模塊三新能源汽車充電系統的故障診斷與排除課題一

充電系統簡單故障的診斷與排除1技能實訓6充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除課題二

充電系統綜合故障的診斷與排除技能實訓7

充電指示燈正常、無法充電故障的診斷與排除2課題一

充電系統簡單故障的診斷與排除

3學習目標1.掌握充電系統簡單故障的故障現象。2.了解充電系統簡單故障的分析方法。3.能對低壓充電系統簡單故障進行檢修。4.能對交流充電系統簡單故障進行檢修。4任務描述某客戶的比亞迪新能源純電動汽車在充電時，發現車輛不能進行充電，該客戶將車輛開到4S店進行診斷與維修。維修人員小張確認故障信息后，發現該車裝配有交流充電系統，車輛連接充電器系統顯示未進行充電。想一想，小張該如何進行檢測與維修呢？5任務分析該車型裝有交流充電系統，客戶能利用交流充電樁或車載充電器進行充電。交流充電是指通過傳導的方式，按照一定的充電模式，將交流電源調整為校準的電壓或電流，為汽車動力蓄電池等儲能裝置提供電能。交流充電線束連接交流充電接口和車載充電機，將交流充電樁輸入的220

V交流電輸送到車載充電機。61.故障現象比亞迪e5汽車在行駛過程中，儀表提示“請檢查充電系統，請檢查低壓電池系統”（如圖所示），汽車熄火后無法啟動。一、低壓系統無法充電故障的診斷與排除低壓電池系統故障72.故障分析根據故障現象分析，該車可能的故障原因為輔助蓄電池故障、高壓電控總成故障、低壓線路故障等。（1）輔助蓄電池故障比亞迪e5汽車所使用的輔助蓄電池是磷酸鐵鋰離子電池，簡稱磷酸鐵鋰電池，是用磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料作電池正極的鋰離子電池。一、低壓系統無法充電故障的診斷與排除82.故障分析（1）輔助蓄電池故障磷酸鐵鋰電池的內部結構（如圖所示）。左邊是橄欖石結構的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接；中間是聚合物隔膜，它把正極與負極隔開，使鋰離子（Li+）可以通過，而電子（e-）不能通過；右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上、下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。92.故障分析磷酸鐵鋰電池在充電時，正極中的鋰離子（Li+）通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子（Li+）通過聚合物隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充、放電時來回遷移而命名的。單體磷酸鐵鋰電池的使用壽命超過2000次，但電池組的壽命會大打折扣，可能只有500次。因為電池組由大量單體電池串、并聯而成，所以電池組的整體壽命取決于使用壽命最短的那顆電池。102.故障分析（1）輔助蓄電池故障在電池的日常使用過程中，電池本身會出現各種故障，外部故障有容器或蓋子產生裂紋、電樁腐蝕等；內部故障有極板硫化、極板活性物質脫落、自行放電、極板間短路和極板彎曲等。該電池內部包含電池管理器，能監測電池的電壓、電流和溫度，電池管理器與整車控制模塊進行相互通信。如果檢測到鋰離子電池的異常狀態會觸發故障報警功能，使儀表盤上的故障指示燈點亮，同時顯示信息“請檢查低壓電池系統”。112.故障分析（2）高壓電控總成故障比亞迪e5汽車的DC/DC變換器集成在高壓電控總成中，當鐵電池（輔助蓄電池）電量偏低時，控制充電繼電器吸合并同時發出智能充電請求給動力蓄電池BMS，動力蓄電池BMS監測條件滿足智能充電允許后，控制高壓配電箱主吸合器工作，并通過DC/DC變換器放電給輔助蓄電池充電；輔助蓄電池BMS監測已進入智能充電模式后發送狀態報文給儀表做相應提醒，滿足退出條件時輔助蓄電池將做相應控制策略退出此模式。當DC/DC變換器高壓輸入端或DC/DC變換器本身出現異常不能正常工作時，便會觸發故障報警功能，使儀表盤上的故障指示燈點亮，同時顯示信息“請檢查低壓電池系統”。