发布时间：2023-11-24 作者: 产品中心
纯电动汽车充电系统能分成2大部分，分别为充电设施最重要的包含充电桩、充电线束，和车载充电装置，包括车载充电器、高压控制盒、动力电池、DC/DC转换器、低压蓄电池以及各种高压线束和低压控制线束等。充电系统的结构组成如图1所示。
纯电动汽车动力电池出现电量不充足时的处理方法主要有直流快充、交流慢速充电以及更换电池的方式等。
直流充电系统和交流充电系统的不同之处在于：直流充电系统（快充）主要是通过充电站的充电桩将直流高压电直接通过位于汽车车身前部的直流充电口给动力电池充电，但由于充电方式的限制，只能解决应急，快充到动力电池恢复80％左右的电量，并且对动力电池损伤较大。交流充电系统（慢充）主要是将交流充电桩的充电接头接入位于车身后部侧边的交流充电口，通过车载充电器将220V交流电转为直流电给动力电池进行充电，这样的形式能将动力电池的电量充满，并且对动力电池损伤小，时间允许时，推荐使用交流充电方式。
交流充电系统的接口按国标GB/T 20234.2-2011使用7针接口，端子分别是CP、CC、N、L、NC1、NC2和PE，其接口形状及含义如图2所示。
交流充电系统与车载充电机之间的接口及端子含义，如图3所示。该端口使用6针接头，其中端子CC、CP、 PE、 L、 N等端子与车辆充电接口的相应端子分别相连，但4号端子是空脚。
图3 交流充电系统与车载充电机接口及端子含义交流充电系统工作电路，如图4所示，充电桩中的供电控制装置通过检验测试CC连接确认信号后，把S1开关从12V端切换到PWM端；当检测点1电压降到6V时，充电桩控制K1、 K2开关闭合输出电流。
（1） CC充电连接确认。当充电插头与车身交流充电口完全连接后，充电桩中供电控制装置通过检测点4检查到端子CC连接确认信号后，将S1开关从＋12V挡切换至PWM信号挡（脉冲宽度调制信号）。
（2） CP控制确认。S1开关切换至PWM挡后，供电控制装置一起进行PWM信号的发送和检测点1电压的测量，以此来确认充电线路连接情况；车辆控制装置凭借对检测点2上接收到的PWM信号的监测，来判断供电设备的供电能力，并完成充电装置完全连接的确认。
（3）车辆控制装置通过检测点3测量端子CC和端子PE之间的电阻Re。线为车辆插头的内部常闭开关，与插头上的机械锁止装置相关联，按下机械锁止开关，S3开关即断开。当插头与插座完全连接后，车辆控制装置经过测量检测点3与PE之间的阻值，确认完全连接，得到充电连接信号，完成了充电唤醒过程。
（4）系统确认充电装置完全连接后，供电控制装置经过测量检测点1的电压判断车辆是否准备就绪，当电压值达到规定值时，供电设备控制装置接通开关K1、 K2分别为供电插头的L、N端子供电。
（5）BMS（动力电池管理系统）检测充电需求，同时给车载充电机发送工作指令并控制车辆低压电路中的相关继电器吸合，车载充电机执行充电程序，同时点亮充电指示灯。
（6）充电过程中，系统会周期性地检测相关检测点的电压值，确认供电线路的连接情况。车辆控制装置测量检测点2和检测点3、供电控制装置测量检测点1和检测点4的电压。监测周期不大于50 ms。另外车辆控制装置持续地监测检测点2收到的PWM信号，当占空比信号发生明显的变化时，调节车载充电机的输出功率，监测周期不大于5s。
（7）充电完成。当BMS检测充电完成后，或达到车辆设置的充电完成条件，或驾驶员执行停止充电的指令时，车辆控制装置断开S2开关，使车载充电机停止充电；供电控制装置将S1开关切换至＋12V档。在检测到S2开关断开的信号后，供电控制装置断开K1、 K2供电回路。一般都会采用恒流—恒压充电方法，在不一样的温度范围内以恒定电流充电至动力电池组总电压达到或最高单体电压达到此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于0.8A后停止充电。充电温度通常为0～55℃，此时以10A的电流充电；当单体电池最高电压高于3.6V时，降低充电电流到5A，当电芯电压达到3.7V时，充电电流为0A，请求停止充电。
直流充电系统接口按国标GB/T20234.3-2011使用9针接口，分别为DC+、 DC－、PE、S+、S－、CC1、CC2、 A+、A－等9个端子，接口形状及端子含义如图5所示。
图5 直流充电接口形状及端子含义直流充电系统线束及其与车载充电系统的接口如图6所示。线束自车辆接口后方将高低压分开布置，高压线分别对应DC－和DC+，同时在其中增加互锁端子；低压线分别对应交流充电口的A－、A+、CC2、S+、S－和CC1。
图6 直流充电系统线束与车载充电系统接口及端子含义与交流充电系统接口相比，直流充电系统使用CC1、CC2端子替代了交流充电中的CC端子，使用S+、S－端子作为交换信息通讯线，替代了交流充电中的CP端子，使用DC+、DC－直流端子替代了交流充电系统中的L、N交流电源端子，另外增加了A+、A－这2个辅助蓄电池低压连接线端子。直流充电系统工作原理图如图7所示。
