新能源汽车快充电结构、原理及常见故障检修

汽车   2024-12-03 22:14   北京  


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一、直流快充检测原理

电动汽车的直流快充系统主要由直流充电设备、高压线束、直流充电口、高压配电箱、动力电池包、电池管理器(BMS)等部件组成。在充电过程中,系统会监测多个关键参数,包括充电连接信号、数据通信、电池温度和电压、绝缘电阻等,以确保充电安全和效率。

当充电枪与车辆充电口连接后,系统会检测CC1和CC2信号,以确认充电枪是否正确连接到车辆。如果这些信号异常,系统会识别出连接问题。

二、快充系统的结构图

外部电源直接将充电所需要的高压直流电通过充电接口与配电设备送入动力蓄电池,通信与互测由充电桩与动力蓄电池控制单元共同完成。

三、快充系统电路原理

一)快充接口电路

(二)快充系统充电过程

1.快充枪连接过程

快充桩通过充电枪与快充接口(车辆侧)地信号连接,快充枪插入车辆后,快充桩通过快充接口CC1信号判断充电插头与车辆是否连接,   车端则根据CC2信号进行判断,只有当车端和桩端都判定充电枪已连接才能判断为充电连接确认无误。

2. 快充唤醒信号

快充枪与车辆快充口连接后,快充桩低压电源继电器K3、K4闭合,12V低压辅助电源输入车身VCU、RMS(数据采集终端)和仪表,唤醒各部件并通电工作,为车与充电桩的握手对话做准备。VCU输出BMS唤醒信号,BMS进入充电准备状态;VCU输出快充使能信号,DC/DC变换器输出快充唤醒信号,保障充电桩和车握手时的数据通信,也保障充电过程中充电桩和车数据通信。

(三)快充CAN电路

快充CAN电路由RMS数据采集终端、BMS、直流快充桩和诊断接口组成。  

RMS数据采集终端只提供监测数据。

快充的整个过程中,充电桩与车辆不断交换信息,充电枪刚连接时握手过程的数据交换等,进入充电状态时车辆端仍需要向桩端传输,允许充电电流、电池温度、SOC、充电终止等信息,桩端向车辆端传输输出的最大电流、电压、充电终止等信息,大量的信息通过快充CAN线传输,快充CAN保障充电过程大量数据通信的需求。

四、快充系统控制原理

(一)快充连接

S是充电枪常闭开关,由充电枪顶端按钮控制S的通断。平常处于常接通状态,按下按钮则S断开。动力蓄电池正、负极通过K5、K6直接与输入电源的正极、负极相连,充电机利用CC1与PE之间的电阻值来确认充电枪是否正确连接,

车辆则通过CC2信号来完成。

在快充系统中,所有的充电需求与信号传输都是通过S+、S-的CAN总线来完成。

此外,充电桩还提供了A+、A-的12V辅助蓄电池供电电压来保证车辆低压控制单元的运行。

二)快充系统连接流程

在快充的过程中,唤醒电源由快充桩直接提供,12V唤醒信号唤醒VCU、仪表和数据采集器,VCU唤醒BMS与DC/DC变换器转入快充状态。

三)快充桩与车身通信

快充枪插入充电接口 ,在完成连接确认后,充电枪与车通过CAN总线进行握手通信,快充枪主要完成BMS、车辆辨识、动力蓄电池充电参数和充电需求等信息的采集,车辆主要完成充电机辨识、充电机最大输出能力等信息的采集。满足双方协议后,充电桩开始输送电量,车上动力蓄电池接受充电。在充电过程中,快充枪和充电桩互相交换信息,保障充电安全,包括动力蓄电池SOC值、电池温度、充电电压、充电电流、绝缘状况和连接状态等参数。重要参数出现问题时,充电桩和充电枪都可以终止充电并向对方发出信息,保护动力电池和整车不受损坏,保证充电过程快速、安全。

五、快充系统常见故障分析

1. 充电桩显示未连接车辆

(1)更换快充桩,如显示已连接,可能为充电桩本身问题。

(2)检查快充插座CC1是否有磨损、烧蚀等情况,如有建议更换快充插座线束。

(3)测量CC1电阻值,如阻值不正常,建议更换快充线束。

2.车辆ON挡、READY挡能充电,OFF挡、ACC挡不能充电

1)更换其他品牌快充桩,如各挡位都可以进行充电,说明该充电桩无A+、A唤醒功能。

(2)检查快充插座A+、A-到电池端线束是否导通。不导通排查线束。如导通,建议插枪后测量A+、A-是否有12V电源。如无,说明充电桩有问题。

3. 充电桩报绝缘监测故障

1)更换其他充电桩进行测试,如恢复正常,说明充电桩绝缘阻值问题。

(2)建议拔插电池端快充线束,检查快充线束对地绝缘阻值。

如绝缘阻值不正常,更换快充线束。

如阻值正常,测量电池包快充接口对地绝缘阻值。

注意:排查快充故障时,首先排查车辆本身故障,如绝缘故障、互锁故障等。 排查过程对几个品牌的充电桩或者其他车辆进行充电测试。市场上部分充电桩带屏幕,建议查看单体电压以及电池请求电流等情况。





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