122.故障分析（3）低壓線路故障在DC/DC變換器正常工作時，將高壓直流電轉換為低壓直流電，通過高壓電控總成的輸出端輸送到正極熔絲盒，如（圖1）所示，直接與輔助蓄電池正極相連，給輔助蓄電池充電。當低壓線路出現問題時，輔助蓄電池不能進行充電，輔助蓄電池電壓過低便會觸發故障報警功能，使儀表盤上的故障指示燈點亮，同時顯示信息“請檢查低壓電池系統”。13圖1低壓充電系統連接圖143.故障診斷與排除根據對故障可能原因的分析，結合實際車輛故障現象，進行故障診斷與排除。低壓系統無法充電故障診斷與排除步驟（見下表）。一、低壓系統無法充電故障的診斷與排除15低壓系統無法充電故障診斷與排除步驟16續表17續表18續表19續表20續表21續表224.故障總結本次故障診斷主要通過讀取系統故障碼直接鎖定故障點，然后通過驗證DC/DC變換器的輸出電壓確定故障在DC/DC變換器，更換高壓電控總成后故障排除。車輛行駛過程中，DC/DC變換器與輔助蓄電池并聯給整車低壓電器供電，當輔助蓄電池單節電壓過低時會由DC/DC變換器將電池包的高壓電降壓給輔助蓄電池充電。當DC/DC變換器故障時，輔助蓄電池得不到充電；當輔助蓄電池單節電壓低壓為3.1V時，會進入超低功耗模式。正常的DC/DC變換器輸出電壓為13.8V左右。一、低壓系統無法充電故障的診斷與排除231.故障現象某車主反映一輛2017款比亞迪e5純電動汽車在插上充電槍后，儀表顯示充電界面但無充電功率，并且充電連接指示燈不亮，車輛無法進行交流充電。二、充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除242.故障分析根據故障現象，可能的故障原因為充電槍故障、充電接觸器故障、充電口到VTOG的高壓線束故障、VTOG到電池管理器的低壓線束故障、VTOG到BCM的低壓線束故障等。（圖1）分析比亞迪e5汽車交流充電系統工作原理，當充電槍插到充電口之后，VTOG會通過CP線接收到充電確認信號，通過CC線檢測充電連接信號，如（圖2）所示。二、充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除25圖1比亞迪e5汽車交流充電系統工作原理26圖2充電連接CC、CP電路272.故障分析當檢測到這兩個信號之后，VTOG會發送充電連接信號到BMS（電池管理系統）和BCM（車身控制器），由BCM控制雙路電繼電器工作，雙路電喚醒DC/DC變換器、BMS、網關以及組合儀表，雙路電工作電路圖（見下圖）。而BMS在被喚醒之后檢測VTOG發送的充電連接信號，然后控制分壓接觸器、正極接觸器、負極接觸器、預充接觸器、交流充電接觸器工作，實現外部電源對車輛的交流充電。28293.故障診斷與排除根據對故障可能原因的分析，結合實際車輛故障現象，進行故障診斷與排除。充電指示燈異常、無法充電故障診斷與排除步驟（見下表）。二、充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除30充電指示燈異常、無法充電故障診斷與排除步驟31續表32續表33續表34續表35續表36續表37續表38續表39續表40續表41續表42續表434.故障總結本次故障診斷主要通過分析充電系統的工作原理和電路圖鎖定故障點，然后通過驗證BMS與VTOG之間的通信故障，恢復它們之間的通信線路后故障排除。在未收到VTOG發送的充電連接信號時，BMS不會對分壓接觸器、正極接觸器、負極接觸器、預充接觸器、交流充電接觸器發出控制命令，高壓電控總成64針插頭19號針腳恰好是VTOG到BMS的充電連接信號線。當VTOG到BMS的充電連接信號線斷路時，BMS沒有接收到充電連接信號，也就沒有控制相應的接觸器閉合，同時就沒有控制儀表盤上的充電連接指示燈點亮。二、充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除44將退針拆除，更換新針重新插入。將低壓插頭與高壓電控總成緊固好后，連接蓄電池負極，再次進行交流充電。考慮到維修成本問題，可以通過拆除退針更換新針的方式，但是如果再次出現退針情況，就只能更換整條低壓線束。45技能實訓6

