电动汽车充电系统维修重点——以奥迪e-tron为例

奥迪e-tron两个充电接口的位置如图1所示。

图1　充电接口的位置

AC/DC动力蓄电池充电路径如图2所示。充电接口部件包括充电插座、LED 模块、LED显示的说明、LED照明。充电单元LED显示的含义见表1。充电护盖具有开闭功能，当车辆解锁后，通过充电按键可打开充电护盖；当装备舒适钥匙功能，且舒适钥匙在充电单元附近，无需车辆解锁，可直接操作充电按键开启护盖；操作一侧护盖操作按键，另一侧开启的护盖将自动关闭，不允许两侧同时充电；拔下插头或手动按压锁止按钮后，自动关闭充电护盖，护盖也可手动关闭。

图2　AC/DC 动力蓄电池充电路径

左右充电模块电路如图3所示。

图3　左右充电模块电路

1. 快充口（直流充电）

如图4所示，奥迪e-tron的快充位于右前翼子板处，采用了电动盖板的设计，开关位于盖板的左上角。快充模式下，电量从30%充至80%需40min，须使用充电功率271kW的充电桩才可实现。快充口属于直流充电。

图4　奥迪e-tron 快充口（直流充电）

DC 充电护盖与插头应急解锁如图5所示。直流充电插座1 UX4端子功能如图6所示。CC1、CC2充电连接确认，充电桩和动力蓄电池充电器1AX4之间的数据交换通过CAN总线通信，同时注意充电插头上有锁。

图5　DC充电护盖与插头应急解锁

图6　直流充电插座端子功能

2. 慢充口（交流充电）

如图7所示，奥迪e-tron慢充口位于左前翼子板处，同样为电动盖板的设计。该车的慢充时间为8.5h，如果将电量从零充至100%，需要使用充电功率21kW的充电桩才可以实现。慢充口属于交流充电。

图7　奥迪e-tron慢充口

AC充电护盖与插头应急解锁如图8所示。充电系统充电插座2 UX5的端子分布如图9所示。充电桩和动力蓄电池充电器1 AX4之间的数据交换通过触点CP和PE通信，注意充电插头上有锁。

图8　AC充电护盖与插头应急解锁

图9　充电系统充电插座2 UX5的端子分布

奥迪e-tron有四种充电模式。

1. 模式1：插座+线缆+车

这种模式下充电电流≤8A，插座与车彼此直接相连，必须通过电气安装来防电击，车辆和充电电源之间无通信。目前该充电模式已经淘汰（图10）。

图10　模式1充电线路

2. 模式2：插座+充电单元+车

如图11所示，模式2中车辆是通过充电单元来与充电电源相连的，充电单元能监控故障电流并具备漏电保护功能，车辆和充电单元之间有通信。壁挂式充电器属于奥迪定制款，相关参数如下。

1）输出功率：7kW（单相220V 32A）。

2）启动方式：刷卡启动/App联网控制。

3）工作温度：-30～50℃。

4）使用寿命：>8年。

5）质量担保：3年。

6）使用次数：>10000次。

图11　模式2充电线路

3. 模式3：交流充电桩+车

图12所示的模式3， 提供的充电电缆可以是1相、2 相或3相， 充电功率有3.6kW、7.2kW、11kW、22kW。使用11kW的充电功率，大约8.5h可以获得100%续航里程，如使用22kW的充电功率，大约4.5h可以获得100% 续航里程。用交流（AC）充电桩，且充电桩能监控故障电流并具备漏电保护功能，车辆和充电桩之间有通信。

图12　模式3充电线路

4. 模式4：直流充电桩+车

图13所示的充电模式的电流优先值为80A、125A、200A、250A，用直流（DC）充电桩，且充电桩能监控故障电流并具备漏电保护功能，车辆和充电桩之间有通信。50～150kW的充电功率，在40min时间可获取300km续航里程。奥迪e-tron的直流充电特性如图14所示。

图13　模式4充电线路

图14　奥迪e-tron的直流充电特性

1. CC 充电线缆最大电流承载能力

如图15所示，车辆充电插头是采用电阻编码的，可识别车辆充电线缆的功率级（每相的最大电流负载能力），为此需要在充电插头内的CC和PE之间的RC电阻，充电器通过这个电阻来识别额定充电电流，CC还具有确认连接功能。RC不同电阻情况下线缆最大承载电流见表2。

图15　CC充电和CP控制引导

2. CP控制引导

如图15所示，通信是通过触点CP来进行的，在操作单元激活的情况下，CP和PE之间有12V电压；在充电器J1050内，在识别出插头且插头已锁住的情况下，信号会被电阻R3降至约9V ；确认连接后充电器进一步闭合电阻R2，信号降至约6V，接下来充电桩闭合SX6功率接触器开始充电；这时充电单元内信号发生器发送1000Hz的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号，该信号规定了当前所能提供的最大充电电流。

3. 直流充电（DC）通信

如图16所示，通过通信触点识别出插头，且在插头锁住时通过双线式CAN总线来实现通信，充电器J1050获得充电桩的充电功率信息，确认后要求合上SX6内的功率接触器，开始充电。在整个充电过程中，充电器J1050将所需要的充电电压和充电电流信息传给充电桩。

