摘要：充電系統(tǒng)是新能源汽車的重要組成部分，是補充電能的重要裝置，充電指示燈是充電系統(tǒng)工作的最直接反應(yīng)。充電系統(tǒng)故障將直接導(dǎo)致新能源汽車無法補充電能。本文基于比亞迪秦純電動汽車通過對交流慢充系統(tǒng)、直流快充系統(tǒng)進行試驗，研究了導(dǎo)致充電指示燈常亮的故障因素，并通過案例分析的方式闡明了充電系統(tǒng)指示燈常亮故障的排除與診斷思路。

關(guān)鍵詞：充電連接指示燈；控制原理；車載充電器；電池管理器；案例分析

中圖分類號： U472.4 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

廣義上講，充電系統(tǒng)包含將電能從交流電網(wǎng)傳輸并轉(zhuǎn)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。靜態(tài)充電時，儀表一般都會顯示充電指示信息用以進行人機交互。充電系統(tǒng)故障將直接導(dǎo)致純電動汽車無法繼續(xù)使用，充電指示信息是判斷充電系統(tǒng)是否存在故障的重要依據(jù)。充電指示燈是比亞迪秦EV 充電指示信息的重要組成部分，在正常充電時會點亮，表明車輛充電口已經(jīng)連接充電槍。故障狀態(tài)時，未插入充電槍充電連接指示燈也會點亮[3]。

以本文所研究的2019 款比亞迪秦EV 豪華型為例，組合儀表充電連接指示燈常亮的故障原因主要有以下幾個方面：組合儀表本身故障、電池管理器本身故障、車載充電器本身故障和相關(guān)線路故障。本文針對相關(guān)線路故障導(dǎo)致的充電連接指示燈常亮進行研究。

1 充電控制原理

1.1 交流充電控制原理

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，未松開機械鎖止裝置（S3 處于斷開狀態(tài)）時為半連接狀態(tài)；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)。

正確連接充電槍過程中，后檢測點3 的電壓先被RC+R4 拉低，后被RC 拉低，車輛確認(rèn)充電槍連接。正確連接充電槍過程中，檢測點1 的電壓由12 V 被電阻R3 拉低；S1 切換至PWM 連接狀態(tài)，檢測點1 波形的幅值被拉低，檢測點2 的波形被二極管整形。

車載充電器完成自檢且沒有故障，電池組處于可充電狀態(tài)時，車輛控制裝置控制S2 閉合，進一步拉低檢測點1、檢測點2 的幅值；檢測點1 的幅值拉低后，供電裝置控制接觸器K1、K2 閉合，開始充電[4]。

1.2 直流充電控制原理

直流充電控制電路原理如圖2 所示，圖中所有電阻的標(biāo)準(zhǔn)阻值均為1 000 Ω，U1 由非車載充電機提供，一般為12.00 V，U2由車輛提供，車輛廠家可以自己定義。

直流充電槍與車輛插座完成連接過程中，檢測點1 的電壓由12.00 V 變化為6.00 V 再變化為4.00 V，檢測點2 的電壓變?yōu)閁1/2。基于檢測點1 的電壓變化，非車載充電機閉合K3、K4，低壓輔助供電回路導(dǎo)通，為車輛控制裝置供電?；跈z測點2 的電壓，車輛控制裝置與非車載充電機進行通訊，非車載充電機閉合K1、K2 進行絕緣檢測，完成后斷開K1、K2。車輛控制裝置閉合K5、K6，非車載充電機檢測到動力電池電壓正常后再次閉合K1、K2，使直流供電回路導(dǎo)通開始充電。充電過程中，車輛控制裝置與非車載充電機之間通過S+、S- 導(dǎo)線通信，滿足條件時結(jié)束充電[5]。

2 充電連接指示燈常亮故障研究

比亞迪秦新能源汽車在交流、直流充電模式下，充電連接指示燈均會點亮。比亞迪秦EV 的車載充電器集成在充配電總成內(nèi)。通過新能源汽車交流、直流充電的控制原理及全新秦EV 電器原理圖冊進行分析，在交流、直流充電時，充電連接指示燈控制的相關(guān)電路原理如圖3 所示。交流充電模式下觸發(fā)充電連接指示燈點亮的信號引腳可能為KB53（B）/1 或KB53（B）/1 ；直流充電模式下觸發(fā)充電連接指示燈點亮的信號引腳可能為B53（A）/2 或B53（A）/2 [6]。

