新能源汽车慢充充电故障及维修技术研究

2020-11-23徐晓东

汽车零部件 2020年2期

徐晓东

(重庆长安汽车股份有限公司，重庆 400023)

0 引言

随着环境与能源压力越来越大，新能源汽车发展迅速，慢充充电次数也日益增加，充电次数增加的同时也带来了诸多充电问题。慢充充电系统通常由充电桩、慢充插座、慢充线束、车载充电机、动力电池、整车控制器等组成。由于慢充充电是多部件共同工作的过程，每个部件的故障问题都会导致充电失败。因此慢充充电故障的排查按照部件可以分为充电桩故障、慢充插座故障、慢充线束故障、系统部件故障。

1 充电桩故障

1.1 电网电压不稳定

日常生活中，一些用户在用电高峰期对纯电动汽车进行充电，该时间段电网电压处于不稳定状态，整车控制器能快速分辨出电压的波动性，当充电机端输入电压超过185～265 V时，整车控制器会进入充电保护模式，导致充电中断[1]。

1.2 充电枪磨损故障

随着纯电动汽车的保有量日益增长，纯电动汽车慢充充电次数增加，慢充充电桩的频繁使用导致充电枪自然磨损严重，可能会引发充电枪与充电口接触不良，导致充电失败[2]。可以更换不同的充电桩进行充电测试。

1.3 充电桩内部检测信号故障

慢充充电需要检测充电桩内部的充电连接CC信号与充电控制CP信号[3]。若充电桩内部检测信号电路发生短路或者断路都会亮故障灯，导致整车无法确定充电桩状态进而导致充电失败[4]。该情况发生概率较小，通常充电桩服务时间过长会发生该情况，遇到该情况可以更换同品牌充电桩进行充电验证。

1.4 充电桩与整车充电协议不匹配

纯电动汽车更新换代快，生产充电桩的厂家日益增多，质量也参差不齐，某些小型的充电桩厂家生产一致性较差或者车企更新软件较快都会导致充电桩与整车充电协议不匹配，可能会出现充电时间过长或者充电中断的现象。遇到该情况通常更换同品牌不同充电桩进行充电测试，若其他桩充电正常，说明充电桩有问题；若其他桩也出现充电失败现象，则说明车辆软件存在问题。

2 慢充插座故障

2.1 慢充插座破裂故障

慢充充电时对整车防水密封性有要求，通常插座表面有一个端盖，防止真正的充电接口受潮和弄脏[5]。端盖表面失效模式分为两种：端盖表面破裂或者丢失故障、端盖装配故障。端盖表面装配故障通常是塑胶链条日常磨损及充电枪碰撞端盖导致的；端盖装配故障是由于充电接口通常由塑料制造，螺栓固定，若螺栓紧固力矩较大，可能会导致充电接口破裂。雨天充电场景时可能导致充电口进水引发充电失败或者充电中断。

2.2 慢充插座温度传感器故障

慢充充电时，充电系统通常会对慢充插座温度传感器信号进行自检，若温度信号出现异常，出于对充电系统保护的原因而禁止充电[6]。通常温度传感器异常时，诊断仪会显示“充电插座温度无效、OBC充电过程中充电枪插座温度过高或者过低”故障。此时需要用万用表检测插座温度传感器电阻值，若电阻值显示为0 Ω，说明温度传感器内部短路；其次，还需要检测插座至充电系统的温度传感器信号线通断。若维修站或者4S店有备用的交流慢充线束总成，可以将交流慢充线束总成直接连接到机舱内的充电系统，一端连接慢充充电桩进行ABA测试。通常该类故障的维修方法是更换交流慢充插座线束总成。

