羅婷劼　劉港

摘 要：本文介紹了新能源汽車便攜式充電槍的結(jié)構(gòu)及使用其充電時的充電控制原理，在對充電控制過程進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，解析了新能源汽車在日常慢充操作中常見的疑問，為新能源汽車的使用者和售后維修技術(shù)人員提供了有效的參考。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 便攜式充電槍 充電原理

絕大多數(shù)純電動汽車都會配有隨車的便攜式充電槍，以方便車主通過220V市電對汽車進(jìn)行充電，這種充電方式屬于交流慢充充電。新能源汽車慢充系統(tǒng)使用220V單相交流電作為供電電源，通過車載充電機(jī)，將交流電變換為高壓直流電給動力電池進(jìn)行供電[1]，其電流路徑是：220V市電插座→便攜式充電槍→車輛交流充電口→車載充電機(jī)→動力電池。本文僅針對便攜式充電槍部分，分析其結(jié)構(gòu)和充電原理，并據(jù)此解答在其使用過程中常見的問題，給用車者和售后維修技術(shù)人員提供一份參考。

1 便攜式充電槍的結(jié)構(gòu)

便攜式充電槍主要由充電槍槍頭、高壓充電線、纜上控制盒、220V三相插頭組成，槍頭上通常有防止充電時槍頭從車上充電口脫落的機(jī)械鎖鎖扣和解鎖按鍵，如圖1所示。

新能源汽車交流充電口是7孔結(jié)構(gòu)，如圖2所示，對應(yīng)每個端子的定義如表1所示。大部分充電槍是有機(jī)械鎖和電子鎖的，按下槍頭的機(jī)械鎖按鍵，機(jī)械鎖扣便會被抬起，將槍頭插到位后，松開機(jī)械鎖按鍵，槍頭的機(jī)械鎖扣便會卡進(jìn)車上充電口的機(jī)械鎖槽，確保充電槍不會脫落。用車鑰匙關(guān)閉車門（鎖車）后，便會啟動充電槍電子鎖，此時由電磁開關(guān)控制的電子鎖銷向外伸出，插入電子鎖孔，抵在機(jī)械鎖扣上方，使得機(jī)械鎖扣無法從機(jī)械鎖槽中脫出，此時充電槍時無法從充電口中拔出的。按下車鑰匙的解鎖鍵后，電子鎖鎖銷退出鎖孔，此時按下機(jī)械鎖鍵，機(jī)械鎖扣才能從鎖槽中退出，才能拔出充電槍。因此，電子鎖的存在是為了防止在充電過程中，充電槍被惡意拔出，但沒有充電槍電子鎖的車輛則不具備這個功能。

2 使用便攜式充電槍充電的控制原理

三相插頭插入220V插座，供電控制裝置中的檢測點(diǎn)4通過插頭上的接地端子檢測到插座地線（檢測點(diǎn)4接地，電壓降低），此時S1開關(guān)打到+12的位置，充電槍CP與PE間電壓為12V左右。接地的目的是漏電保護(hù)，目前絕大多數(shù)便攜式充電槍是具備漏電保護(hù)功能的，只有少數(shù)早期車型的充電槍無此功能。具備漏電保護(hù)功能的充電槍必須插入有地線的插座（檢測點(diǎn)4檢測到地線，電壓降低）才能正常工作，否則不能正常充電。

S3為充電槍上的機(jī)械鎖按鍵，它是一個常閉開關(guān)，不按機(jī)械鎖按鍵時，S3閉合，R4被短路，按下機(jī)械鎖按鍵時，S3斷開，RC與R4串聯(lián)。

在充電槍沒有插入車上交流充電口之前，充電口的CC與PE間始終有5V左右的電壓，即沒有插槍時，車輛控制裝置中的檢測點(diǎn)3的電壓為5V左右。當(dāng)按下機(jī)械鎖開關(guān)將充電槍插入車上充電口的過程中，槍端的PE端子先與充電口的PE端子接觸，并與車身接地（搭鐵），然后槍端的CC端子與充電口的CC孔接觸，檢測點(diǎn)3通過RC、R4與車身地接通，電壓被這兩個電阻拉低到U1，車輛控制裝置由此判斷充電槍此時為半接觸狀態(tài);同時，槍端的CP端子也與充電口的CP孔半接觸，供電控制裝置通過檢測點(diǎn)1→接觸的CP端子→R3與車身相連，檢測點(diǎn)1的電壓被拉低，以此控制開關(guān)S1由+12撥到PWM位置，供電控制裝置向車輛控制裝置提供脈沖信號，路徑為：供電控制裝置PWM端→S1→R1→CP→D1→檢測點(diǎn)2→車輛控制裝置，充電設(shè)備進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)。

