學習任務九動力電池直流充電系統的檢修【學習目標】知識目標：1.能敘述直流充電系統的結構組成。2.能講述直流充電系統的工作原理。3.能講述直流充電系統的工作過程。能力目標：1.能就車認識直流充電系統的結構組成。2.能獨立檢查直流充電系統故障。素養(yǎng)目標：1.培養(yǎng)工作中注意安全意識2.培養(yǎng)工作中注意責任意識3.培養(yǎng)工作中注意服務意識【任務情境】新能源汽車高級維修工小李接到一張任務工作單：車主駕駛一輛比亞迪秦純電動汽車時發(fā)現儀表顯示剩余電量20%，就將車開到附近的充電站進行快充，結果發(fā)現接入快充樁后車輛無法充電，重復操作了幾次，均存在同樣的問題。如果你是小李，應該如何檢修該故障呢？學習任務九動力電池直流充電系統的檢修一、直流充電系統的組成充電系統是新能源汽車主要的能源補給系統，它根據動力電池的實時狀態(tài)控制啟動充電和停止充電，并根據動力電池的電量和溫度控制充電電流的調節(jié)和動力電池的加熱。新能源汽車充電系統主要包括快速（直流）充電系統和慢速（交流）充電系統。充電系統從功能上分為快充（直流充電）、慢充（交流充電）、低壓充電和制動能量回收四項。新能源汽車對充電系統的基本要求如下：①安全性。包括駕乘人員和操作人員的人身安全和動力電池的安全。②易用性。操作簡單便捷，具有較高的智能性，操作人員不需要過多地干預充電過程。③高效性。能夠高效率地完成充電過程是對純電動汽車充電系統最為重要的要求之一。④經濟性。價格低廉、性能優(yōu)異的充電設備有助于降低純電動汽車的整體成本，增強純電動汽車的市場競爭力。直流充電系統通過直流快充樁內逆變器將電網交流電逆變?yōu)橹绷麟姡娏鹘涍^電表的計量和非車載充電機對充電電流等控制，對動力電池進行快速充電，以實現對動力電池快速、高效、安全和合理的電量補給。如圖9-1所示，直流充電系統包括車外的直流充電樁、充電槍、連接電纜、電池、電池管理器、直流充電接口、電量表等等。圖9-1

直流充電系統高壓線電池及電池管理器直流充電接口逆變器直流充電樁電表學習任務九動力電池直流充電系統的檢修1.直流充電樁如圖9-2為直流充電樁的結構，主要由充電樁控制器、人機交互界面、充電槍、急停開關等部分組成。交流電通過直流充電樁的輸入端口進入，經過直流充電樁變壓器調整電壓，以適應充電樁內部電路的需求。交流電經過整流過程轉換為直流電，這個過程通常由整流模塊完成。為了提高靈活性，可能多個模塊會并聯工作，并通過CAN總線實現均流。充電樁的控制單元是其核心部分，負責控制充電模塊的開機、關機、輸??電壓和輸??電流等。控制單元通常由嵌入式硬件和軟件技術構成。2.電量表純電動汽車沒有燃油量表，駕駛員通過觀察電量表預估汽車續(xù)航的里程，提前規(guī)劃充電方案。電動汽車電量表如圖9-3

所示，整車電源擋位處于“OK”擋電時，此表指示當前車輛動力電池預計剩余的電量。圖9-2雙槍直流充電樁急停開關充電槍充電槍人機交互界面學習任務九動力電池直流充電系統的檢修例如，圖中電量表顯示60%代表剩余電量為完全充滿時的60%，當指示條將要或已進入紅色區(qū)須盡快對動力電池充電。當動力蓄電池電量低于30%時候，動力電池電量低警告燈亮起（如圖9-4所示）。表示動力蓄電池電量不足，可能不能滿足駕駛里程的需求。此時，需要及時充電，當動力蓄電池電量高于35%時，動力電池電量低警告燈就會熄滅。續(xù)駛里程是指剩余電量所能支持的行駛距離，例如，圖中剩余續(xù)航里程為265km，它是根據剩余電量并結合車輛行駛工況計算出來的，該距離可能與實際行駛的距離有所不同。續(xù)駛里程顯示在顯示屏上，當續(xù)駛里程顯示數值過低時，請及時對車輛充電。3.充電接口蓋和照明燈充電接口蓋一般位于車輛頭部車標的內部或車輛右后部，如圖9-5所示，扣開充電口蓋板，即可以看到直流充電接口和交流充電接口?？梢杂美鳌㈤_關或叩開充電口蓋板。有的充電口蓋帶有執(zhí)行器，按下充電口蓋開關即可以打開充電口蓋。充電口蓋執(zhí)行器是一個電動機，通過“多合一”控制器進行控制，如圖9-6所示，“多合一”控制器可以控制充電口蓋執(zhí)行器解鎖或閉鎖。圖9-3電量表圖9-4動力電池電量低警告燈剩余續(xù)

