校金龙

（河南工业贸易职业学院，郑州 450014）

0 引言

广义上讲，充电系统包含将电能从交流电网传输并转换至动力电池包的所有装置[1]。纯电动汽车动力电池包获得电能的方式包含交流充电、直流充电以及能量回收[2]，其中交流充电、直流充电为静态充电，能量回收为动态充电。静态充电时，仪表一般都会显示充电指示信息用以进行人机交互。充电系统故障将直接导致纯电动汽车无法继续使用，充电指示信息是判断充电系统是否存在故障的重要依据。充电指示灯是比亚迪秦EV 充电指示信息的重要组成部分，在正常充电时会点亮，表明车辆充电口已经连接充电枪。故障状态时，未插入充电枪充电连接指示灯也会点亮[3]。

以本文所研究的2019款比亚迪秦EV 豪华型为例，组合仪表充电连接指示灯常亮的故障原因主要有以下几个方面：组合仪表本身故障、电池管理器本身故障、车载充电器本身故障和相关线路故障。本文针对相关线路故障导致的充电连接指示灯常亮进行研究。

1 充电控制原理

1.1 交流充电控制原理

交流充电控制电路原理如图1所示。定义未连接充电枪时为未连接状态；连接充电枪，未松开机械锁止装置（S3 处于断开状态）时为半连接状态；连接充电枪，松开机械锁止装置（S3 处于闭合状态）时为完全连接状态。

图1 交流充电控制电路

正确连接充电枪过程中，后检测点3的电压先被RC+R4拉低，后被RC拉低，车辆确认充电枪连接。正确连接充电枪过程中，检测点1的电压由12 V 被电阻R3拉低；S1切换至PWM连接状态，检测点1波形的幅值被拉低，检测点2的波形被二极管整形。车载充电器完成自检且没有故障，电池组处于可充电状态时，车辆控制装置控制S2闭合，进一步拉低检测点1、检测点2的幅值；检测点1的幅值拉低后，供电装置控制接触器K1、K2闭合，开始充电[4]。

1.2 直流充电控制原理

直流充电控制电路原理如图2所示，图中所有电阻的标准阻值均为1 000 Ω，U1由非车载充电机提供，一般为12.00 V，U2由车辆提供，车辆厂家可以自己定义。

直流充电枪与车辆插座完成连接过程中，检测点1的电压由12.00V 变化为6.00V 再变化为4.00 V，检测点2的电压变为U1/2。基于检测点1的电压变化，非车载充电机闭合K3、K4，低压辅助供电回路导通，为车辆控制装置供电。基于检测点2的电压，车辆控制装置与非车载充电机进行通讯，非车载充电机闭合K1、K2进行绝缘检测，完成后断开K1、K2。车辆控制装置闭合K5、K6，非车载充电机检测到动力电池电压正常后再次闭合K1、K2，使直流供电回路导通开始充电。充电过程中，车辆控制装置与非车载充电机之间通过S+、S-导线通信，满足条件时结束充电[5]。

2 充电连接指示灯常亮故障研究

比亚迪秦新能源汽车在交流、直流充电模式下，充电连接指示灯均会点亮。比亚迪秦EV 的车载充电器集成在充配电总成内。通过新能源汽车交流、直流充电的控制原理及全新秦EV 电器原理图册进行分析，在交流、直流充电时，充电连接指示灯控制的相关电路原理如图3所示。交流充电模式下触发充电连接指示灯点亮的信号引脚可能为KB53（B）/1或KB53（B）/1；直流充电模式下触发充电连接指示灯点亮的信号引脚可能为B53（A）/2或B53（A）/2[6]。

