吉利EV300交流充电系统故障的诊断

2022-09-21 16:43:48 来源:写作指导

摘要:由于我国正大力推广新能源汽车,纯电车的保有量也在逐步扩大中,但电动车在充电方面的故障问题却变成了车主们苦恼的话题。本篇先以吉利EV300(2018款)等纯电车产品为例,首先对交流充电系统结构组成以及交流充电系统的基本工作原理进行了简要的阐述,然后再对交流充电系统中常见故障的检查与维护问题加以了分析。

关键词:吉利EV300;纯电动汽车;充电系统;故障检测

新能源汽车行业发展至今,经过自主研究,已发展出混合动力、插电式混合动力汽车、纯电动和燃料电池车辆等各种整车品种,使汽车生产经营管理逐步趋向于智能化、网络化的管理方法,汽车行业集中度持续增强,整体生产水平大大提高,并基本掌握了电动汽车整机制造、系统集成的核心技术,为国家的青山绿水、碧海蓝天建设奠定了解决方案。新能源车在中国的市场发展相当很快的,主要的补充模式分成二类,分别为直流补充和交换补充这二类。新能源车的充电系统都有其能量补给体系,但如果发生了问题将很大的影响客户的用车感受,为保证纯电动汽车持续运转并供给动力能量,本篇内容将主要讲述纯电动汽车交流充电系统的常见故障——以吉利EV300为例。

1充电系统系统的基本结构

1.1交流充电系统

1.1.1交流充电系统的组成

新能源汽车在我国汽车市场发展比较迅速的,对于充电系统而言,不论是在加油站还是小区充电桩,采用的充电方式大多数都是采用交流充电。因为交流充电比直流充电更安全,电池使用的寿命更长久。在交换充电模式下,充满控制系统主要由电源装置(充电桩)、交流电补充口(图1所示)、高压控制箱、不同燃料类型的动力电池、车载充电机、低压控制电路束和高压电束等构成。CC:充电枪连接确认,可以通过对连接电路(接地)的检查来确定CC能否接通,如果检查到接地即认为CC已接通。CP:通过充电控制确认,在充枪连接好后经过由CP检测线传来的信息,即可确定该充电机所允许的最大AC输入电压。PE:接地点。L:交流充电输入。N:通讯线交流充电输入。

1.1.2交流充电系统的原理

纯电动汽车在充电前,必须先把交流枪口接入交流充电的插头,连接完成后,等待充电枪与车内工作部件进行反馈方能完成充电。交流电充电也是我们常常所说的慢充模型,采用了交流电接口外接交流电交流充电机的方式,但由于补充组属性都是直流电,所以需要车载充电机直接将交换电转化为直流电,然后再经过高压电箱将其分配给电动车的动力电池进行补充(图2所示)。在车辆交流充电系统内部控制器相互协作之前,应先将交流充电的接口端接入车辆对应接口,使得充电桩和车载充电机之间能够完成CC信号的输送,辅助控制单元进行CC和CP的信号确认后,将其输送给BMS进行唤醒,由BMS提醒汽车充满机并发出命令补充,并且闭合主继电器开关,对动力电池进行补充电量。

1.2直流充电系统

1.2.1直流充电系统的组成及原理

直流充电系统的部件较为简单化,不同与交流充电的复杂路径,仅有直流端口、充电桩、BMS等控制器组成。直流快充的原理为:直流充电枪与端口连接后,经由BMS对连接信号进行检测,与充电桩进行信号反馈,当连接信号进行确认完成后对VCU进行唤醒,随后方可将直流充电模式打开。

2交流充电系统和直流充电系统

2.1充电装安装数量不同

纯电动汽车由于行驶里程较短使得纯电动汽车的使用者均为城市道路使用居多;又因充电站没有普及到位等因素,导致纯电动汽车的占有率提升较为缓慢。两种因素的加持下,要发展好新能源汽车就需要对动力电池行驶里程进行优化,以及对新能源汽车充电桩进行政策支持,增加充电桩的数量,让纯电动汽车车主在驾驶途中不用对电量提心吊胆。数据统计:2021年,我国新能源充电设备的装置数量已超过190万台,纯电动汽车的充电桩有两种:直流充电桩和交流充电桩。目前除了特殊的供应直流电的充电站之外,个人车主无法进行直流充电桩的安装申请,直流充电桩申请对象为:单位、集体或个体工商户,因此大部分新能源汽车车主还是以交流充电桩的使用居多,各地区也按照车主使用情况、部门要求仍是以安装交流慢充充电桩为主。