航里程剩余電量百分比學習任務九動力電池直流充電系統的檢修當充電口蓋執(zhí)行器故障或蓄電池虧電，不能打開充電口蓋時，可通過手動應急解鎖，嘗試打開充電口蓋。應急打開充電口蓋的步驟如下：打開行李箱蓋，內側行李箱右護面板設有充電口蓋應急拉索，如圖9-7

所示；扣開應急拉索卡扣，拉起應急拉索，可解鎖充電口蓋；解鎖完成后復位應急拉索卡扣。有的直流充電口和交流充電口，都有照明燈，通過“多合一”或BCM車身管理器對直流充電口照明燈和交流充電口照明燈進行控制，其電路如圖9-8

所示。充電口照明工作情況如下：（1）當高壓電池處于未充電的狀態(tài)時，打開充電口蓋，BCM

立即驅動充電口照明燈工作3

分鐘，工作期間檢測到充電槍插入3

秒后停止驅動或充電口蓋關閉則立即停止驅動充電口照明燈。圖9-5

直流充電接口交流充電接口充電口蓋板直流充電接口充電口照明燈“多合一”車身控制器充電口蓋執(zhí)行器交直流充電扣蓋LOCK閉鎖解鎖素養(yǎng)微課堂—學習“二十大”:堅持把發(fā)展經濟的著力點放在實體經濟上，推進新型工業(yè)化，加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國、數字中國。圖9-6充電口蓋執(zhí)行器學習任務九動力電池直流充電系統的檢修(2)當充電口蓋為打開狀態(tài)，車門狀態(tài)由關閉變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，BCM也立即驅動充電口照明燈工作3分鐘，工作期間當高壓電池轉變?yōu)槌潆姞顟B(tài)3秒后停止驅動或充電口蓋關閉則立即停止驅動充電口照明燈。(3)OFF檔時，當充電口蓋為打開狀態(tài)，BCM接收到PEPS發(fā)送的解鎖信息，則立即驅動充電口照明燈工作3分鐘，工作期間如收到車輛上鎖信息或充電口蓋變?yōu)殛P閉狀態(tài)則立即驅動充電口照明燈熄滅。(4)OFF檔時，當充電口蓋為打開狀態(tài)，BCM接收到PEPS發(fā)送的遙控尋車信息，則立即驅動充電口照明燈工作3分鐘，工作期間如收到車輛上鎖信息延遲3秒后熄滅或充電口蓋變?yōu)殛P閉狀態(tài)則立即驅動充電口照明燈熄滅。(5)任意情況下，充電口蓋關閉或車速大于2Km/h則立即停止驅動充電口照明燈。

a

拉索原始狀態(tài)

b

拉索拉起狀態(tài)

圖9-7充電口蓋拉索和

充電口電鎖拉索位置

圖9-8充電口蓋照明燈充電口蓋拉索交流充電口電鎖拉索學習任務九動力電池直流充電系統的檢修4.直流充電接口和快充線束直流充電接口是充電樁與純電動汽車快充口進行物理連接，完成充電和控制引導的連接器。直流充電接口如圖9-9所示，直流充電接口一共有9個端子，其含義如表9-1所示，其中S+和S-是CAN-H和CAN-L通信端子，CC1為充電柜連接確認端子，CC2為車輛連接確認端子，DC+和DC-為直流高壓電端子，A+和A-是輔助低壓電端子（A+也稱為快充喚醒信號，A-也稱為快充喚醒接地）。快充線束是連接快充口與高壓控制盒之間的線束，在充電時，快充線束會發(fā)熱屬于正常現象。APE