充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除

461.了解充電系統的結構及工作原理。2.掌握充電系統簡單故障診斷與排除方法。3.能正確分析充電系統簡單故障及其原因。4.能診斷與排除充電系統簡單故障。一、實訓目標47查閱相關資料，寫出下列實訓器材的名稱及用途（見下圖）二、實訓器材48續表49續表501.作業前準備準備作業工具及設備，檢查工作場地和設備設施是否清潔，是否存在安全隱患，如不正常應匯報給實訓教師。三、實訓內容及步驟512.故障原因分析分析充電指示燈異常、無法充電故障原因，補全下列魚骨圖。三、實訓內容及步驟523.故障診斷與排除流程編寫充電指示燈異常、無法充電故障的診斷與排除流程，填寫下表。三、實訓內容及步驟534.小組分工三、實訓內容及步驟545.安全注意事項查閱相關資料，填寫下表。三、實訓內容及步驟556.故障診斷與排除步驟通過相關知識的學習，填寫下表。三、實訓內容及步驟56續表57續表58續表59續表60續表61續表62續表63續表641.小組互評小組選派代表進行成果展示，其余小組根據展示和闡述進行評價，并記錄評價結果（見下表）。四、檢驗與評估65662.組內互評每個成員對組員的表現進行打分，并填寫下表。四、檢驗與評估注：評價采用5分制。673.自我反思和評價根據個人在課堂上的實際表現，填寫下表。四、檢驗與評估68考核標準表五、實訓考核69續表70課題二

充電系統綜合故障的診斷與排除71學習目標1.掌握充電系統綜合故障的故障原因。2.了解充電系統綜合故障的分析方法。3.能對直流充電系統綜合故障進行檢修。4.能對交流充電系統綜合故障進行檢修。72任務描述某客戶的比亞迪新能源純電動汽車在進行充電時，發現車輛不能充電，該客戶將車輛開到4S店進行診斷與維修。維修人員小張確認故障信息后，發現該車裝有交流充電系統和直流充電系統，車輛連接充電器系統顯示未進行充電。想一想，小張該如何進行故障檢測與維修呢？73任務分析該車型同時提供交流充電系統和直流充電系統兩種充電方式，客戶可以利用多種充電裝置為車輛進行充電。交流充電系統通過交流充電車載充電機進行充電，將交流電源調整為校準的電壓或電流，為汽車動力蓄電池等儲能裝置提供電能。直流充電系統通過直流充電樁直接向動力蓄電池充電，根據動力蓄電池需要的電壓或電流，在充電樁內部直接轉換成動力蓄電池所需要的直流電為其提供電能。