2.1 電池管理器至組合儀表充電連接指示燈控制研究

斷開BK45（A）/8—G01/26 之間導(dǎo)線，插上交流充電槍充電時，引腳BK45（A）/8 的電壓為4.50 V，引腳G01/26 的電壓為0.00 V，儀表顯示充電連接指示燈。正常狀態(tài)下，不插充電槍時，導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 的電壓為2.7 V ；插上充電槍進行充電時，導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 的電壓變化為0.50 V。通過多次測試和觀察發(fā)現(xiàn)，正常狀態(tài)下，充電儀表指示燈熄滅時導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 的電壓為2.70 V，充電儀表指示燈點亮?xí)r導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 的電壓為0.50 V。說明組合儀表通過拉低導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 電壓的形式給電池管理器反饋充電連接指示燈的點亮狀態(tài)。

比亞迪秦EV 動力CAN 總線的終端電阻不在組合儀表內(nèi)[7]，將組合儀表從動力CAN 總線網(wǎng)絡(luò)去除后，不影響其他節(jié)點之間的通訊。斷開組合儀表的動力CANH、CANL 導(dǎo)線，正確連接交流充電槍充電，組合儀表不顯示充電連接指示燈。說明電池管理器通過動力CAN 總線傳輸充電連接指示燈點亮信息至組合儀表，點亮充電連接指示燈。

2.2 車載充電器至電池管理器充電連接指示燈控制研究

正常狀態(tài)下對車輛進行充電，用示波器測量BK46/6 引腳的電壓，由12.00 V 變化為3.50 V，儀表顯示充電連接指示燈。斷開BK46/6 至BK45（B）/20 之間導(dǎo)線，插上交流充電槍充電，測量引腳BK46/6 的電壓為0 V，測量引腳BK45（B）/20 的電壓為10.00 V，儀表不顯示充電連接指示燈。說明在充電時，車載充電器通過引腳BK46/6 拉低電池管理器引腳BK45（B）/20 的電壓來點亮充電連接指示燈。通過可調(diào)電阻模擬BK46/6 至BK45（B）/20 之間導(dǎo)線的對地電壓，可以得出當(dāng)導(dǎo)線電壓小于6.86 V 時，充電連接指示燈點亮。

2.3 交流充電口至車載充電器充電連接指示燈控制研究

斷開KB53（B）/2 至BK46/4 之間導(dǎo)線，插上交流充電槍充電，儀表不顯示充電連接指示燈，充電系統(tǒng)不能充電。斷開KB53（B）/1 至BK46/5 之間導(dǎo)線，插上充電槍充電，儀表顯示充電連接指示燈，充電系統(tǒng)不能充電。說明在交流充電口至車載充電器之間觸發(fā)充電連接指示燈點亮的信號為CC 信號。對CC信號進行測試，結(jié)果如表1 所示。分析，當(dāng)CC 信號電壓拉低至2.30 V 時，充電連接指示燈點亮。通過可調(diào)電阻模擬CC 信號導(dǎo)線的對地電壓，可以得出當(dāng)CC信號導(dǎo)線的對地電壓小于8.86 V時，充電連接指示燈點亮。

2.4 直流充電口至電池管理器充電連接指示燈控制研究

根據(jù)直流充電控制電路原理圖、全新秦EV 電器原理圖冊、吉利EV450 電路圖[8] 及實際測量數(shù)據(jù)分析可知：B53（A）/2至BK45（A）/6 的導(dǎo)線為喚醒信號導(dǎo)線，連接至直流充電口的A+，插入充電槍后通過12.00 V 電壓喚醒BMS ；B53（A）/3 至BK45（B）/15 導(dǎo)線為CC2 信號。

正常情況下，插上直流充電槍，引腳B53（A）/3 的電壓由4.88 V 變化為2.36 V，顯示充電連接指示燈。斷開B53（A）/3 至BK45（B）/15 之間導(dǎo)線，插上直流充電槍充電，動力CAN 總線有報文，儀表不顯示充電連接指示燈，測量引腳B53（A）/3 電壓為0V， 引腳BK45（B）/15 電壓為4.88 V。

斷開B53（A）/2 至BK45（A）/6 之間導(dǎo)線，插上直流充電槍充電，動力CAN 無報文，儀表不顯示充電連接指示燈，說明電池管理器未被喚醒。在激活電池管理器狀態(tài)下，將引腳B53（A）/2 與車身搭鐵之間虛接1 000 Ω 電阻，充電連接指示燈點亮。通過可調(diào)電阻模擬B53（A）/3 至BK45（B）/15 之間導(dǎo)線的對搭鐵電壓，得出當(dāng)導(dǎo)線電壓低于2.45 V 且大于0.73 V 時，充電連接指示燈點亮。

2.5 充電連接指示燈控制原理

據(jù)上述研究，交流充電時當(dāng)車載充電器檢測到CC 信號的電壓為2.30 V 時， 通過導(dǎo)線BK46/6 至BK45（B）/20 拉低BK45（B）/20 電壓至3.50 V，電池管理器收到信號后通過動力CAN 總線傳輸信息至組合儀表，點亮充電連接指示燈。直流充電時，BMS 通過BK45（B）/15 接收到2.36 V 電壓，然后通過動力CAN 總線傳輸信息至組合儀表，點亮充電連接指示燈。組合儀表通過導(dǎo)線BK45（A）/8 至G01/26 反饋充電連接指示燈狀態(tài)。

