模块三 课题2 充电系统综合故障的诊断与排除（课件）《新能源汽车充电系统检测与维修》同步精品课堂（劳动版·第3版）

同步精品课程——中职专业课 模块三课题2 充电系统综合故障的诊断与排除 《新能源汽车充电系统检测与维修》（第3版）中国劳动社会保障出版社 1 学习目标 模块三课题2充电系统综合故障的诊断与排除 知识目标 能理解充电系统综合故障的故障原因。 能力目标 能掌握充电系统综合故障的分析方法。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解充电系统综合故障的故障原因。 2.能掌握充电系统综合故障的分析方法。 3.能分析直流充电系统综合故障进行检修。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 一、充电系统无反应、无法充电故障的诊断与排除 1. 故障现象 车主反映其车辆在直流充电桩无法充电，显示“充电启动未能成功”，尝试更换多个充电桩还是无法充电；但使用交流充电桩可以进行充电。 2. 故障分析 根据故障现象分析，可能的故障原因为直流充电口故障、直流充电低压通信线路故障、电池管理器故障或者控制直流充电的低压线路故障。 通过测试，插入充电枪后仪表盘上只有充电连接指示灯亮，再无其他充电的相关信息，充电桩上显示“充电启动未能成功”。但使用交流充电桩可以进行充电，由此可以暂时确定电池管理器能正常工作，故障应该在直流充电过程涉及的元器件或者线束部位。 新知学习 02 2. 故障分析 （1）直流充电口故障 充电口作为车辆充电系统与充电桩对接的接口，在正常使用时，插拔过程中充电口端子存在摩擦，为易损件；在不正常使用时，如使用不规范的充电枪等则会严重缩短其使用寿命。 新知学习 02 充电口的外观检查（见下图）。目视检查充电口塑料绝缘壳体外观有无热熔变形或脱落，严重热熔变形影响正常使用的充电枪需要及时更换；目视检查充电口端子内部有无灰尘或其他异物，有异物无法排出影响正常使用的充电枪需及时更换；目视检查充电口端子簧片及底部有无变黄，微黄可以继续使用，若为暗黄则需更换（此条不适用于镀金端子充电口）；目视检查充电口端子簧片及底部有无变黑，变黑的需要更换；目视检查端子簧片有无断裂，断裂的需要更换。 新知学习 02 2. 故障分析 （2）直流充电低压通信线路故障 直流充电口端子名称及其含义（见下图）。直流充电口的通信端子 CC1 和CC2 的功能如下： CC1：充电桩确认充电枪是否插好（充电口端电阻为 1 000 Ω）。 CC2：车辆确认充电枪是否插好（充电枪端电阻为 1 000 Ω）。 新知学习 02 由于故障车辆仪表盘上有点亮的充电连接指示灯，充电桩上显示“充电启动未能成功”，说明充电口 CC1 端子和 CC2 端子正常，所以将故障定位于充电过程中的 CAN 线信息交互失败上。 直流充电信号确认过程为：CC1 →充电桩输出低压电源→ BMS 得电→ CC2 →CAN 通信→充电桩输出高压电。 直流充电系统的 CAN 通信为充电口 S-、S+ 端子到电源管理器 BK45（B）-20、BK45（B）-14 号针脚，如（图 1） 所示。前舱线束 BJB01（A）、BJB01（B）接插件位于仪表盘后侧内部接线盒，B53（A）接插件位于前保险杠内侧，如（图 2） 所示。 新知学习 02 图1直流充电系统低压通信线路 新知学习 02 图2直流充电系统低压接插件 B53（A） 新知学习 02 3. 故障诊断与排除 根据对故障可能原因的分析，结合实际车辆故障现象，进行故障诊断与排除。充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤（表 1）。 表1 充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电系统无反应、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 4. 故障总结 本次故障维修需要掌握整个直流充电的流程才能在故障排除过程中做出正确的判断。 直流充电的流程分析：插充电枪后，充电桩检测到 CC1 的 1 kΩ 电阻，确认充电枪已插好，直流充电桩控制吸合直流充电继电器，电池管理器得到双路电可以工作；车辆检测到 CC2 的 1 kΩ 电阻后确认充电桩连接正常，电池管理器控制点亮仪表充电连接指示灯并与直流充电桩进行 CAN 通信，通信无异常后，直流充电桩输出高压电为车辆充电。 新知学习 02 根据直流充电流程，该车辆电池管理器已经控制点亮仪表盘上的充电连接指示灯， 说明 CC1、CC2 已经完成，判断为 CAN 通信未完成，怀疑是因为 CAN 线路或充电口故障导致。 在维修新能源汽车时经常会遇到故障码“U02A200”，其故障为：与主动泄放模块通信故障。该故障码的形成原因是：每次高压上电不成功或者充电不成功时，电池管理器内就会报“主泄放模块通信故障”，所以维修时不能根据此故障码来确定故障点。 