工作培訓(xùn)過無(wú)線探測(cè)（電子檢測(cè)）。2014年加盟北京匯智慧眾汽車技術(shù)研究院，從事高壓防護(hù)研究、無(wú)線探測(cè)（電子檢測(cè)）、遠(yuǎn)程控制技術(shù)研究、教學(xué)教具開發(fā)及培訓(xùn)工作。