741.故障現象車主反映其車輛在直流充電樁無法充電，顯示“充電啟動未能成功”，嘗試更換多個充電樁還是無法充電；但使用交流充電樁可以進行充電。一、充電系統無反應、無法充電故障的診斷與排除752.故障分析根據故障現象分析，可能的故障原因為直流充電口故障、直流充電低壓通信線路故障、電池管理器故障或者控制直流充電的低壓線路故障。通過測試，插入充電槍后儀表盤上只有充電連接指示燈亮，再無其他充電的相關信息，充電樁上顯示“充電啟動未能成功”。但使用交流充電樁可以進行充電，由此可以暫時確定電池管理器能正常工作，故障應該在直流充電過程涉及的元器件或者線束部位。一、充電系統無反應、無法充電故障的診斷與排除762.故障分析（1）直流充電口故障充電口作為車輛充電系統與充電樁對接的接口，在正常使用時，插拔過程中充電口端子存在摩擦，為易損件；在不正常使用時，如使用不規范的充電槍等則會嚴重縮短其使用壽命。充電口的外觀檢查（見下圖）。目視檢查充電口塑料絕緣殼體外觀有無熱熔變形或脫落，嚴重熱熔變形影響正常使用的充電槍需要及時更換；目視檢查充電口端子內部有無灰塵或其他異物，有異物無法排出影響正常使用的充電槍需及時更換；目視檢查充電口端子簧片及底部有無變黃，微黃可以繼續使用，若為暗黃則需更換（此條不適用于鍍金端子充電口）；目視檢查充電口端子簧片及底部有無變黑，變黑的需要更換；目視檢查端子簧片有無斷裂，斷裂的需要更換。77782.故障分析（2）直流充電低壓通信線路故障直流充電口端子名稱及其含義（見下圖）。直流充電口的通信端子CC1和CC2的功能如下：CC1：充電樁確認充電槍是否插好（充電口端電阻為1000Ω）。CC2：車輛確認充電槍是否插好（充電槍端電阻為1000Ω）。7980由于故障車輛儀表盤上有點亮的充電連接指示燈，充電樁上顯示“充電啟動未能成功”，說明充電口CC1端子和CC2端子正常，所以將故障定位于充電過程中的CAN線信息交互失敗上。直流充電信號確認過程為：CC1→充電樁輸出低壓電源→BMS得電→CC2→CAN通信→充電樁輸出高壓電。直流充電系統的CAN通信為充電口S-、S+端子到電源管理器BK45（B）-20、BK45（B）-14號針腳，如（圖1）所示。前艙線束BJB01（A）、BJB01（B）接插件位于儀表盤后側內部接線盒，B53（A）接插件位于前保險杠內側，如（圖2）所示。8182圖1

直流充電系統低壓通信線路續表83圖2直流充電系統低壓接插件B53（A）843.故障診斷與排除根據對故障可能原因的分析，結合實際車輛故障現象，進行故障診斷與排除。充電系統無反應、無法充電故障診斷與排除步驟（表