新知学习 02 二、充电指示灯正常、无法充电故障的诊断与排除 1. 故障现象 一辆比亚迪 e5 汽车无法进行交流充电，仪表一直显示“充电连接中”，但无充电连接成功信息显示，交流充电无法完成。车辆无其他故障，可以上 OK 电正常行驶。 新知学习 02 2. 故障分析 根据故障现象分析，可能的故障原因为交流充电设备故障、交流充电口故障、电池包及 BMS 故障、高压电控总成故障或者线路故障。 交流充电装置主要包括随车的便携式充电器、壁挂式充电盒以及交流充电桩等，如（见下图）。这三种充电装置都可以将交流电源调整为校准的电压或电流，为汽车动力蓄电池等储能装置提供电能。通过选择不同类型的交流充电装置为汽车充电，可以交叉验证随车的交流充电盒或交流充电桩是否损坏。 新知学习 02 2. 故障分析 开始充电时，将充电枪对准对应充电口后再推入；结束充电时，先对充电设备进行必要的操作（如刷卡或设置停止充电），再解锁车辆，然后按下充电枪解锁按键并保持1～2 s 再拔枪（不要直接或快速拔出充电枪，否则将存在拉弧风险）。 不建议使用的充电枪端口状态（见下图），此时应该及时前往比亚迪服务店检查或更换。 新知学习 02 2. 故障分析 交流充电的控制过程（见下图），根据工作原理分析，当高压电控总成内充电枪触发单元通过与充电枪连接端子 CC 与端子 PE 检测到充电连接装置内的电阻 RC 后（确定充电连接装置额定容量），拉低充电连接信号，BMS 模块控制车辆低压供电线路IG3 继电器吸合并给相关部件提供电源；当 BMS 得电后执行充电程序并拉低仪表盘上的充电指示灯信号，仪表盘上的充电连接指示灯点亮。测量充电枪端子 CC 与端子 PE 之间的电阻，电阻值为 681 Ω，正常，因为仪表充电连接指示灯可正常点亮，据此分析端子 CC 与端子 PE 的连接信号正常。 新知学习 02 2. 故障分析 由于比亚迪 e5 纯电动汽车带有预约充电功能，预约充电服务器集成在仪表控制单元内，在充电连接过程中，车载充电机需要通过 CAN 总线接收到仪表控制单元发来的确认充电报文信息，在确认当前无预约充电设置后，才能执行实时充电动作，充电成功后组合仪表才会显示“正在充电中”的信息。 分析认为，如果预约充电功能误触发也有可能对充电造成影响。对仪表控制单元进行恢复默认设置操作，并查看预约充电功能状态，为关闭状态，然后对车辆进行重新充电，故障现象依旧。 新知学习 02 2. 故障分析 VTOG 的充电流程如下： 将交流充电枪插入充电口，VTOG 检测插枪信号（即 CC 信号）后，给 BCM（车身控制器）发出充电连接信号。BCM 控制双路电继电器吸合，BMS 与 VTOG 获得双路电。VTOG 检测 CP 信号、BMS（电池管理系统）接收到充电感应信号后自检（无故障），BMS 控制电池包内接触器和预充接触器吸合进行预充（预充完成后，吸合交流充电接触器，断开预充接触器），VTOG 检测到动力蓄电池包的反馈电压后控制交流充电桩输出交流电（给 VTOG）进行充电。交流充电系统的交流充电口信号电路（图1）。 新知学习 02 3. 故障诊断与排除 根据对故障可能原因的分析，结合实际车辆故障现象，进行故障诊断与排除。充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤（见下表）。 充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 4. 故障总结 处理此类故障时，需要掌握充电控制流程。 根据充电系统工作原理分析，认为故障很可能为交流充电控制导引电路存在连接线路故障、供电控制装置故障或车辆充电控制装置故障。查阅国家标准《电动汽车传导充电系统　第 1 部分：通用要求》（GB/T 18487.1—2015），该标准中给出了交流充电控制导引电路原理图，其工作原理为：当充电接口已完全连接，则开关从 +12 V 连接状态切换至 PWM 信号（脉冲宽度调制信号），供电控制装置通过测量检测点 1 的电压值变化来判断充电连接装置是否完全连接，车辆控制装置通过测量检测点 2 位置的 PWM 信号来判断供电设备的供电能力，确认充电连接装置已完全连接。 新知学习 02 三、充电指示灯正常、无法充满电故障的诊断与排除 1. 故障现象 一辆比亚迪 e5 汽车偶发性出现行驶中电量不下降且充电时电量不上涨现象。 2. 故障分析 根据故障现象分析，可能的故障原因为 BMS 故障、高压电控（霍尔电流传感器）故障或者电流传感器线路故障。 新知学习 02 2. 故障分析 电量通过电池 SOC 值反映，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示，其取值范围为 0～1。当 SOC=0 时，表示电池放电完全；当 SOC=1 时，表示电池完全充满。 电池 SOC 值不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化以及汽车行驶状态等多种不确定因素的影响，因此，准确的 SOC 值估算已成为电动汽车发展中亟待解决的问题。 