2.2安全性能不同

交流充电桩相对于直流充电更加安全、可靠。直流充电桩输出多为380V左右的直流电,其功率较大;吉利EV300的直流充电端口直接连接到蓄电池体,而蓄电池本身的容量高达392V左右,也是属于高压危险产品,在对大容量电池进行快速补给电量时危险程度会相对增加。交流充电桩提供的220V交流电首先提供给车载充电机进行转换,同时在交流充电的过程中由于安全设置等功能会将输入电进行控制,数值为13A和220V左右,一定程度上减少了出现蓄电池过热的情况,降低了充电过程中带来的危险。直流充电系统和交流充电系统在充电操作上相似,都需要对CC信号进行连接反馈,确保能够补充枪口与端口能够进行安全连接,方可进行下一步的充电控制。直流补充的方式相对交流充电的方式优势体现于功率更大、充电速度更快,而且劣势也相对明显:充电桩体积较大,不便于现代城市化房屋建筑个人安装;高频率的高压直流快充使得蓄电池使用寿命降低速递快;危险系数大于交流慢充。经过上述观点,本文以纯电电动汽车的交流充电故障进行分析,能够给纯电动汽车交流充电的维修提供一定的参考。

3吉利EV300交流充电系统系统的故障案例分析

纯电动汽车通常在电池能量为10%~30%,就需要充电装置或者充电桩进行充电,在对车辆充电功能进行几年的长时间使用之后,充电的部位也存在着长时间的使用过程中就会由于反复拔插或者自身问题而损坏的可能性,甚至是没有进行保养就导致了故障的出现。以吉利EV三百型为例,充电端口交流充电口、直流充电口均设置于车体左后部。在充电时,按照所选定的充电类型,先接通交流充电插座或是直流充电插座到对应的充电插口,接线正常后进行充电。充电口接通后进行检测电路,当发生连接故障时,控制系统才能检查该故障。将充电指示灯置于车辆充电连接口处,用以指示不同的充电状况。在任意一个端口进行充电是,当辅助控制器模块获得BMS的充电状况信号时,将会让充电指示灯工作,以表示当前充电状况。正常充电为绿色,充电故障显示红色。当检测车辆是否正常充电时,将充电枪插入充电口,仪表会正常点亮,并显示充电状态。值得注意的是:充电状态是否正常需要观察充电信号灯和仪表的显示状态,两者都能反映车辆的充电状态是否正常。

3.1案例一

故障现象:启动点火开关:仪表设备工作正常;禁用点火开关,接通慢充充电枪,“仪表快速充电线接口说明灯不亮”,无法充值。启动点火开关:仪表设备工作正常。禁用点火开关,接通慢充充电枪,驾驶位置的仪表具体表现为:充电线连接指示灯不亮,充电状态异常。(2)分析故障范围:仪表未显示充电信息,无法充电,首先判断车辆未接受到充电信号。可能引起的故障原因:1.充电线CC信号故障2.ACM唤醒BMS信号故障。(3)诊断步骤:读取辅助控制模块的数据流,数据流显示充电状态未充电、CC状态未连接。由于车辆充电系统先进行CC连接确认,再进行CP充电控制确认,将信号传递给ACM辅助控制模块,故根据电路图先测量CC,再测量ACM辅助控制模块。根据电路图(图3所示)分析测量,首先测量EP21/6到PE之间的电压表现情况为:关闭点火开关,实际测量为0V,该正确的工况数值应为5V左右,但结果数值与正常值有较大出入,说明CC信号线路存在断路故障。经过上述电压验证后可使用万用表继续对SO87/13与地的电压值,此时应在点火开关关闭的情况下进行,测量电压为5V,属于数值正常范围,说明充电口到ACM之间CC信号线路存在断路故障。在得出的CC线路检测数据中异常,可检测SO85/15对地连接的电流:如果闭锁点火开关,则检测电流为零V,一般为五V以下,如果数据异常,则表示SO八十五到SO八十七间的线路出现了断路故障。再通过检测SO87/13-SO85/15间电流,进而确定故障点:首先关闭点火开关,然后切断二端插头,检测电流为无限大,正常为<1ω,数值异常。确定故障点的是:SO87/13-SO十五分之八十五连接的断开,而此故障是由于ACM检查到补充线的CC信号不接通,充电接线错误,用快充枪充电后,“补充线连接说明灯”不亮,而造成的慢充不充电。(4)故障修复:按照维修操作规范关闭点火开关,断开蓄电池负极电缆,并做好防护,将SO87/13-SO85/15重新调节连接线束。

