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        比亞迪E5 直流充電系統(tǒng)工作過程與常見故障分析

        2023-03-29 09:38:48唐杰
        時(shí)代汽車 2023年7期
        關(guān)鍵詞:針腳比亞迪動(dòng)力電池

        唐杰

        常州市高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇省常州市 213100

        比亞迪E5 需要通過充電才能提供動(dòng)力,充電系統(tǒng)正常工作與否影響車輛正常運(yùn)行,直流充電是車主常用充電方式,直流充電系統(tǒng)故障發(fā)生率高。在維修過程中,理清直流充電工作過程及故障診斷程序,對(duì)安全、規(guī)范、有效維修很重要。

        1 比亞迪E5 直流充電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

        直流充電系統(tǒng)主要通過充電站的充電柜將直流高壓電直接通過直流充電口給動(dòng)力電池充電。比亞迪E5 直流充電系統(tǒng)主要包括:直流充電口、充配電總成、BMS電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力電池包等。

        1.1 充電系統(tǒng)示意圖如圖1 所示

        圖1 充電系統(tǒng)示意圖

        1.2 直流充電系統(tǒng)整車分布圖如圖2 所示

        圖2 直流充電系統(tǒng)整車分布圖

        1.3 直流充電系統(tǒng)基本組成如圖3 所示

        圖3 直流充電系統(tǒng)基本組成

        1.3.1 直流充電口結(jié)構(gòu)

        通過直流充電樁和直流充電柜接入直流充電口,通過高壓配電總成中的接觸器直接給動(dòng)力電池充電。該設(shè)備直流充電口上CC1與PE 之間的電阻值為1kΩ,直流充電柜由此確認(rèn)是否已經(jīng)插槍。直流充電槍上CC2 與PE 之間電阻值為1kΩ,BMS 由此確認(rèn)是否已經(jīng)插槍。

        直流充電口結(jié)構(gòu)如圖4 所示,各端子含義如表1 所示。

        圖4 直流充電口結(jié)構(gòu)

        表1 直流充電口各端子含義

        直流充電樁通過直流充電口連接后,實(shí)現(xiàn)與電池管理器交互,通過高壓電控總成(升降壓模塊升壓后再經(jīng)過高壓配電箱或直接經(jīng)過高壓配電箱)給動(dòng)力電池充電。

        直流充電口上裝有溫度傳感器,用于檢測(cè)直流充電過程中充電口的溫度情況,當(dāng)監(jiān)測(cè)到溫度較高時(shí),BMS 會(huì)根據(jù)具體溫度限制充電功率甚至禁止充電,防止出現(xiàn)充電嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象。

        1.3.2 動(dòng)力電池包

        動(dòng)力電池包(Propulsion Battery Packs),由2 個(gè)或2 個(gè)以上單體電池所組成。本車型動(dòng)力電池包中,共計(jì)100 個(gè)單體電池,串聯(lián)成330V 標(biāo)準(zhǔn)電壓的電池包,電池包中有溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器以及水冷卻系統(tǒng)等。

        1.3.3 電池管理系統(tǒng)BMS

        電池管理系統(tǒng)(BMS,Battery Manage-ment System)能對(duì)電池物理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),估算電池狀態(tài),在線診斷與預(yù)警,充、放電與預(yù)充控制,均衡管理和熱管理等。

        1.3.4 高壓電控總成(HVECA)

        高壓電控總成(High Voltage Electric Control Assem-bly),其內(nèi)部集成了高壓配電 箱(PDU,Power Distribution Unit)、電機(jī)控制器、DC-DC 和車載充電機(jī)等,能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)控制、高壓電源分配、高壓直流轉(zhuǎn)變低壓直流以及車載充電等功能。

        1.3.5 直流充電繼電器(K3-1)

        受直流充電口充電槍控制,用于接通直流充電電源。

        2 直流充電系統(tǒng)工作原理

        車輛接口連接確認(rèn)通過檢測(cè)CC1 電壓判斷確認(rèn)連接后,充電柜啟動(dòng)并提供12V 輔助電源,通過充電口給BMS,BMS 被喚醒工作。