當(dāng)充電槍插到位后，松開機(jī)械鎖按鍵，S3閉合，R4被短路，此時連接到CC和PE端的電阻只剩下RC，電阻變小，檢測點(diǎn)3的電壓由U1變成U2，車輛控制裝置由此判斷充電槍已插好，并通過車載網(wǎng)絡(luò)（CAN網(wǎng)）確認(rèn)動力電池的充電需求、動力電池?zé)o故障、車載充電機(jī)無故障后，閉合S2繼電器開關(guān)，表示車輛已準(zhǔn)備就緒，請求充電。

S2閉合后，R2并入R3電路，檢測點(diǎn)1的脈沖信號發(fā)生改變，供電控制裝置據(jù)此確認(rèn)車輛已準(zhǔn)備就緒，控制K1、K2閉合，給車輛端供電，見圖3。

3 新能源汽車慢充常見問題解析

3.1 使用便攜式充電槍無法充電。

（1）插座無地線，充電系統(tǒng)進(jìn)入漏電保護(hù)模式，K1、K2斷開，導(dǎo)致無法充電。判斷方法：一是通過纜上控制盒的報警燈閃爍方式判斷（詳見汽車使用手冊）;二是將三相插頭插入220V插座，用萬用表測量充電槍槍頭CP端與PE端是否有12V左右的電壓（交流？直流？），若有則插座有地線，反之則無。

（2）S3開關(guān)損壞，無法閉合。檢測點(diǎn)3始終檢測到的是RC+R4阻值，始終判斷充電槍沒插好（半接觸狀態(tài)），無法發(fā)送充電準(zhǔn)備就緒信號。判斷方法：斷電狀態(tài)下，用萬用表檢測充電槍CC端與PE端電阻，按下機(jī)械鎖止按鍵前后的阻值不同為正常，反之則S3開關(guān)損壞。

3.2 用不同的充電槍給同一款車輛充電，充電速度一樣嗎

答案是有可能會不一樣。

決定充電槍充電速度的關(guān)鍵是RC電阻，其阻值決定了充電槍能向車輛輸出多大充電電流。如表2所示為不同品牌/類型充電槍的RC電阻（未按下機(jī)械鎖止按鈕時，CC端與PE端電阻）及其輸出額定電流統(tǒng)計表。

由表可知，使用不同的充電槍給同一款車輛充電，充電速度是否一樣取決于RC電阻阻值是否一樣。

3.3 用相同的充電槍給不同車型充電，充電速度一樣嗎

答案同樣是有可能不一樣。

因為充電槍的輸出額定電流不等于實(shí)際的最大充電電流，實(shí)際最大充電電流還與車載充電機(jī)的功率、動力電池的狀況等因素有關(guān)。例如用表2中慢充樁給車輛充電，雖然慢充樁的輸出額定電流有32A，但是如果車輛的車載充電機(jī)功率不夠大，承受不了這么大的充電電流，則實(shí)際的最大充電電流會小于32A。

4 結(jié)語

引起新能源汽車交流充電故障的原因有很多，除了要考慮充電槍上線路的故障，還要要考慮車上與充電相關(guān)的線路故障，只要有任一線路存在故障，充電系統(tǒng)都將無法正常給動力電池充電[2]。而不管是新能源汽車維修技術(shù)的求學(xué)者還是維修人員，在排故之前，都應(yīng)該將系統(tǒng)控制原理了解清楚，才能準(zhǔn)確的分析出故障原因，快速查找到故障點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]能源汽車技術(shù)原理與維修（13）—新能源汽車充電系統(tǒng)原理與故障診斷.

[2]淺談新能源汽車充電系統(tǒng)及其故障分析.