ADC-DC-S-S+CC1CC2圖9-9直流充電接口端子編號/標識額定電壓與額定電流功能定義DC+750V/1000V80/125A/200/250A直流電源正極DC-750V/1000V80/125A/200/250A直流電源負極PE

-保護接地S+30V

2A充電通訊CAN‐HS-30V

2A充電通訊CAN‐LCC130V

2A充電連接確認1（充電柜）CC230V

2A充電連接確認2（車輛）A+30V

2A低壓輔助電源正A-30V

2A低壓輔助電源負表9-1直流充電接口各端子含義學習任務九動力電池直流充電系統的檢修5.高壓控制盒不同車身快充接觸器安裝在不同的位置，它可以安裝高壓控制盒或充配電總成（包括電池充電器、電源分配盒、DC-DC

轉換器）等不同的電控總成。高壓控制盒一般安裝在動力艙，它對整車高壓配電進行管理，實現對各路輸出的分別控制，并具備過流、過壓、過溫保護功能，同時具備CAN

通信功能，實時交換數據。高壓控制盒也是直流中充電系統的一部分，如圖9-10所示，高壓控制盒內有快充接觸器、車載充電機熔斷器，直流充電電流經過高壓控制盒再到動力電池。二、直流充電系統的工作原理1.直流充電系統的充電條件為保證車輛及充電線路的安全，提高車輛的使用壽命，直流充電系統完成正常充電需要滿足以下條件：圖9-10

高壓控制盒快充接觸器快充插件動力電池插件DC/DC轉換器熔斷車載充電機熔斷器學習任務九動力電池直流充電系統的檢修（1）充電連接確認信號CC1、CC2正常。（2）充電機供電電源正常。（3）充電喚醒信號12V輸出正常。（4）快充樁、整車控制器、電池管理器之間通信正常。（5）動力電池電芯溫度在5℃～45℃之間。（6）單體電池最高電壓與最低電壓差小于0.3V。（7）單體電池最高溫度與最低溫度差小于15℃。（8）絕緣性能大于20MΩ。（9）實際單體最高電壓不大于額定單體電壓0.4V。（10）高低壓電路連接正常。2.直流充電系統的工作原理直流充電系統工作過程如圖9-11所示，K1、K2是充電樁高壓正負繼電器，K3、K4是充電樁的低壓喚醒正負極繼電器，可以輸入低壓電給VCU（整車控制器）喚醒VCU；K5、K6是電池包高壓正負極繼電器。檢測點1是充電樁檢測快充插頭與車輛連接狀態(tài)的識別信號，檢測點2是VCU（圖中車輛控制裝置）檢測快充插頭與車輛連接狀態(tài)的識別信號。學習任務九動力電池直流充電系統的檢修當CC1、CC2檢測到電壓值符合要求之后，即認為充電樁與車輛可靠連接，K3、K4繼電器閉合，充電樁輸出12V低壓喚醒電源至車輛控制器，兩者辨認成功之后，整車控制器報送動力電池的充電需求，充電樁報送供電能力，兩者成功匹配。繼而整車控制器和BMS控制K5、K6閉合，充電樁控制K1、K2閉合，這時即進入充電階段，整車控制器發(fā)送充電請求及充電狀態(tài)報文，充電樁反饋充電機狀態(tài)報文，當車輛及充電樁判斷充電結束后，斷開K1、K2、K5、K6，充電截止，斷開K3、K4，充電完成。3.直流充電系統的工作過程（1）檢測點1和檢測點2檢測電壓是否符合要求，當電壓符合要求后，充電樁與車輛互認連接可靠。按下充電槍槍頭按鍵，插入車輛插座，再放開充電槍槍頭按鍵。這時，CC1將檢測到12V～6V～4V的電壓變化，一旦檢測電壓達到4V，快充樁將判斷充電槍插入成功，車輛接口完全連接，并將充電槍中的電子鎖進行鎖定，防止充電槍槍頭脫落。圖9-11快充系統工作過程原理圖K1-充電樁高壓正繼電器K2-充電樁高壓負繼電器K3-充電樁低壓喚醒正極繼電器K4-充電樁低壓喚醒負極繼電器K5-電池包高壓正極繼電器K6-電池包高壓負極繼電器學習任務九動力電池直流充電系統的檢修（2）K3、K4充電樁低壓喚醒正負極繼電器吸合，充電樁輸出12V的低壓喚醒信號，通過A+和A-給VCU（圖中車輛控制裝置），喚醒VCU（圖中車輛控制裝置）。（3）VCU會發(fā)送電池直流充電的需求，充電樁會報送要輸出的充電參數。VCU（整車控制器）發(fā)送允許直流充電信號后直流充電系統才能工作，VCU（整車控制器）發(fā)送允許直流充電條件如下，其工作原理如圖9-12所示，VCU通過CAN線和電機控制器、電池管理器進行通訊。VCU和充電樁兩者進行匹配之后，動力電池的BMS會控制動力電池K5、K6繼電器吸合一次，充電樁會控制K1、K2吸合一次，進行漏電檢測，自檢各自絕緣情況。（4）VCU和充電樁絕緣符合要求后，K1、K2、K5、K6繼電器繼續(xù)吸合，正式進入了充電階段。（5）VCU發(fā)出充電請求和充電報文狀態(tài)，充電樁反饋充電機的狀態(tài)和報文，當充電樁和車輛之間判定充電結束后，就會斷開K1、K2和K5、K6，充電停止，K3、K4也隨即斷開，充電結束。（6）VCU（整車控制器）控制直流充電結束過程如圖9-13，VCU（整車控制器）收到充電柜消耗功率為0和BMS（電池管理器）結束充電信號時，通知IPU電機控制器結束DC/DC工作，通知BMS（電池管理器）斷開高壓繼電器（接觸器）。VCU

