基于秦PLUS EV纯电动汽车交流充电系统的故障诊断研究

摘 要：随着环保意识的不断提升和新能源汽车的快速发展，纯电动汽车作为一种无污染、零排放的交通工具，逐渐受到人们的青睐。作为纯电动汽车的充电系统之一，交流充电系统在车辆的充电过程中起着至关重要的作用。本文以秦PLUS EV的交流充电系统故障案例为例，详细分析了故障原因及诊断步骤，为交流充电系统的故障诊断提供了思路。

关键词：纯电动汽车 交流充电系统 故障诊断

1 绪论

随着全球对环境保护意识的不断提高和新能源汽车的普及推广，纯电动汽车作为一种环保、高效的交通工具受到了越来越多消费者的青睐。在纯电动汽车的核心技术中，充电系统被视为至关重要的组成部分之一，它的性能直接影响着电动汽车的充电效率、充电速度和安全性，因此，对充电系统进行全面深入的研究和诊断显得尤为重要[1]。

根据工业和信息化部2020年发布的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》，新能源汽车包含包括纯电动汽车、插电式混合动力（含增程式）汽车和燃料电池电动汽车等。截至2023年年底，纯电动汽车占新能源汽车总量的70%以上，比亚迪秦PLUS EV纯电动汽车作为一款具有代表性的纯电动汽车，搭载比亚迪自产的刀片电池和高压多合一控制器，使其交流充电系统具有较好的稳定性和安全性，有效保障了车辆的日常使用和行驶安全。因此，对秦PLUS EV纯电动汽车交流充电系统的故障诊断进行研究，不仅可以提高该车型的充电效率和性能表现，还能为整个电动汽车行业的发展贡献力量。本文旨在通过对秦PLUS EV纯电动汽车交流充电系统的故障诊断研究，探索充电系统可能存在的各种故障问题及其解决方案，提高充电系统的可靠性和稳定性，确保车辆的安全运行。同时，本研究也将为未来电动汽车充电系统的改进和创新提供有益的参考和指导，促进新能源汽车技术的不断进步和推广应用。

2 纯电动汽车充电系统的组成与原理

2.1 组成

充电系统按照充电模式分类可分为常规充电、快速充电和动力电池更换，其中常规充电也叫慢充交流充电，作用是将电网的220V交流电通过车载充电机转换成动力电池的高压直流电。以比亚迪秦PLUS EV的交流充电系统为例，交流充电系统由充电设备、交流充电口（与直流充电口一体）、高压线束、高压多合一控制器（动力域控制器）、电池管理系统及电池包等结构组成，图1为高压多合一控制器，它是整车控制器、高压配电盒、车载充电机、DCDC、驱动电机控制器等集成控制器，实现控制器的高度集中，有利于系统的集成控制，降低了车辆能耗。

2.2 工作原理

如图2所示，将便携式充电枪插入车辆的交直流一体充电口，高压多合一通过检测cc（充电连接确认）与车身搭铁之间的阻值来判断充电设备的额定容量和连接状态，在此过程中，高压多合一内部输出一个高电位到充电枪的cc线路，通过充电枪内部的RC电阻分压至低电位，不同的RC电阻代表不同的最大充电电流，以随车的便携式充电枪为例，RC电阻为1.5kΩ，最大充电电流为10A，最大充电功率1.5kW。当高压多合一主控板检测到cc为低电位时，高压多合一控制器判断出充电枪与车辆连接成功，通过动力网将充电连接信号传递至右车身控制系统，右车身控制系统通过车身网将信号传递至组合仪表，组合仪表点亮充电连接指示灯[2]。

cc信号正常，车辆端与充电枪连接正常。车辆开始自检，判断高压多合一控制器（含车载充电机）和电池管理器等相应控制器是否有故障，如果无故障，高压多合一控制器（含车载充电机）开始向供电端请求供电。高压多合一控制器（含车载充电机）内部的s2开关闭合，充电枪端向车辆端输出PWM占空比信号，也就是cp（充电控制确认）信号，便携式交流充电的占空比为。充电枪确认车辆准备就绪，充电枪向车辆端供电。

3 无法交流充电案例分析

3.1 故障现象

一辆2023年6月生产的比亚迪秦PLUS EV 2023款冠军版 420KM超越型纯电动汽车，动力电池额定电压为320 V，额定容量为150 Ah，电机峰值功率100kW。该车属于汽车专业教学实训车，学生反映将便携式充电枪插入充电口后，车辆无法正常充电，充电枪的指示灯为红色，仪表点亮充电枪连接指示灯，启动车辆，点亮仪表，如图3所示，仪表亮充电枪连接指示灯，动力电池剩余电量百分比SOC为70%，但仪表上的充电指示灯未点亮，说明车辆无法交流充电。拔下充电枪，车辆可正常上高压并行驶，车辆无其他故障提示。

