文：王新旗

純電動(dòng)汽車通常會(huì)同時(shí)具備交流充電和直流充電2 種充電模式。其中，交流充電口由交流充電高壓線束連接到車載充電機(jī)（CCS），CCS 有正、負(fù)直流充電高壓線束連接到動(dòng)力電池。插交流充電槍時(shí)，充電槍的CP 端子喚醒CCS，CCS 再喚醒整車控制單元（VCU），VCU控制高壓系統(tǒng)啟動(dòng)。車輛通過(guò)CCS 將電網(wǎng)輸出的220 V 交流電轉(zhuǎn)換為直流電給動(dòng)力電池充電（圖1）。

圖1 某車型充電系統(tǒng)基本組成

直流充電口由直流充電高壓線束連接到動(dòng)力電池。直流充電時(shí)，充電槍的A+端子喚醒動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS，BMS 再喚醒VCU，VCU 控制高壓系統(tǒng)啟動(dòng)。車輛通過(guò)BMS 與直流充電樁交互，直流充電樁輸出直流電給動(dòng)力電池充電。

電動(dòng)車的交流充電方式需要用到車載充電機(jī)，受到車載充電機(jī)功率的限制且需要交、直流轉(zhuǎn)換，為慢充；直流充電不需要車載充電機(jī)，充電設(shè)備直接以直流、大電流的方式給動(dòng)力電池充電，為快充（圖2）。

圖2 某車型充電系統(tǒng)整車布置

車輛在充電過(guò)程中可以開(kāi)空調(diào)，但不能上ready 換擋行駛；交流充電只有用7 kW 的交流充電樁充電時(shí)才能開(kāi)空調(diào)；直流充電因充電功率大，對(duì)空調(diào)開(kāi)啟沒(méi)有限制。車輛在充電過(guò)程中可以鎖車，鎖車后儀表不再顯示充電信息，可以通過(guò)充電樁查看充電狀態(tài)；并且鎖車后，車輛的充電指示燈也會(huì)一直閃爍，直至充電完成。充電正常時(shí)，充電樁指示燈為綠色閃爍；充電故障時(shí)，充電指示燈變?yōu)榧t色。

交流充電口（慢充口）和直流充電口（快充口）根據(jù)車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同，布置在車輛上的位置也有所不同。有些車型是分開(kāi)布置在車輛左右兩側(cè)（圖3），或者布置在前端和后側(cè)，有些車型則是集中布置（圖4）。用戶可通過(guò)插交流充電槍或直流充電槍對(duì)車輛進(jìn)行充電，車輛可以在IG-OFF 或IG-ON下充電。

圖3 充電口分開(kāi)布置

圖4 充電口集中布置

1.慢充系統(tǒng)組成及工作過(guò)程

慢充系統(tǒng)通常由CCS、VCU、慢充接口（交流充電接口）、低壓蓄電池和動(dòng)力電池等部件組成（圖5）。本文主要就純電動(dòng)車的慢充系統(tǒng)及常見(jiàn)故障進(jìn)行分析說(shuō)明。

圖5 慢充系統(tǒng)組成框圖

慢充充電槍插入慢充接口連接正常后（圖6），CCS 被交流充電樁發(fā)送的CP 信號(hào)喚醒，通過(guò)硬線輸出12 V 的信號(hào)喚醒整車控制器VCU。VCU 被喚醒后，吸合主繼電器給各控制器供電，并通過(guò)硬線輸出12 V 信號(hào)喚醒輔助控制儀表板（ACP，也稱作智能大屏）。接著VCU 控制高壓上電，判斷可充電后發(fā)送充電使能給動(dòng)力電池管理系統(tǒng)BMS；BMS 接收到VCU 發(fā)送的充電使能后，給CCS 發(fā)送充電使能，并根據(jù)電池狀態(tài)與充電樁輸出能力，給CCS 發(fā)送請(qǐng)求充電電流與電壓。CCS 接收到BMS 的充電使能后啟動(dòng)充電，并根據(jù)BMS 發(fā)送的請(qǐng)求充電電流與電壓，將電網(wǎng)輸出的220 V 交流電轉(zhuǎn)換成直流電給動(dòng)力電池充電。