整車控制器IPU

電機控制器BMS

電池管理器充電柜允許充電允許充電關閉主繼電器直流充電狀態(tài)最大允許充電功率DC/DC開始工作發(fā)送VCU

請求IPU

進入準備充電狀態(tài)IPU

各信號正常圖9-12VCU控制直流充電開始過程學習任務九動力電池直流充電系統的檢修三、直流充電系統的電路分析（1）比亞迪秦直流充電口電路如圖9-14所示，BMS（電池管理器）通過BK51/14端子連接直流充電口“直流充電溫度1”BK53(A)/7端子，直流充電口內部的溫度傳感器將DC+正極充電電纜的溫度傳輸給BMS（電池管理器）。BMS（電池管理器）通過BK51/20端子連接直流充電口“直流充電溫度2”BK53(A)/0端子，直流充電口內部的溫度傳感器將DC-負極充電電纜的溫度傳輸給BMS（電池管理器）。當充電正負極電纜溫度過高，BMS（電池管理器）會降低充電功率或停止充電。圖9-13

VCU

控制直流充電結束過程VCU

整車控制器IPU

電機控制器BMS

電池管理器充電柜斷開高壓繼電器結束充電DC/DC結束工作消耗功率為0圖9-14直流充電口連接電路學習任務九動力電池直流充電系統的檢修（2）充電口S+、S-即充電口BK53(A)/5、BK53(A)/4分別是充電子網CAN‐H和CAN‐L，BK53(A)/5、BK53(A)/4分別連接BMS（電池管理器）的BK51/15和BK51/8，用于用來傳遞充電需求等信號，BK53(A)/5、BK53(A)/4同時連接到診斷口，便于車輛診斷時傳輸信息。（3）充電口的CC2在比亞迪秦電路圖中為“直流充電感應信號CC2”，它通過直流充電口BK53(A)/3端子和導線連接BMS（電池管理器）BK53(A)/32端子。（4）充電口A+和A-是為低壓輔助電源正極和負極，它們分別連接BK53(A)/2和BK53(A)/1，它們分別連接BMS（電池管理器）BK51/26和搭鐵。（5）比亞迪秦充配電總成電路如圖9-15所示，充配電總成內部有電控控制器，F1/225A熔斷器為其提供了常電電源，通過GND1--BK46/3端子和GND2—BK46/19完成搭鐵。(6)直流充電正極接觸器和直流充電負極接觸器位于充配電總成，BMS（電池管理器）給這兩個接觸器提供電源，并檢測接觸器是否燒結。圖9-15