图16　直流充电（DC）通信

1. 直流充电系统日常巡检及维护检修重点

（1）日常巡检项目　直流充电桩日常巡检项目见表3。

表3　直流充电桩的日常巡检项目

（2）检修项目　因直流充电桩输入、输出电压均为高压，使用过程中为避免发生触电危险。不能自行打开充电桩外盖，检修工作需由专业技术人员操作完成，主要项目包括：根据需要对桩体内外进行清洁，定期检查接线端子、接地电缆、接触器、熔断器是否积尘和污垢过多；端子、接线电缆是否绝缘及坚固；检测接触器触点及动作，熔断器的接触力；检查电路板的跳线帽焊脚是否松动，构件是否坚固。

（3）安全检查　直流充电设备首次投用或长时间停运后再次投用时，需对整机进行安全检查，主要内容包括：

1）电缆连接。

① 必须检查现场所有电气连接，按照设备电路图纸，确保连接正确牢固。

a. 检查PE连接：检查设备是否连接到安装场地的等电位连接装置，检查连接是否牢靠。

b. 检查交流电网连接：确保全部固定到位，按照电路图检查连接是否正确。

c. 检查外部连接：检查连接，确保全部固定牢靠，按照电路图检查连接是否正确。

② 确定连接处力矩符合要求。

a. 检查连接处的螺栓是否已经达到要求的力矩值，检查完成后要做好合格标记，避免后续按照电路图中的力矩规格反复重新紧固连接处螺栓。

b. 仅在连接处螺栓变松时按照电路图中的力矩规格重新紧固连接。

2）上电调试。连接错误可能导致火灾危险，在电缆连接检查都合格后方可进行上电调试。调试过程中要严格按照调试的操作步骤进行。

（4）注意事项

1）充电完毕或充电过程中需要中途停止充电，须先结束充电，再拔下充电插头，切记不要带电插拔。

2）直流充电桩周围严禁存放汽油、煤油、机油、板皮、棉纱、破布等易燃易爆物品。

3）下雨充电需注意安全，避免在雨中插拔充电枪。

4）车辆停车时，需与直流充电桩保持必要间距。

5）在工作中，若直流充电桩发生不正常声响、气味、振动或其他故障，应立即停止工作进行检查，根据情况及时反馈给技术服务人员。

2. 交流充电系统日常巡检及维护检修重点

（1）日常巡检项目　交流充电桩日常巡检项目见表4。

（2）检修项目及周期　交流充电桩维护检修主要包括外观检查及除尘、电气连接检查及元器件功能测试三方面。具体检修项目及建议检修周期见表5。

（3）检修方法

1）外观检查及除尘。

① 设备内铜排电缆：

a. 观察铜排外绝缘热缩管有无因过热引起的发黑、烧焦现象；检查电缆绝缘层有无因过热引起的烧焦老化现象。

b. 清除铜排及电缆表面灰尘。

② 柜内元件：

a. 清除一次回路交流断路器、接触器、熔断器表面的污垢。

b. 清除二次回路继电器、接触器、开关电源表面的灰尘。

③ 柜体除尘：

a. 清除设备内外壁灰尘。

b. 清除柜面断路器手柄表面灰尘。

c. 清除指示灯、显示屏表面灰尘，使之显示清晰。

2）电气连接检查。由于正常使用条件下的热循环，机械电气连接经过一段时间可能会松动。当机械电气连接松动时，接触电阻将变大，最终可能会导致火灾或零部件损坏。

因此，对电气连接的检查是非常必要的。对于螺栓连接，应检查力矩是否达到要求；对于接线端子压接连接，应检查端子有无损坏。

① 检查各处电缆与铜排连接处、各元器件接线端子等螺栓连接的地方有无松动，必要时用扳手重新紧固一遍，并检查力矩是否达到要求。

② 检查各二次回路接线端子排、元件接线端子连接有无松动，端子有无损坏，必要时更换端子重新接线。

3）保护开关检修。组合柜配备过电流保护开关，防止因短路故障或过载引起的过电流，定期测试保护开关动作可靠性是确保系统安全的重要手段。

保护开关功能测试程序为：先停止系统，切断电网电源开关，确保进入组合柜电源全部切断→断开交流断路器→打开柜门，手动闭合交流断路器→按下断路器测试按钮，断路器跳闸→关上柜门。

4）紧急停机按钮检测。紧急停机按钮的作用是在系统故障状态下紧急停机，定期检查紧急停机按钮的可靠性可以减少系统运行的风险。

5）安全标志检查。检查各种安全标志，如发现有脱落或模糊不清楚的标志应立即更换。

6）元器件检测。系统所配零部件均具有额定使用寿命，为避免因元件使用时间达到额定寿命造成失效，定期对设备使用寿命进行评估，及时更换元器件对系统稳定可靠运行很有帮助。

（4）注意事项

1）柜体运行时切忌随意断开断路器或者按下急停按钮，遭遇特殊情况时，须请示专业人员，勿擅自操作以免造成柜体重要设备的损坏。

2）切忌随意修改设备原设定值，以免在出现故障时影响出厂设计的保护功能。

3）柜体运行时禁止直接触碰或间接触碰带电单元。

4）柜体运行时操作人员及参观人员要与柜体保持一定的安全距离。

5）整个系统应该远离烟火、远离爆炸物、腐蚀物。

6）在使用完设备后，将负载断开，防止下次上电之前对设备造成伤害。

以上内容摘自《汽车电工入门（彩色图解+视频）》。

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文章制作：李崇康

责任编辑：谢　元

审核人：张   萍

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