3 充電連接指示燈常亮案例診斷

3.1 故障現(xiàn)象

（1）解鎖車輛后，在不插入充電槍情況下組合儀表顯示充電連接指示燈。

（2）踩制動踏板，按一鍵起動開關(guān)，車輛上高壓電，儀表上“OK”指示燈不亮。

（3）連接解碼器讀取電池管理系統(tǒng)故障碼，顯示無故障碼，讀取數(shù)據(jù)流，顯示“ 充電感應(yīng)信號- 交流”的值為“有”，顯示“充電感應(yīng)信號- 直流”的值為“無”（圖4）。

（4）讀取車載充電器故障碼，顯示無故障碼，讀取數(shù)據(jù)流，顯示“充電樁連接狀態(tài)”值為“正?！?。

3.2 故障分析

在不插充電槍情況下，可能的故障原因有如下幾種。根據(jù)故障現(xiàn)象（1）和（2）判斷，電連接指示燈常亮的故障原因可能有：充電連接指示燈控制相關(guān)線路故障；組合儀表本身故障；充配電總成中的車載充電器故障；電池管理器故障。根據(jù)故障現(xiàn)象（3）判斷，充電連接指示燈常亮的故障原因可能為：導(dǎo)線BK46/6 至BK45（B）/20 故障；車載充電器故障；導(dǎo)線KB53（B）/2 至BK46/4 故障。

根據(jù)故障現(xiàn)象（4）判斷，充電連接指示燈常亮的故障原因可能為：導(dǎo)線KB53（B）/2 至BK46/4 故障。

3.3 故障檢測

依據(jù)故障分析，導(dǎo)線KB53（B）/2 至BK46/4 出現(xiàn)故障可能性最大，首先對該導(dǎo)線進行檢測。解鎖車輛后，測量交流充電口KB53（B）/2 的電壓為4.45 V，判斷異常，可能對某一低電壓導(dǎo)線/ 車身搭鐵之間存在虛接或短路。

測量KB53（B）/2 引腳的波形，顯示無波形，說明與導(dǎo)線KB53（B）/2 至BK46/4 虛接或短路的導(dǎo)線信號應(yīng)為恒定電壓。分析導(dǎo)線KB53（B）/2 至BK46/4 可能與充配電總成BK46 插接器的3 號、5 號、6 號和19 號等引腳存在虛接或短接情況。

車輛下電， 斷開蓄電池負(fù)極， 分別測量BK46/4 引腳對BK46/3、 BK46/5、 BK46/6 和BK46/19 之間的電阻。顯示BK46/4引腳與 BK46/5 引腳之間的電電阻為0 Ω，說明存在短路。依據(jù)交流充電控制電路原理圖，當(dāng)BK46/4 引腳與 BK46/5 引腳短路時，檢測點3 的12.00 V 電壓被電阻R3 拉低至4.45 V，小于8.86 V，觸發(fā)充電連接指示燈點亮。

對故障進行恢復(fù)，解鎖車輛后，組合儀表不再顯示充電連接指示燈。

3.4 故障機理

正常上電，不插充電槍時BK46/4 引腳的電壓為12.00 V，BK46/5 引腳的電壓為0 V。BK46/5 引腳在控制器內(nèi)部通過一個二極管和一個電阻R3 接地，短路時電阻R3 將BK46/4 引腳的電壓拉低至4.45 V ；車載充電器接收到信號，將導(dǎo)線BK46/6 至BK45（B）/20 的電壓拉低至3.15 V ；BMS 接收到信號，通過CAN 線發(fā)送點亮充電連接指示燈命令；組合儀表點亮充電連接指示燈。

4 結(jié)語

本文簡述了交流充電和直流充電的控制原理，通過試驗方式研究了充電過程中充電連接指示燈點亮的控制原理；通過可調(diào)電阻模擬電壓的方式研究了觸發(fā)充電連接指示燈點亮的各導(dǎo)線的電壓范圍；通過故障案例講述了基于控制原理的充電連接指示燈常亮故障的診斷思路。

充電連接指示燈常亮故障研究為新能源汽車維修行業(yè)提供了案例參考，為高等職業(yè)院校汽車專業(yè)師生提供了研究方法參考，在一定程度上促進了新能源汽車后市場的健康發(fā)展。

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[8] 吉利汽車集團有限公司.EV450 FE-3ZA 電路圖[Z].2018.

作者簡介：

校金龍，碩士，助教，研究方向為新能源汽車技術(shù)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)。