3.2 确认故障范围

将便携式充电枪插入充电口后，仪表点亮充电枪连接指示灯，但仪表上的充电指示灯未点亮，说明车辆端已经识别到了充电枪的插入，但未进入确认充电状态，可能的原因有充电控制确认信号cp异常、车载充电机内部故障，导致车辆端和充电枪未能握手成功而停止充电；仪表可点亮且动力电池剩余电量百分比SOC为70%，说明车辆的防盗系统、低压和通信均正常；拔下充电枪，车辆可正常上高压并行驶，车辆无其他故障提示，说明高压多合一控制器、BMS、高压绝缘、高压互锁等系统均正常。

3.3 故障诊断过程

为了进一步确认导致车辆无法正常交流充电的具体原因，需要借助故障诊断仪、示波器、万用表做进一步诊断和测量。

第一步：测量便携式充电枪的内部RC、R4阻值。使用万用表测量便携式充电枪的cc与pe之间的阻值，实测为1.5千欧，正常；按住S3开关，使用万用表测量便携式充电枪的cc与pe之间的阻值，实测为3.29千欧，正常；说明充电枪的R4和RC的阻值正常。

第二步：读取故障码和数据流。将便携式充电枪插入交流充电口，点亮仪表，使用故障诊断仪连接车辆，车辆无故障码，但数据流有异常。数据流表明车载系统故障状态正常，充电枪无交流电输入到车辆端，充电口温度正常，充电枪已正常连接到车辆交流充电口。（图4、图5）

第三步：测量cc 信号。查阅电路图和维修手册[3]，使用万用表测量交流充电口cc的对地电压，不插充电枪为0V，插枪为0.66V，插枪后按住S3变为1.19V，如上实测数据均正常，说明cc信号正常，从而也验证了数据流显示的“充电连接装置连接状态：标准枪连接”。

第四步：测量cp波形。使用示波器测量交流充电口cp的对地波形，实测波形异常。

以上测量结果说明高压多合一已检测到cc信号，确认了充电枪已正常连接，准备充电，但由于cp信号不正常，充电设备内部的S1开关未切换到PWM端，供电设备控制其内部的K1和K2开关不闭合，设备不向车辆供电。（图6）

第五步：测量cp信号线路的导通性。拔下充电枪，断开车辆负极，拔下高压多合一的插接器，使用万用表测量交流充电口cp与高压多合一BK45A/29之间的阻值，实测为无穷大，正常应为0Ω。说明cp信号线路存在断路，需要对线路进行检修。

第六步：检修线路。打开后备厢，拆下充电口内饰，检查发现交流充电口插头KB53A/1端子脱落，导致高压多合一检测不到正常的cp信号。对线路进行修复，修复后，车辆可正常交流充电。

3.4 结论

针对秦PLUS EV纯电动汽车交流充电系统故障，经过系统的故障诊断过程，我们发现故障出现在充电接口的连接线路上。在诊断过程中，对于不同的故障表现，可能需要采取不同的修复措施，如更换损坏的零部件、修复线路，或对充电控制模块进行重新编程等。在修复完成后，建议进行系统的功能测试和故障模拟验证，确保充电系统能够正常工作。此外，为了减少类似故障的发生，建议定期对充电系统进行检查和维护，并保持充电接口的清洁和良好连接状态[4]。

4 总结

本文基于秦PLUS EV纯电动汽车无法交流充电的案例，对交流充电系统实际故障进行分析和诊断，在诊断时，需要按照系统化的流程和方法进行，包括排除充电枪可能的故障、查找车辆故障码和数据流、信号测量、线路测量等步骤。对充电系统故障进行及时有效的诊断具有重要意义，可以减少故障对车辆使用和充电效率的影响，提高车辆的可靠性和安全性[5]。综上所述，对于秦PLUS EV纯电动汽车交流充电系统的故障诊断研究，需要继续深入研究和探索，提高诊断准确性和效率，为纯电动汽车的安全运行和广泛推广提供技术支持和保障。

参考文献：

[1]韦耀华，陈建，韦珊珊.电动汽车交流慢充系统故障诊断与排除[J].农机使用与维修，2023（4）：101-104.

[2]弋国鹏，魏建平.电动汽车控制系统及检修[M].北京：机械工业出版社，2020：228-234.

[3]比亚迪汽车公司.比亚迪秦PLUS EV冠军版原理图册[Z].2023.

[4]校金龙.比亚迪秦EV充电连接指示灯常亮故障研究及案例诊断[J].汽车与驾驶维修（维修版），2024（02）：52-54.

[5]周燕燕，宋福明.比亚迪e5交流充电故障分析[J].汽车电器，2024（6）：83-84.