欧标电动汽车继电器粘连故障检测方案

【摘" 要】随着电动汽车的普及，充电安全问题日益凸显。车辆继电器作为充电控制导引电路的关键组件，其可靠性直接影响到充电过程的稳定性和安全性。文章针对欧标电动汽车充电控制导引电路中继电器粘连故障问题，分析其粘连原因、检测方法及解决措施。通过结合试验数据和案例分析，提出一套有效的车辆继电器粘连故障检测方案。该方案不仅能保障车辆免受损害，还显著增强了电动汽车充电系统的安全性与可靠性。

【关键词】电动汽车；继电器；粘连故障；充电安全

中图分类号：U469.72"""" 文献标识码：A""" 文章编号：1003-8639（2025）01-0035-03

Detection Scheme for Adhesion Faults of Relays in European Standard Electric Vehicles

SUN Tonglong，ZHANG Junyi，CHEN Lixue，ZHANG Meng，HUO Yibo

（CATARC New Energy Vehicle Test Center（Tianjin）Co.，Ltd.，Tianjin 300300，China）

【Abstract】With the popularity of electric vehicles，charging safety issues have become increasingly prominent. As a key component of the charging control guidance circuit，the reliability of vehicle relay directly affects the stability and safety of the charging process. In this paper，the reasons，detection methods and solutions of the relay adhesion fault in the guidance circuit of charging control of European standard electric vehicles are analyzed. By combining the test data and case analysis，an effective vehicle relay adhesion fault detection scheme is proposed，which can not only protect the vehicle from damage，but also significantly enhance the safety and reliability of electric vehicle charging system.

【Key words】electric vehicle；relay；adhesion faults；charging safety

0" 引言

在电动汽车充电时，控制导引电路的稳定性与充电安全及效率紧密相连。继电器作为关键控制部件，其性能优劣直接左右着整个系统的运行状况。近年来，继电器粘连故障频频出现，这不仅干扰了充电进程的正常推进，还可能引发安全事故。故而，深入探究欧标电动汽车充电控制导引电路中继电器粘连故障的成因、影响以及应对策略，具有极为关键的理论与应用价值。

1" 欧标直流充电控制导引电路

欧标电动汽车控制导引电路示意如图1所示。

在该电路系统中，I_DC为直流电源输出的电流测量值，V_DC为直流电源输出接口处的电压测量值。其中，DC+为直流电源的正极，DC-为直流电源的负极，PE为保护导线，PP为直流电源充电枪头电阻，其阻值1500Ω。CP为控制导引信号，R_pe为预充电路电阻。而K1、K2是电动汽车供电设备电源输出继电器，K5、K6是车辆快充继电器。

欧标直流充电流程分为连接检测、初始化阶段、预充状态、正式充电和结束阶段。

1）连接检测。当车辆与充电设备开始连接时，CP电压由+12V变为+9V，电子锁上锁。CP电压为9VPWM波，占空比为5%。此阶段进行绝缘检测和插座温度检测，并建立电力线通信（Power Line Communication，PLC），以交换操作限制和充电参数。

2）初始化阶段。车辆将CP状态由9V变为6V，表示车辆已准备好。随后进行车桩通信，通过ChargeParameterDiscoveryReuqest（充电参数发现请求）和ChargeParameterDiscoveryRes（充电参数发现响应）报文交换供电设备与车辆的最大充电能力信息。交换充电能力信息后再进行绝缘检测。

3）预充阶段。在预充状态，车辆发送电压、电流请求，电流请求小于2A。桩端主继电器闭合后，电动汽车供电设备（Electric Vehiclesupply Equipment，EVSE）在公差范围内调整直流输出电压，并将电流限制为最大值2A。根据IEC 61851-23中规定的要求，预充电过程EVSE充电电压需与车辆电池电压相匹配。当电动汽车闭合其继电器时，电动汽车直流充电输出电压与电动汽车电池电压之间的电压差小于20V。当电池电压与桩端输出电压压差大于20V时，预充继电器断开。

4）正式充电。在正式充电阶段，车辆发送充电请求以启用直流电源输出。在EVSE给出充电准备就绪的报文后，车端根据车桩充电能力请求充电电压、电流开始正式充电。

5）结束阶段。车桩任何一段都可以主动停止充电，由车端发送停止能量传输请求，桩端对其响应后，关闭电能传输，并在此之后结束通信。

2" 继电器粘连故障常见原因分析

预充电阶段车与桩之间的故障是造成车辆继电器粘连的主要原因，通常故障情况有两种。

1）异常占空比。在车辆已经接收Charge Parameter Discovery Request之后的任何时间点，如果车辆通信控制器（Electric Vehicle Communication Controller，EVCC）检测出CP占空比不是正常范围3%～7%，那么EVCC会立即切换CP状态为9V，终止车桩通信并在应用层请求停止TCP连接。桩端检测到异常占空比后，会将预充电压降低到0V，若此时车辆未将车辆蓄电池电压降低至0V，仍然闭合继电器K5、K6，则继电器两端会存在巨大的电压差，导致继电器产生电火花，从而粘连无法打开。