1）。一、充電系統無反應、無法充電故障的診斷與排除85

表1充電系統無反應、無法充電故障診斷與排除步驟86續表87續表88續表89續表90續表91續表92續表93續表944.故障總結本次故障維修需要掌握整個直流充電的流程才能在故障排除過程中做出正確的判斷。直流充電的流程分析：插充電槍后，充電樁檢測到CC1的1kΩ電阻，確認充電槍已插好，直流充電樁控制吸合直流充電繼電器，電池管理器得到雙路電可以工作；車輛檢測到CC2的1kΩ電阻后確認充電樁連接正常，電池管理器控制點亮儀表充電連接指示燈并與直流充電樁進行CAN通信，通信無異常后，直流充電樁輸出高壓電為車輛充電。一、充電系統無反應、無法充電故障的診斷與排除95根據直流充電流程，該車輛電池管理器已經控制點亮儀表盤上的充電連接指示燈，說明CC1、CC2已經完成，判斷為CAN通信未完成，懷疑是因為CAN線路或充電口故障導致。在維修新能源汽車時經常會遇到故障碼“U02A200”，其故障為：與主動泄放模塊通信故障。該故障碼的形成原因是：每次高壓上電不成功或者充電不成功時，電池管理器內就會報“主泄放模塊通信故障”，所以維修時不能根據此故障碼來確定故障點。961.故障現象一輛比亞迪e5汽車無法進行交流充電，儀表一直顯示“充電連接中”，但無充電連接成功信息顯示，交流充電無法完成。車輛無其他故障，可以上OK電正常行駛。二、充電指示燈正常、無法充電故障的診斷與排除972.故障分析根據故障現象分析，可能的故障原因為交流充電設備故障、交流充電口故障、電池包及BMS故障、高壓電控總成故障或者線路故障。交流充電裝置主要包括隨車的便攜式充電器、壁掛式充電盒以及交流充電樁等，如（見下圖）。這三種充電裝置都可以將交流電源調整為校準的電壓或電流，為汽車動力蓄電池等儲能裝置提供電能。通過選擇不同類型的交流充電裝置為汽車充電，可以交叉驗證隨車的交流充電盒或交流充電樁是否損壞。二、充電指示燈正常、無法充電故障的診斷與排除98交流充電裝置992.故障分析開始充電時，將充電槍對準對應充電口后再推入；結束充電時，先對充電設備進行必要的操作（如刷卡或設置停止充電），再解鎖車輛，然后按下充電槍解鎖按鍵并保持1～2s再拔槍（不要直接或快速拔出充電槍，否則將存在拉弧風險）。不建議使用的充電槍端口狀態（見下圖），此時應該及時前往比亞迪服務店檢查或更換。1001012.故障分析交流充電的控制過程（見下圖），根據工作原理分析，當高壓電控總成內充電槍觸發單元通過與充電槍連接端子CC與端子PE檢測到充電連接裝置內的電阻RC后（確定充電連接裝置額定容量），拉低充電連接信號，BMS模塊控制車輛低壓供電線路IG3繼電器吸合并給相關部件提供電源；當BMS得電后執行充電程序并拉低儀表盤上的充電指示燈信號，儀表盤上的充電連接指示燈點亮。測量充電槍端子CC與端子PE之間的電阻，電阻值為681Ω，正常，因為儀表充電連接指示燈可正常點亮，據此分析端子CC與端子PE的連接信號正常。1021032.故障分析由于比亞迪e5純電動汽車帶有預約充電功能，預約充電服務器集成在儀表控制單元內，在充電連接過程中，車載充電機需要通過CAN總線接收到儀表控制單元發來的確認充電報文信息，在確認當前無預約充電設置后，才能執行實時充電動作，充電成功后組合儀表才會顯示“正在充電中”的信息。分析認為，如果預約充電功能誤觸發也有可能對充電造成影響。對儀表控制單元進行恢復默認設置操作，并查看預約充電功能狀態，為關閉狀態，然后對車輛進行重新充電，故障現象依舊。1042.故障分析VTOG的充電流程如下：將交流充電槍插入充電口，VTOG檢測插槍信號（即CC信號）后，給BCM（車身控制器）發出充電連接信號。BCM控制雙路電繼電器吸合，BMS與VTOG獲得雙路電。VTOG檢測CP信號、BMS（電池管理系統）接收到充電感應信號后自檢（無故障），BMS控制電池包內接觸器和預充接觸器吸合進行預充（預充完成后，吸合交流充電接觸器，斷開預充接觸器），VTOG檢測到動力蓄電池包的反饋電壓后控制交流充電樁輸出交流電（給VTOG）進行充電。交流充電系統的交流充電口信號電路（圖1）。105圖1