3.2案例二

(1)故障现象:张先生某天开EV300回农村老家,回到家后需要给车进行充电,连接充电枪后仪表有显示但是充电指示灯为红色。打开点火开关:仪表正常;关闭点火开关,连接慢充充电枪,仪表正常显示充电信息,但充电指示灯呈红色,红色灯为故障指示灯。(2)分析故障范围:首先吉利EV300作为纯电动汽车,再打开点火开关时能正常启动,并没有报故障码,则高压系统基本无故障现象。出现指示灯呈红色,首先将故障范围分为:1.CP信号线故障;2.充电枪排插线路未接地。由于CC是连接确认线,CP是信号控制线,经由ACM辅助控制模块反馈信号给仪表,连接充电枪后仪表正常,指示灯却报故障。首先可以排除CC、CP故障,能够正常连接充电枪,信号能够正常反馈。(3)故障点确认:经由上述分析将故障确定为家用电排插未接地。(4)故障修复:将充电排插接地端连接进行接地,再将充电枪插入慢充接口,完成正常充电。该故障是纯电动汽车进行家用电进行交流充电时最常见的“故障”之一,并且实车故障检测中无关整车电路问题。但是也是最容易解决,维修操作也较为方便的故障点。

4注意事项

1.保持充电端以及充电端的安全环境,避免在室外恶劣的天气条件下进行充电,例如雨水天气、高温天气等。同时应减少长时间将两个端口空置在外的时间,使充电端口内部干净无异物,保持一个干燥、清洁的充电坏境。2.定期对车辆进行维护检查,例如检查动力电池的冷却液是否充足、车辆低压线束和一系列插接器的连接是否出现松动等情况、蓄电池电量情况等等,3.对整车动力电池进行合理充电和使用。动力电池的使用寿命一直是社会考虑的一个重要因素,在使用电动车时尽量不要将电池使用量低于百分之十在进行充电,降低蓄电池出现过放的情况。同时,在充电时也尽量避免过充现象,将电量率控制在百分之九十左右即可。最后在车辆充电完成之后尽量先把充电电源先断开,在进行拔出枪口,该操作可避免出现一些动力电池组的损坏情况。

5总结

纯电动汽车由于蓄电池材料和季节性影响,其行驶里程有一定的限制,在电量低时就需要充电,充电次数也较为频繁,因此充电系统的外部环境和内部环境就需要一个稳定的保障,出现充电系统故障则会影响车主的出行。目前国家对今年研发生产的大部分纯电动汽车的交流充电接口和直流充电接口几乎都是统一标准的,因此在不同的车型当中充电系统的接口以及其控制原理都大同小异,其故障诊断的思路以及维修办法也有一定的通识性。目前纯电动汽车的充电系统维修在充电枪口机械连接维修方面案例较少;由于直流充电桩分布较少,车主对车进行直流快充的频率也较低,使得直流充电的故障也相对较少。且直流充电几乎都为高压控制,因此出现故障维修难度也相对较复杂。而交流充电使用量大、低压线束控制较多、维修较为简便,加上文中案例二的“故障”在纯电动汽车上出现较为频繁,使得对交流充电系统进行介绍分析更具价值。本文以吉利EV300交流充电系统为基础,对其结构、原理进行阐述,将实际检修案例以交流充电系统的控制原理图为基准进行分析并提出解决办法,保证使用纯电动汽车车主在遇到文中的案例时能够得以恢复车辆的运行。纯电动汽车交流充电系统相对直流充电、电池换电等方式使用更为频繁,于纯电动汽车应用的更为广泛,因此交流充电系统的需要能深层次的研究。

作者:程明 单位:广西农业职业技术大学