图3 充电管理器至组合仪表充电连接指示灯控制逻辑

2.1 电池管理器至组合仪表充电连接指示灯控制研究

断开BK45（A）/8—G01/26之间导线，插上交流充电枪充电时，引脚BK45（A）/8的电压为4.50 V，引脚G01/26的电压为0.00V，仪表显示充电连接指示灯。正常状态下，不插充电枪时，导线BK45（A）/8至G01/26的电压为2.7V；插上充电枪进行充电时，导线BK45（A）/8至G01/26的电压变化为0.50V。通过多次测试和观察发现，正常状态下，充电仪表指示灯熄灭时导线BK45（A）/8至G01/26的电压为2.70 V，充电仪表指示灯点亮时导线BK45（A）/8至G01/26的电压为0.50 V。说明组合仪表通过拉低导线BK45（A）/8至G01/26电压的形式给电池管理器反馈充电连接指示灯的点亮状态。

比亚迪秦EV 动力CAN总线的终端电阻不在组合仪表内[7]，将组合仪表从动力CAN总线网络去除后，不影响其他节点之间的通讯。断开组合仪表的动力CANH、CANL 导线，正确连接交流充电枪充电，组合仪表不显示充电连接指示灯。说明电池管理器通过动力CAN总线传输充电连接指示灯点亮信息至组合仪表，点亮充电连接指示灯。

2.2 车载充电器至电池管理器充电连接指示灯控制研究

正常状态下对车辆进行充电，用示波器测量BK46/6引脚的电压，由12.00 V 变化为3.50 V，仪表显示充电连接指示灯。断开BK46/6至BK45（B）/20之间导线，插上交流充电枪充电，测量引脚BK46/6的电压为0V，测量引脚BK45（B）/20的电压为10.00 V，仪表不显示充电连接指示灯。说明在充电时，车载充电器通过引脚BK46/6拉低电池管理器引脚BK45（B）/20的电压来点亮充电连接指示灯。通过可调电阻模拟BK46/6至BK45（B）/20 之间导线的对地电压，可以得出当导线电压小于6.86 V 时，充电连接指示灯点亮。

2.3 交流充电口至车载充电器充电连接指示灯控制研究

断开KB53（B）/2至BK46/4之间导线，插上交流充电枪充电，仪表不显示充电连接指示灯，充电系统不能充电。断开KB53（B）/1至BK46/5之间导线，插上充电枪充电，仪表显示充电连接指示灯，充电系统不能充电。说明在交流充电口至车载充电器之间触发充电连接指示灯点亮的信号为CC信号。对CC信号进行测试，结果如表1所示。分析，当CC信号电压拉低至2.30V 时，充电连接指示灯点亮。通过可调电阻模拟CC 信号导线的对地电压，可以得出当CC信号导线的对地电压小于8.86 V时，充电连接指示灯点亮。

表1 触发充电连接指示灯点亮的CC 信号导线的信号

2.4 直流充电口至电池管理器充电连接指示灯控制研究

根据直流充电控制电路原理图、全新秦EV 电器原理图册、吉利EV450电路图[8]及实际测量数据分析可知：B53（A）/2至BK45（A）/6的导线为唤醒信号导线，连接至直流充电口的A+，插入充电枪后通过12.00 V 电压唤醒BMS；B53（A）/3至BK45（B）/15导线为CC2信号。

正常情况下，插上直流充电枪，引脚B53（A）/3的电压由4.88V 变化为2.36V，显示充电连接指示灯。断开B53（A）/3至BK45（B）/15之间导线，插上直流充电枪充电，动力CAN总线有报文，仪表不显示充电连接指示灯，测量引脚B53（A）/3电压为0V，引脚BK45（B）/15电压为4.88 V。断开B53（A）/2至BK45（A）/6之间导线，插上直流充电枪充电，动力CAN无报文，仪表不显示充电连接指示灯，说明电池管理器未被唤醒。在激活电池管理器状态下，将引脚B53（A）/2与车身搭铁之间虚接1 000 Ω 电阻，充电连接指示灯点亮。通过可调电阻模拟B53（A）/3至BK45（B）/15之间导线的对搭铁电压，得出当导线电压低于2.45 V 且大于0.73 V 时，充电连接指示灯点亮。