圖6 慢充接口端子定義

2.慢充常見(jiàn)故障分析

根據(jù)純電動(dòng)汽車充電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及慢充工作原理框圖（圖7），結(jié)合日常工作實(shí)踐，大致可將慢充系統(tǒng)常見(jiàn)故障分為車端故障（電動(dòng)汽車本身相關(guān)充電模塊、接口故障）、槍端（充電槍）故障、充電樁和供電設(shè)備故障以及車主操作使用不當(dāng)造成的充電問(wèn)題等。

圖7 慢充基本工作原理

（1）車端故障：出現(xiàn)故障的原因在電動(dòng)汽車本身，包括充電口自身故障（慢充口，快充口），充電口到車載充電機(jī)的高壓線束故障，車載充電機(jī)本身以及相關(guān)聯(lián)的控制單元、網(wǎng)絡(luò)等故障。

（2）槍端故障：主要是指充電槍本身故障，或者車載便攜式充電槍故障（往往與充電模式、連接方式相關(guān)，圖8）。

圖8 便攜式充電槍（充電寶）

（3）供電設(shè)備、充電樁故障：主要是指充電時(shí)的交流電源提供端出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常充電，特別是使用家庭用電進(jìn)行充電時(shí)，如果插座不合適、線路接地不良、L/N 相位不對(duì)或者線電壓不穩(wěn)定等，都會(huì)造成充電故障。另外，充電樁本身故障或者充電樁版本陳舊、充電協(xié)議不匹配以及費(fèi)用不足等，也都會(huì)造成系統(tǒng)充電問(wèn)題。

（4）車主充電過(guò)程操作不當(dāng)造成的充電問(wèn)題：主要是車主對(duì)充電操作不規(guī)范，包括充電槍、充電樁的使用及充電習(xí)慣等。這些在用戶手冊(cè)上說(shuō)得比較清楚，但車主通常不會(huì)看。

對(duì)慢充故障的診斷思路，一般是先讀取相關(guān)故障碼，然后依據(jù)先簡(jiǎn)單后復(fù)雜，先電源端、充電樁或槍端，后再確認(rèn)接口、車端，分段、分步地進(jìn)行診斷分析。先以具體故障的排除為例進(jìn)行說(shuō)明。

故障1

故障現(xiàn)象：一輛2019年產(chǎn)小鵬G3 520i 智享版運(yùn)動(dòng)型多功能車，搭載永磁同步電機(jī)，最大功率145 kW，動(dòng)力電池容量為66.5 kWh，行駛里程3.6 萬(wàn)km。用戶反映最近充電時(shí)間變長(zhǎng)。

檢查分析：維修人員給車輛插上慢充充電槍，在續(xù)航里程還有150 km時(shí)充電，儀表板顯示需要16.2 h 才能充滿（圖9）。拔掉充電槍并再次插入重新連接車輛，確認(rèn)充電槍與充電口緊密連接，排除車主操作問(wèn)題，故障依舊。分析，既然車輛可以充電，說(shuō)明充電樁、車輛、充電槍?xiě)?yīng)該都沒(méi)有問(wèn)題，可為什么充電時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)呢？

圖9 儀表顯示充電完成時(shí)間

測(cè)量充電樁輸出的充電電流（圖10），穩(wěn)定狀態(tài)為10.3 A，明顯有問(wèn)題，因?yàn)檎? kW 的充電樁輸出充電電流應(yīng)該為24.0～26.0 A。找來(lái)同款車型在該充電樁充電，插入充電槍后測(cè)量充電樁輸出的充電電流（圖11），穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)為24.9 A,說(shuō)明充電樁沒(méi)有問(wèn)題。

圖10 故障車輛充電電流

圖11 正常車輛充電電流

維修人員檢查過(guò)程中偶然發(fā)現(xiàn)車內(nèi)的智能大屏上顯示了一條重要信息：充電槍已解鎖，限制充電電流，并且系統(tǒng)提示“重新鎖槍”（圖12）。而此時(shí)是鎖車狀態(tài)，該車型在鎖車狀態(tài)下，系統(tǒng)發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)慢充口閉鎖充電槍。只有當(dāng)車輛解鎖后，充電槍才可以拔出。為了防止充電槍鎖槍功能出現(xiàn)故障，車輛特別配置應(yīng)急解鎖拉環(huán)，在鎖槍功能出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)應(yīng)急拉環(huán)解鎖充電槍（圖13）。