交流充電口信號電路1063.故障診斷與排除根據對故障可能原因的分析，結合實際車輛故障現象，進行故障診斷與排除。充電指示燈正常、無法充電故障診斷與排除步驟（見下表）。二、充電指示燈正常、無法充電故障的診斷與排除107充電指示燈正常、無法充電故障診斷與排除步驟108續表109續表110續表111續表112續表113續表114續表115續表1164.故障總結處理此類故障時，需要掌握充電控制流程。根據充電系統工作原理分析，認為故障很可能為交流充電控制導引電路存在連接線路故障、供電控制裝置故障或車輛充電控制裝置故障。查閱國家標準《電動汽車傳導充電系統第1部分：通用要求》（GB/T18487.1—2015），該標準中給出了交流充電控制導引電路原理圖，其工作原理為：當充電接口已完全連接，則開關從+12V連接狀態切換至PWM信號（脈沖寬度調制信號），供電控制裝置通過測量檢測點1的電壓值變化來判斷充電連接裝置是否完全連接，車輛控制裝置通過測量檢測點2位置的PWM信號來判斷供電設備的供電能力，確認充電連接裝置已完全連接。二、充電指示燈正常、無法充電故障的診斷與排除1171.故障現象一輛比亞迪e5汽車偶發性出現行駛中電量不下降且充電時電量不上漲現象。2.故障分析根據故障現象分析，可能的故障原因為BMS故障、高壓電控（霍爾電流傳感器）故障或者電流傳感器線路故障。三、充電指示燈正常、無法充滿電故障的診斷與排除1182.故障分析電量通過電池SOC值反映，即荷電狀態，用來反映電池的剩余容量，其數值上為剩余容量占電池容量的比值，常用百分數表示，其取值范圍為0～1。當SOC=0時，表示電池放電完全；當SOC=1時，表示電池完全充滿。電池SOC值不能直接測量，只能通過電池端電壓、充放電電流及內阻等參數來估算其大小。而這些參數還會受到電池老化、環境溫度變化以及汽車行駛狀態等多種不確定因素的影響，因此，準確的SOC值估算已成為電動汽車發展中亟待解決的問題。三、充電指示燈正常、無法充滿電故障的診斷與排除1192.故障分析霍爾電流傳感器可以分為很多種，按照原理分類可以分為開環霍爾電流傳感器和閉環霍爾電流傳感器兩種。基于開環原理的電流傳感器結構簡單、可靠性好、過載能力強、體積較小，但也有很多缺點，如溫度影響大、精度低、響應不夠快、頻帶寬度窄等。而閉環霍爾電流傳感器的特點是精度高、響應快、頻帶寬，但同時也有缺點，即過載能力差，體積較大，工藝比較復雜，同時價格也偏高。霍爾電流傳感器可以測量各種類型的電流，從直流電到幾千赫茲的交流電，其所依據的工作原理主要是霍爾效應原理。霍爾電流傳感器的工作電路（下圖所示）。1201212.故障分析電流傳感器的輸出信號：當原邊導線經過電流傳感器時，原邊電流IP會產生磁感線，原邊磁感線集中在磁芯氣隙周圍，內置在磁芯氣隙中的霍爾電片可產生與原邊磁感線成正比的，大小僅為幾毫伏的感應電壓，通過后續電子電路可把這個微小的信號轉變為副邊電流IS，并存在以下關系式：IS×NS=IP×NP。其中，IS為副邊電流；NS為副邊線圈匝數；IP為原邊電流；NP為原邊線圈匝數，一般取NP=1；NP/NS為匝數比。電流傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號（原邊電流IP）成正比，IS一般很小，只有10～400mA。如果輸出電流經過測量電阻RM，則可以得到一個與原邊電流成正比的大小為幾伏的電壓輸出信號。1222.故障分析電流傳感器的供電電壓V：V指電流傳感器的供電電壓，它必須在傳感器所規定的范圍內。超過此范圍，傳感器不能正常工作或可靠性降低。另外，傳感器的供電電壓V又分為正極供電電壓V+和負極供電電壓V-。要注意單相供電的傳感器，其供電電壓Vmin是雙相供電電壓Vmin的2倍，所以其測量范圍要高于雙相供電的傳感器。1233.故障診斷與排除根據對故障可能原因的分析，結合實際車輛故障現象，進行故障診斷與排除。充電指示燈正常、無法充滿電故障診斷與排除步驟（見下表）。三、充電指示燈正常、無法充滿電故障的診斷與排除124充電指示燈正常、無法充滿電故障診斷與排除步驟125續表126續表127續