2.5 充电连接指示灯控制原理

据上述研究，交流充电时当车载充电器检测到CC信号的电压为2.30 V 时，通过导线BK46/6至BK45（B）/20拉低BK45（B）/20电压至3.50 V，电池管理器收到信号后通过动力CAN总线传输信息至组合仪表，点亮充电连接指示灯。直流充电时，BMS通过BK45（B）/15接收到2.36V 电压，然后通过动力CAN总线传输信息至组合仪表，点亮充电连接指示灯。组合仪表通过导线BK45（A）/8至G01/26反馈充电连接指示灯状态。

3 充电连接指示灯常亮案例诊断

3.1 故障现象

（1）解锁车辆后，在不插入充电枪情况下组合仪表显示充电连接指示灯。

（2）踩制动踏板，按一键起动开关，车辆上高压电，仪表上“OK”指示灯不亮。

（3）连接解码器读取电池管理系统故障码，显示无故障码，读取数据流，显示“充电感应信号-交流”的值为“有”，显示“充电感应信号-直流”的值为“无”（图4）。

图4 电池管理系统故障码及数据流

（4）读取车载充电器故障码，显示无故障码，读取数据流，显示“充电桩连接状态”值为“正常”。

3.2 故障分析

在不插充电枪情况下，可能的故障原因有如下几种。

根据故障现象（1）和（2）判断，电连接指示灯常亮的故障原因可能有：充电连接指示灯控制相关线路故障；组合仪表本身故障；充配电总成中的车载充电器故障；电池管理器故障。

根据故障现象（3）判断，充电连接指示灯常亮的故障原因可能为：导线BK46/6至BK45（B）/20故障；车载充电器故障；导线KB53（B）/2至BK46/4故障。

根据故障现象（4）判断，充电连接指示灯常亮的故障原因可能为：导线KB53（B）/2至BK46/4 故障。

3.3 故障检测

依据故障分析，导线KB53（B）/2至BK46/4出现故障可能性最大，首先对该导线进行检测。解锁车辆后，测量交流充电口KB53（B）/2的电压为4.45V，判断异常，可能对某一低电压导线/车身搭铁之间存在虚接或短路。

测量KB53（B）/2引脚的波形，显示无波形，说明与导线KB53（B）/2至BK46/4虚接或短路的导线信号应为恒定电压。分析导线KB53（B）/2至BK46/4 可能与充配电总成BK46插接器的3号、5号、6号和19号等引脚存在虚接或短接情况。

车辆下电，断开蓄电池负极，分别测量BK46/4 引脚对BK46/3、 BK46/5、 BK46/6和BK46/19之间的电阻。显示BK46/4引脚与BK46/5引脚之间的电电阻为0Ω，说明存在短路。依据交流充电控制电路原理图，当BK46/4 引脚与 BK46/5 引脚短路时，检测点3的12.00V 电压被电阻R3拉低至4.45V，小于8.86V，触发充电连接指示灯点亮。

对故障进行恢复，解锁车辆后，组合仪表不再显示充电连接指示灯。

3.4 故障机理

正常上电，不插充电枪时BK46/4引脚的电压为12.00 V，BK46/5引脚的电压为0 V。BK46/5引脚在控制器内部通过一个二极管和一个电阻R3接地，短路时电阻R3将BK46/4引脚的电压拉低至4.45 V；车载充电器接收到信号，将导线BK46/6至BK45（B）/20 的电压拉低至3.15 V；BMS 接收到信号，通过CAN线发送点亮充电连接指示灯命令；组合仪表点亮充电连接指示灯。

4 结语

本文简述了交流充电和直流充电的控制原理，通过试验方式研究了充电过程中充电连接指示灯点亮的控制原理；通过可调电阻模拟电压的方式研究了触发充电连接指示灯点亮的各导线的电压范围；通过故障案例讲述了基于控制原理的充电连接指示灯常亮故障的诊断思路。

充电连接指示灯常亮故障研究为新能源汽车维修行业提供了案例参考，为高等职业院校汽车专业师生提供了研究方法参考，在一定程度上促进了新能源汽车后市场的健康发展。