2.3 慢充插座锁止机构故障

根据国标标准，慢充充电时电流大于16 A，充电时必须有锁止机构保护。慢充的锁止机构通常布置在慢充插座上。慢充插座锁止机构通常由锁杆、驱动电机、继电器组成。锁止机构故障通常有3种：锁杆故障、驱动电机故障、继电器故障。锁杆故障通常因锁止齿轮装配错位导致锁杆伸出长度不够，不能将锁止机构的弹片压到底，整车控制器检测不到弹片的电压信号。若锁止机构与充电枪接插不良，可能会导致整车控制器一直发送解锁、锁止信号，在反复的电流冲击下，驱动电机可能会发生故障。继电器故障通常有两种表现形式，继电器粘连故障和继电器装配故障。若继电器粘连，整车控制器接收不到锁止机构信号导致充电失败；若继电器装配螺栓未拧紧，在行驶抖动恶劣的工况下，继电器装配螺栓会松动，整车控制器采集的信号不稳定，导致充电时无法正常识别锁止和解锁信号，表现为充电失败。驱动电机及继电器粘连故障的维修方法通常是更换整根慢充线束总成。锁杆齿轮错位故障及继电器装配故障维修通常是维修员重新装配即可。

2.4 慢充插座针脚烧蚀故障

慢充插座针脚烧蚀是慢充充电常见故障之一，该故障的根本原因是雨天充电场景，充电枪端进水或者生锈腐蚀等原因导致充电过程中产生电弧对针脚附近的塑胶进行了烧蚀。由于烧蚀为不可恢复情况，维修方式通常是更换慢充插座线束总成。

3 慢充线束故障

3.1 高压线束

慢充线束分为高压线束和低压线束。高压线束主要有3类故障：接插不良故障、高压线束胶套破损故障、密封圈翻边故障。接插不良故障的排查：打开机舱检查充电机与慢充线束接插件端是否存在接插不良，通过举升机将车辆举起来检查动力电池与充电机的高压连接线束接插部位是否存在接插不良，若两处用手轻轻回拉都能拉出说明接插件接插不良。检查高压接插件连接处是否存在烧蚀现象，由于高压线束电压较高，若接插不良可能会导致火花电弧引起烧蚀现象。高压线束密封圈故障。为了防止雨天场景行驶时电池包进水，电池包与充电机的高压线束连接部分有密封圈，通常密封圈装配在线束端[7]。若密封圈出现翻边或者自然磨损等原因，可能会导致雨天行驶时高压线束或者动力电池进水，导致充电时报绝缘故障而导致充电失败；维修方式为定期检测密封圈形状及翻边情况。高压线束胶套具有耐磨、防水、密封、耐寒、耐热等作用，线束胶套破损会导致线束短路，充电会引发起火事故[8]。维修员需要定期检测线束胶套的外观情况。

3.2 低压线束

慢充充电时，需要对各种充电信号进行检测确认。比如，充电枪连接信号CC、充电机唤醒信号CP、各控制器唤醒信号及电源电压、温度信号、CAN网络信号等。各种信号都是通过低压线束传递，因此需要对低压线束进行排查。低压线束的检查需要检查低压线束公端退针、外针及母端的扩孔现象；排查接插件接插是否良好、线束的导通性、线束的电阻值应小于0.5 Ω等。低压线束排查顺序依次为：慢充插座至充电机、充电机至整车控制器、整车控制器至动力电池。

4 系统部件

4.1 充电机故障

慢充充电过程是一个多部件耦合运作的过程，涉及到充电机、整车控制器、动力电池等部件，各部件端的故障也会导致充电失败或者充电中断故障。充电机正常工作时伴随着散热风扇声，用户可以通过散热风扇声判断充电机故障[9]。充电机内部含有保险丝保护，维修员可以拆盖查看保险丝是否烧蚀或损坏，若损坏需要更换保险丝。若上述无法检查出故障，维修员可以在充电状态下，连接诊断仪进入各部件状态监控界面，对各部件的数据进行分析，找到故障点[10]。由于充电机内部电路复杂，充电机其他硬件故障需要直接更换整个充电机维修。

4.2 控制器故障

新能源汽车充电过程涉及到电池管理控制器和整车控制器，由于新能源汽车软件更新升级快，部分车辆可能存在两个控制器的软件版本匹配不一致现象，该情况会导致充电失败。遇到该类软件问题需要更新为最新版软件。若遇到动力电池单体电池压差问题导致的充电问题，直接更换单体电池对应的电池模组。两个控制器硬件故障的维修方式是ABA验证后直接更换。