圖12 智能大屏提示信息

圖13 應(yīng)急解鎖拉環(huán)

維修人員檢查車輛此時(shí)確實(shí)處于鎖閉狀態(tài)，而充電槍卻可以直接拔出；檢查正常車輛，在鎖車后充電槍被鎖住，無(wú)法拔出。由此可以確認(rèn)，故障車輛的充電槍鎖閉功能失效。

根據(jù)智能大屏的提示信息，維修人員判斷，可能是因?yàn)橄到y(tǒng)判斷充電槍在解鎖狀態(tài)下充電，為防止因充電槍與充電口接觸不實(shí)導(dǎo)致充電發(fā)熱失火的危險(xiǎn)，自動(dòng)限制了充電電流。這樣一來(lái)，充電時(shí)間延長(zhǎng)也就能解釋了。

故障排除：更換慢充口總成，在鎖車狀態(tài)下充電時(shí)，充電槍無(wú)法拔出。檢測(cè)充電電流在正常范圍。交車1 周后回訪，用戶反饋慢充時(shí)間恢復(fù)正常。

回顧總結(jié)：后與用戶溝通得知，以前拔充電槍前是需要解鎖的，但是不知道什么時(shí)候就能直接拔出了。本以為是應(yīng)有的功能，比原來(lái)還省事了，誰(shuí)知道會(huì)造成充電時(shí)間延長(zhǎng)的故障。

故障2

故障現(xiàn)象：一輛2020年產(chǎn)小鵬G3 460i 智享版運(yùn)動(dòng)型多功能車，搭載永磁同步電機(jī)，最大功率145 kW，動(dòng)力電池容量為57.5 kWh，行駛里程1.3 萬(wàn) km。用戶反映下班回家用充電樁充電時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)充電樁指示燈變紅、不能充電的故障。

檢查分析：維修人員與用戶溝通得知，該故障是進(jìn)入冬季后出現(xiàn)的，而且隨著氣候變冷，晚上一充電故障就會(huì)出現(xiàn)。用戶所用充電樁為自有，白天在家充電時(shí)，車輛能正常充電。除此之外，車輛使用一切正常。

維修人員對(duì)車輛進(jìn)行了基本檢查，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常?？紤]到只有晚上充電時(shí)故障才出現(xiàn)，那么跟充電樁的關(guān)系還是比較大的，決定先從充電樁入手。

維修人員下班后到用戶所住小區(qū)，在給車輛充電時(shí)果然發(fā)現(xiàn)充電樁上的紅燈有規(guī)律地頻閃。充電樁上的紅燈閃爍是一種故障閃碼，可以根據(jù)閃爍規(guī)律判斷閃碼的含義。經(jīng)觀察，紅燈閃滅2 次，每2 次一循環(huán)。根據(jù)充電樁等效故障對(duì)應(yīng)表得知，充電樁所報(bào)為12 號(hào)故障碼：充電線路“接地”故障。

根據(jù)故障現(xiàn)象以及充電樁給出的故障提示及，維修人員初步判斷故障并非車輛充電系統(tǒng)和慢充口故障，也不是充電樁本身問(wèn)題，很可能是供電線路故障，如零線、接地線等。根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，這些線路問(wèn)題也是造成車輛充電故障的常見(jiàn)原因。

打開(kāi)充電樁接線盒，測(cè)量接地線，接地電阻不到5 Ω，基本合格。測(cè)量零線時(shí)，發(fā)現(xiàn)零地電壓達(dá)到35.6 V （圖14），明顯偏高。正常充電樁在充電時(shí)，零地電壓在10.0 V 左右。由此初步判斷充電樁不充電的原因，是零地電壓過(guò)高造成的。零地電壓就是零線上的電壓，也可以說(shuō)是零線和接地線的電勢(shì)差。在正常情況下接地線電壓為零，所以零地電壓就是零線上的電壓。零地電壓的大小跟零線上的電流成正比。