2）充电枪连接异常。正常连接情况下的PP阻值为1500Ω，车辆应持续检测PP电阻值。电动汽车供电设备检测到异常后，通常会存在故障保护机制，将其输出电压降低。若车辆不对PP持续检测，此时车辆闭合继电器K5、K6同样会有粘连风险。

3" 案例分析

测试过程中，测试系统执行正常充电程序，发送有效的PreChargeRequest报文，并设置PP电阻值为1500Ω。车辆回复PreChargeResponce报文，闭合电池内部继电器，并根据电池实际电压设定充电测试系统的目标电压值。测试系统将电压抬升至目标电压后，PP阻值被设置为无效PP电阻值（480Ω）。预充电超时CP、占空比、电压、电流波形示意如图2所示。

无效阻值设定后，测试系统将电压降低至0V。此时车应对PP电阻进行检测，并识别为无效电阻值，随后车辆应将电池电压降低至0V，停止预充电过程。若此时车辆没有执行此项操作，并且仍然闭合了充电口继电器K5、K6，此时电池内部继电器处于闭合状态，充电口继电器K5、K6闭合会导致继电器两端存在电压差，电压差会导致继电器吸合而无法动作，导致预充电过程异常结束。测试结果显示，车辆未识别异常PP电阻，并保持TCP连接与K5、K6闭合状态，测试系统判定测试结果为Fail。预充电超时报错信息如图3所示。

4" 解决继电器粘连故障的技术措施

充电过程中，车辆继电器粘连的直接原因是继电器两端存在电压差，导致这一故障的根本原因是车辆未对充电异常情况（CP占空比异常、PP电阻异常）持续进行监测。针对这类欧标电动汽车，本节设计了一种保护车辆继电器安全的前提下继电器粘连故障的测试方法。

测试系统采用Chroma欧标直流充电测试系统，其测试系统搭建如图4所示。在预充电阶段，车辆发送预充电请求后，测试系统按照车辆请求的目标电压升压。当测试系统电压达到目标电压值后，测试系统立即设置无效PP电阻为480Ω或将CP占空比调整到无效范围，并保持电压输出。此时产生两种状态，详见下文。

1）若车辆能够对PP电阻和CP占空比进行持续监测，此时识别到无效PP电阻或占空比后，车辆则需由EVCC停止充电进程，立即切换CP状态至9V，终止V2G通信，并断开TCP连接。

2）车辆不能对PP电阻和CP占空比进行持续监测，车辆继续充电流程。

根据以上两种情况，可以对车辆实桩充电过程中的继电器粘连故障进行预警。车辆处于状态1）时，则车辆能够持续监测异常环境，及时停止充电过程，并将电池电压降低至0V。车辆处于状态2）时，则车辆不能对异常持续监测，仍然能够保持充电状态，由此可判断车辆继电器K5、K6会照常闭合。占空比异常充电流程如图5所示。

在该测试系统中，C1为充电电流，C3为CP信号，C4为充电电压。测试系统起始于T0时刻，系统首先发送5%占空比，使得充电流程正常进行。至T1时刻，车辆闭合S2进行绝缘检测，此时CP电压为6V。在绝缘检测完成后，车辆发送预充电请求，测试系统将电压升高至664V，并在T2时刻将CP占空比设置为54%。当车辆检测到异常占空比后，停止充电流程，同时打开S2。此时因为车辆K5、K6仍保持闭合，因此测试系统保持664V电压，以保护车辆继电器，待车辆完全停止充电流程并打开K5、K6后，再将电压减低至0V。

5" 结论与展望

本文针对欧标电动汽车充电控制导引电路的继电器粘连故障展开了深入剖析与探究，进而给出了颇具成效的解决方案以及预防策略。展望未来的研究方向，一方面需持续深入挖掘继电器粘连故障的内在机理，积极探寻新型材料与技术来提升继电器的性能表现与可靠程度；另一方面，智能监控系统的研发与应用也将为电动汽车充电安全开辟崭新的技术支撑路径，有力推动电动汽车充电技术领域的进一步发展与完善，为电动汽车的广泛普及与安全使用奠定更为坚实的基础。

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（编辑" 凌" 波）