        BMS 通過檢測(cè)CC2 確認(rèn)充電連接并完成自檢(包括電池包故障檢測(cè));通過CAN通訊與充電柜握手,之后給命令BCM,由BCM 吸合IG3 繼電器。

        BMS 巡檢電池組狀態(tài)(電池狀態(tài)等),若正常則進(jìn)行DC 預(yù)充,并吸合主接觸器,發(fā)充電允許信號(hào)。

        BMS 與充電柜交互各自參數(shù)(電池最大允許充電電壓參數(shù)、充電柜最大輸出能力等),BMS 發(fā)命令吸合直流充電正、負(fù)極接觸器并開始漏電檢測(cè)。

        BMS 發(fā)充電電流、電壓等需求,發(fā)電池電壓、電流、SOC 狀態(tài)報(bào)文,充電開始。

        充電充滿后結(jié)束充電(充電過程中檢測(cè)到故障也會(huì)結(jié)束充電)。

        3 E5 車型直流充電故障診斷流程

        3.1 直流快充常見故障

        3.1.1 快充樁與車輛無法通訊

        主要原因有:?jiǎn)拘丫€路保險(xiǎn)絲損壞,搭鐵點(diǎn)搭鐵不良,快充槍、快充口、快充線束低壓電器盒、整車控制器、動(dòng)力電池低壓,控制插件等都件的低壓輔助電源針腳、連接確認(rèn)針腳、快充CAN 針腳等損壞、退針、燒蝕、銹蝕,動(dòng)力電池和數(shù)據(jù)采集終端快充CAN 總線間的電阻不符合。

        3.1.2 快充樁與車輛通訊正常,但無充電電流

        主要原困有:高壓控制盒快充繼電器線路保險(xiǎn)絲損壞,主保險(xiǎn)絲損壞,低壓電器盒損壞,高壓控制盒損壞,快充線束損壞,動(dòng)力電池BMS 快充喚醒失常。

        圖5 比亞迪E5充電控制邏輯

        3.2 故障排除思路

        4 E5 車型直流充電故障案例分析

        4.1 情境再現(xiàn)

        比亞迪E5 客戶到店維修,與維修人員交流:該車在國(guó)家電網(wǎng)直流充電樁充滿需要4小時(shí),交流充電時(shí)功率正常。

        4.2 可能原因

        (1)線束搭鐵不良或相應(yīng)線路故障;

        (2)冷卻循環(huán)系統(tǒng)故障;

        (3)BMS 或四合一故障;

        (4)電池溫度異常。

        4.3 檢修過程

        (1)故障現(xiàn)象確認(rèn)。測(cè)試交流充電情況:正常;測(cè)試直流充電情況:直流功率從小到大,到達(dá)40KW 后緩慢下降至20KW 上下,并能穩(wěn)定充電,但充電功率較小,充電時(shí)間長(zhǎng)。

        (2)VDS 掃描故障碼及更新情況。相關(guān)系統(tǒng)無故障碼,顯示空調(diào)和電子駐車系統(tǒng)程序更新,更新后直流充電故障依舊。

        (3)檢查電池組溫度情況。數(shù)據(jù)顯示電池組平均溫度12°C,正常。

        (4)測(cè)試四合一及BMS 工作情況,正常。

        (5)路試對(duì)比IGBT 溫度和電機(jī)溫度。行駛一段路程后IGBT 溫度70°C,電機(jī)溫度40°C,故障范圍可能是散熱不良或冷卻循環(huán)系統(tǒng)故障。

        (4)檢查散熱情況或冷卻循環(huán)系統(tǒng)。冷卻液正常,電動(dòng)水泵不工作,經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn),電動(dòng)水泵針腳腐蝕。

        (5)故障排除及驗(yàn)證。處理電動(dòng)水泵腐蝕針腳,電動(dòng)水泵工作正常,IGBT 溫度和電機(jī)溫度在38° C-42° C 之間,IGBT 溫度恢復(fù)正常;電量7%時(shí)進(jìn)行直流充電測(cè)試,功率40KW,時(shí)間1.5 小時(shí),直流充電恢復(fù)正常。

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