新知学习 02 2. 故障分析 霍尔电流传感器可以分为很多种，按照原理分类可以分为开环霍尔电流传感器和闭环霍尔电流传感器两种。基于开环原理的电流传感器结构简单、可靠性好、过载能力强、体积较小，但也有很多缺点，如温度影响大、精度低、响应不够快、频带宽度窄等。而闭环霍尔电流传感器的特点是精度高、响应快、频带宽，但同时也有缺点，即过载能力差，体积较大，工艺比较复杂，同时价格也偏高。 新知学习 02 霍尔电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应原理。霍尔电流传感器的工作电路（下图所示）。 新知学习 02 2. 故障分析 电流传感器的输出信号： 当原边导线经过电流传感器时，原边电流 IP 会产生磁感线，原边磁感线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生与原边磁感线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变为副边电流 IS，并存在以下关系式：IS×NS=IP×NP。其中，IS 为副边电流；NS 为副边线圈匝数；IP 为原边电流；NP为原边线圈匝数，一般取 NP=1；NP/NS 为匝数比。 电流传感器的输出信号是副边电流 IS，它与输入信号（原边电流 IP）成正比，IS 一般很小，只有 10～400 mA。如果输出电流经过测量电阻 RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。 新知学习 02 2. 故障分析 电流传感器的供电电压 V： V 指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低。另外，传感器的供电电压 V 又分为正极供电电压 V+ 和负极供电电压 V-。要注意单相供电的传感器，其供电电压 Vmin 是双相供电电压 Vmin 的 2倍，所以其测量范围要高于双相供电的传感器。 新知学习 02 3. 故障诊断与排除 根据对故障可能原因的分析，结合实际车辆故障现象，进行故障诊断与排除。充电指示灯正常、无法充满电故障诊断与排除步骤（见下表）。 充电指示灯正常、无法充满电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充满电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 充电指示灯正常、无法充满电故障诊断与排除步骤 新知学习 02 4. 故障总结 处理此类故障，必须清楚电池 SOC 值的变化原理：BMS（电池管理系统）监测电池包电量时，根据电流霍尔传感器检测到的电流变化信号，在 BMS 内部按照特定的计算方法折算成 SOC 值的变化，BMS 与仪表进行通信，将 SOC 值显示在仪表上。另外，使用原理图进行分析能帮助维修人员更快地找到故障点。 新知学习 02 重点：充电系统综合故障的故障原因 难点：充电系统综合故障的分析方法 新知学习 02 小试牛刀 03 1.在新能源汽车充电系统中，综合故障分析的首要步骤是什么（ ） A. 进行系统重启 B. 确定故障现象 C. 更换所有部件 D. 进行全面检查 答案：B. 确定故障现象 2.对于直流充电系统，哪个故障可能导致充电失败（ ） 。 A.充电枪接触不良 B. 交流电源中断 C. 电池电量不足 D. 充电站软件故障 答案： A.充电枪接触不良 3.分析充电系统故障时，使用示波器主要用于观察哪个参数（ ） A. 电流波形 B. 温度变化 C. 电压波形 D. 电池状态 答案：C. 电压波形 4.在交流充电系统中，若出现充电指示灯不亮的现象，可能的原因是什么（ ） 。 A.充电桩故障 B.充电线损坏 C.车载充电机故障 D.以上皆是 答案：D.以上皆是 小试牛刀 03 5.对于直流充电系统的故障检修，通常需检查哪个部件的工作状态（ ） A.充电桩的交流输入 B.车载充电机 C.直流输出模块 D.充电电缆 答案：C.直流输出模块 6.在对交流充电系统进行故障诊断时，常用的检测工具是（ ） 。 A.万用表 B.示波器 C.绝缘电阻表 D.电流表 答案：A.万用表 小试牛刀 03 7.在新能源汽车充电系统中，故障分析常用的方法不包括以下哪一项（ ） A.逻辑分析 B.故障树分析 C.经验判断 D.直接替换法 答案：D.直接替换法 8.在直流充电系统中，若发现输出电压不稳定，通常应首先检查什么（ ） 。 A.连接电缆 B.充电桩的电源输入 C.电池组的状态 D.充电枪的连接 答案：B.充电桩的电源输入 小试牛刀 03 课堂小结 04 1.充电口作为车辆充电系统与充电桩对接的接口，在正常使用时，插拔过程中充电口端子存在摩擦，为易损件。 2.交流充电装置主要包括随车的便携式充电器、壁挂式充电盒以及交流充电桩等。 作业布置 05 (1)简述充电系统的结构。 (2)简述充电系统综合故障的故障原因。 感谢观看 $$