从图中能够正常的看到，以车辆接口处划分，左侧为充电桩及插头，右侧为车辆及直流充电接口。充电桩中开关5为常闭开关，与直流充电插头上的机械锁相关联，按下机械锁，开关S就打开。电阻R1～R5分别连接于CC1、 CC2这2条连接确认检测线分别为充电桩和车辆控制装置中提供的参考电压，电压值为12V。直流充电系统的工作过程可分为以下几个阶段：（1）准备阶段：将直流充电接头与汽车充电口连接后，U1通过电阻R1、R4、端子CC1与车身接地形成回路，U2通过电子R5、R3、端子CC2与充电桩设备接地形成回路，分别完成工作电路的连接。直流充电系统中的非车载充电机控制装置监测检测点1的电压值达到4V时，则确认充电线）自检阶段：充电系统完成连接后，充电桩闭合K3、 K4，低压辅助供电回路导通，12V低压电则通过A+、 A－端子与车辆形成通路。车辆控制装置通过监测检测点2的电压值，当电压达到6V时，车辆控制装置与充电桩之间通过S+、S－这2个通讯连接线发送通信信号，确认充电准备完成，同时控制开关K1、 K2闭合，进行绝缘测试，保证充电过程的安全进行。绝缘测试完成后，开关K1、K2断开。自检阶段完成。
（3）充电阶段：车辆控制装置闭合K5 、K6，充电桩验证充电条件是不是满足，即与原数据通讯时相比电压差小于5%，并且车辆电池电压处于充电机最高输出电压与最低输出电压之间，充电桩控制开关K1、K2闭合，形成直流充电回路。在充电过程中，车辆与充电桩会通过S+、S- 端子持续地进行数据通讯，并发送实时充电需求，按照动力电池充电状态及时作出调整充电电压和充电电流。
（4）结束阶段：车辆控制装置实时监测动力电池的充电状态或通过是否收到“充电机中止充电报文”的指令来判断是否完成充电。当满足充电完成的条件、或者接收到驾驶员的停止充电指令时，系统确认充电电流小于5A后，车辆控制装置断开开关K5、K6，充电机控制装置断开K1、K2，最后断开K3、K4，完成充电过程。
（1）充电机：充电线连接确认信号正常；充电机供电电源正常（含220V和12V）及充电机工作正常；充电唤醒信号输出正常（12V）；充电机、VCU、SMS之间通信正常（主继电器闭合、发送电流强度需求）。（2）动力电池：动力电池电芯温度0～45℃; SOC电压差小于0.3V；单体电池最高温度与最低温度差小于15℃；实际单体最高电压不大于额定单体电压0.4V。（3）绝缘性能：绝缘良好，阻值大于20MΩ。（4）高、低压电路连接正常（远程控制开关关闭状态）。
（1）充电桩显示车辆未连接椅查快充口CC1端与PE端是否有1kΩ电阻；检查快充口导电层是否脱落；检查充电枪CC2与PE是否导通。（2）动力电池继电器未闭合检查充电桩输出正极唤醒信号是不是正常；检查充电桩输出负极唤醒信号与PE是否导通；检查充电桩CAN通信是不是正常。（3）电池继电器正常闭合，但无输出电流检查充电桩与动力电池BMS软件版本是否匹配；检查高压连接器及线缆是否正确连接；用诊断仪查看充电监控状态，以北汽新能源EV系列车辆为例，如表1所示。表1 充电监控状态表
（4）DC/DC转换器不工作检查连接器是不是正常连接；检查高压熔断丝是否熔断；检查使能信号输入是不是正常（12V）。
以北汽EV150车辆为例，介绍慢充常见的故障诊断与排除方法。（1）车辆无法充电故障现象：车辆在使用充电桩充电时，充电桩指示灯亮，充电器电源工作灯亮，车辆无法充电。可能原因：动力电池控制器故障、动力电池故障、通信故障。
故障诊断与排除：根据上述故障现象，充电桩和充电器工作指示灯正常，第1个检查对象应为通信和动力电池里面。用故障检测仪检测故障码及数据流，读出故障码：P1048 （SOC过低保护故障）、P1040（电池单体电压欠压故障）、P1046电池电压不均衡保护故障）、P0275电池电压不均衡保护故障）；读出数据流：动力电池单体电芯最低电压为2.56V、动力电池单体电电压差大于500mV时动力电池管理系统（BMS）启动充、放电保护而无法充电，更换动力电池单体电芯，动力电池故障解除，车辆恢复充电。
可能原因：充电器内部短路。故障诊断与排除：检查充电桩交流220V电压、充电桩CP线与充电器连接正常，再检查充电线束、高压线束、充电器、动力电池的绝缘均正常，更换充电器，故障排除。故障分析：因为此车的故障现象是充电桩跳闸，说明唤醒信号和互锁电路正常，基本能断定是充电器内部短路故障。（3）充电器指示灯不亮
故障诊断与排除：检查FU低压熔断丝盒内的电池充电熔断丝和充电器低压电源，将万用表旋到直流电压挡测量充电器低压电源正常，再检查充电系统连接插件无退针、锈蚀现象，更换充电器，故障排除。
故障分析：检查充电器低压供电正常，而充电工作指示灯都不亮，基本确定为充电器内部故障。
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