圖14 測(cè)量零地電壓

導(dǎo)致零、地電壓偏高的原因主要有：①接地線不符合要求；②三相電源負(fù)載不平衡；③高頻諧波干擾；④其他原因（線纜太細(xì)、距離太遠(yuǎn)等）。根據(jù)上述分析，維修人員決定先對(duì)接地線路進(jìn)行重新處理。為了徹底解決接地線本身可能造成的隱患，維修人員建議同時(shí)從3 個(gè)方面解決問(wèn)題：①調(diào)整三相負(fù)載的相對(duì)平衡；②用接地電阻儀測(cè)量地線的接地電阻應(yīng)小于4 Ω；③保證零線和地線的連接處不虛接。

用戶按照要求重新處理了接地線（圖15），測(cè)量接地電阻為2 Ω 左右，但故障依舊。

圖15 重新處理接地

用戶所在的小區(qū)為老社區(qū)，電力設(shè)施及規(guī)劃建設(shè)比較陳舊，因此維修人員判斷可能是三相電源負(fù)載不平衡，造成零點(diǎn)漂移。零線有電流通過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生零地電壓。通俗點(diǎn)說(shuō)，就是與充電樁同一根火線上存在其他大負(fù)載的用電設(shè)備，考慮到進(jìn)入冬季故障才出現(xiàn)，那么大負(fù)載的用電取暖設(shè)備可能性更大一些。這也是為什么白天充電正常，晚上無(wú)法充電的原因。

由于涉及到小區(qū)多個(gè)用戶，要解決此問(wèn)題，只能對(duì)這些老、舊小區(qū)進(jìn)行整體電力線路升級(jí)改造。還要統(tǒng)籌用電量，均勻分配各相用電，盡量保證各相用電戶數(shù)、用電量平衡，才能從根本上解決零地電壓過(guò)高的問(wèn)題。

故障排除：經(jīng)聯(lián)系，充電樁廠家售后服務(wù)工程師對(duì)充電樁進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，讓充電樁容錯(cuò)零地電壓的幅值加大。充電樁進(jìn)行升級(jí)后，晚上無(wú)法充電問(wèn)題解決。

3.慢充操作規(guī)范

從目前反饋的慢充故障來(lái)看，很多故障的原因都是因?yàn)檐囍鞒潆姴划?dāng)所造成的。在此筆者建議車主在給車輛充電時(shí)，注意以下事項(xiàng)。

（1）給車輛充電時(shí)，只能單獨(dú)進(jìn)行交流充電或直流充電，不可以同時(shí)插交流充電槍和直流充電槍。若同時(shí)插入了交流充電槍和直流充電槍，需將交流充電槍與直流充電槍都拔出后，再插任意一把充電槍進(jìn)行充電。

（2）插入充電槍時(shí)，注意不要按壓充電槍開(kāi)關(guān)；將充電槍垂直插入，推入時(shí)聽(tīng)到“咔”一聲，表示插槍到位。

（3）拔慢充槍前，先用遙控鑰匙給車輛解鎖，或者通過(guò)車內(nèi)智能大屏結(jié)束充電對(duì)充電槍解鎖。充電槍鎖解鎖后，按壓充電槍開(kāi)關(guān)，同時(shí)拔出充電槍。

（4）若發(fā)生解鎖后充電槍仍無(wú)法拔出的情況，請(qǐng)將充電槍再次推緊到位，并用遙控鑰匙解鎖后，再次嘗試拔槍。

（5）多次解鎖后充電槍仍無(wú)法拔出的，使用應(yīng)急解鎖功能（如小鵬G3，在前機(jī)艙右側(cè)找到充電槍鎖機(jī)械拉鎖，拉動(dòng)解鎖），然后拔出充電槍。

（6）避免雷雨天進(jìn)行充電。為延長(zhǎng)鋰離子動(dòng)力電池壽命，建議充電時(shí)淺放淺充；動(dòng)力電池電量在20%～80%時(shí)進(jìn)行使用和充電為最佳。