直流充電充配電總成電路學習任務九動力電池直流充電系統的檢修【任務實施】一、檢查直流充電系統的準備1.直流充電口屬于車輛上高壓部分，檢查前需要做好安全教育。2.準備防觸電安全防護用品，學生在教師的監(jiān)督下完成安全防護用品使用前檢查。3.準備好實訓車輛維修資料，電路和教材上可能有差異，根據實訓車輛維修資料進行檢查。4.充電時可能影響醫(yī)療或植入式電子設備，若有特殊疾病的學生，要遠離充電設備。5.學生只能在教師的指導和監(jiān)督下進行充電作業(yè)或觸摸使用充電設備，充電槍為高壓用電器件，在充電時一定要注意安全。6.不能對充電設備及相關端口進行改裝，避免導致充電故障，引起火災。二、直流充電系統故障的診斷流程當直流充電系統出現無法充電故障時，如圖9-16所示。直流充電系統出現無法充電故障常見現象包括：直流充電樁端顯示未連接車輛；ON檔和READY檔能充電，OFF檔和ACC不能充電；車輛儀表不顯示插槍信號等情況。三、直流充電系統的檢修1.檢查CC1（1）當直流充電樁端顯示未連接車輛時，需要檢查快充插座CC1及其它插口是否有磨損、燒損、導電層脫落等情況，如有，則需要更換充電槍線束。學習任務九動力電池直流充電系統的檢修（2）測量CC1和PE之間的阻值，正常電阻值約為1000Ω左右，如果阻值不正常，建議更換充電槍線束。2.檢查A+和A-車輛ON檔、READY擋能充電，OFF擋、ACC擋不能充電。ON檔、READY擋時，BMS（電池管理器）已經被喚醒，OFF擋、ACC擋時，如果BMS不能被喚醒，則車輛不能充電，需要檢查相關的電路。檢查快充插座A+與BK51/26之間的阻值不大于1Ω，與車身阻值應該在1KΩ以上，A-與搭鐵之間的阻值不大于Ω，測量結果異常排除線束。3.檢查CC2當車輛儀表界面未顯示插槍信號，按上述方法檢查A+和A-。檢查快充插座CC2信號與BMS電池管理器BK51/32阻值應小于1Ω，車輛上ON檔電后，測量CC2與PE端子之間的電壓6V左右，測量結果異常，應排查線束。

能檢查OFF、ACC、ON、READY不同檔位是否能充電更換不同的充電樁，檢查是否能充電能排查直流充電樁的故障不能能檢查不能充電檔位的電路開始檢查整車是否能上高壓電圖9-16排除直流充電系統故障一般流程不能不能讀取故障碼、故障數據流信息排查故障先排除不能上電的故障學習任務九動力電池直流充電系統的檢修4.檢查CAN線當車輛直流插槍后，儀表顯示插槍信號，一會顯示充電完成，車輛無法正常充電。此時，需要檢查快充插座CAN-H線端子S+、CAN-L線端子S-之間的終端電阻應在120Ω左右，車輛上ON檔電，分別測量S+、S-與接地之間電壓應為2.5～3.5V，1.5～2.5V左右，測量結果異常，則排查線束。5.讀取數據流查看充電樁是否報出相關的故障代碼，維修充電樁或充電樁供應商進行維修；用診斷儀讀取BMS是否有故障代碼，根據故障代碼排查相關故障；用診斷儀查看BMS數據流，讀取最高、最低單體電壓、以及最高單體溫度，查看單體電壓是否有跳變現象，單體最高電壓為4.25V左右，如果單體電壓突然跳變?yōu)?.25V左右，需要對單體電池做均衡修復；記錄跳槍階段的SOC（剩余電量）、單體電壓數據，因電池改變電流階段，充電樁本身相應過慢會導致BMS（電池管理器）判定為過流。如果讀取到充電溫度1傳感器相關故障可以檢查溫