比亚迪汽车高压充电系统原理及故障分析

武汉城市职业学院周彬

1 比亚迪汽车的销售状况

比亚迪汽车在2019年1月～10月的整体销量约为20万台，同比增长23.7%，从整体上看，比亚迪汽车在国内新能源汽车市场中依旧保持着最高的销量。随着比亚迪车型的市场保有量不断增加和车辆使用时间推移，比亚迪新能源汽车的故障现象也会逐渐增多，与传统车辆不同，新能源汽车的高电压系统故障诊断与排除难度较大，如车辆无法进行高压充电就是常见的故障之一，因此掌握新能源汽车高电压系统的诊断方法是维修人员急需掌握的技能。

2 新能源汽车电气系统特点

新能源汽车的电气系统中存在高压直流电、高压交流电、低压直流电，高低压转换和交直流转换是保障车辆正常工作的必要条件。

新能源汽车保留了一个低压蓄电池，但大部分车辆取消了发电机，低压蓄电池的电量由高压动力电池来提供，DC/DC模块将高压动力电池存储的高压直流电转换为低压直流电，为低压蓄电池充电。在车辆行驶过程中，高压动力电池中存储的高压直流电经过高压配电箱输送到电机控制器，在电机控制器中经过逆变转换为高压交流电来驱动交流电机进行工作。当车辆制动时，能量回收系统开始工作，电机控制器控制电机作为发电机工作，发电机产生的高压交流电经过电机控制器整流后，再通过高压配电箱传输至高压动力电池进行存储。

为确保车辆高压系统的安全，高压系统线束采用醒目的橙色线束，并在高压系统部件上粘贴高压危险警示标识，高压系统中采用多种安全保障措施如高压互锁、漏电监测、主动泄放和被动泄放等来保护车辆及驾驶人的安全。

3 新能源汽车高压充电系统的两种充电模式

新能源汽车的高压充电系统分为快充和慢充两种。在快充模式下，充电桩使用的是380V交流电，在充电桩内部完成升压及逆变过程，升压至大于车辆高压动力电池包的总电压，然后经过逆变得到高压直流电，工作原理如图1所示，充电口各端子代号如图2所示。快充模式下充电电压高，充电电流大，完成充电所需的时间短，但是在充电过程中也造成电池损耗，是一种应急的充电方式。

在慢充模式下，充电桩连接的是220V交流电，此时充电桩不进行交流电与直流电的变换，直接将交流电输出至车辆的车载充电机，由车载充电机完成220 V交流电的升压和整流过程，车载充电机输出高压直流电至高压配电箱，再经过动力电池高压线束后储存在高压动力电池内。

图1快充模式工作原理

图2 快充系统充电口各端子含义

图3 慢充模式工作原理

4 比亚迪唐车的高压充电系统故障诊断及维修

新能源汽车常见的高压系统故障模式为整车高压上电故障与整车高压充电故障。高压系统故障的分析能力及维修技巧是新能源汽车维修技术的核心技能。现以比亚迪唐车的一则高压系统充电故障为例，对新能源汽车高压系统故障诊断及维修过程进行说明。

4.1 比亚迪唐车的高压充电流程

比亚迪唐车进行高压充电的流程如图5所示。

图4 慢充系统充电口各端子含义

图5比亚迪唐车的高压充电流程

高压充电流程主要包括充电连接、充电功率确认、充电条件判断3个部分。充电连接是判断充电枪与充电口有没有连接到位。充电连接信号线CC与PE之间存在680Ω的电阻，当系统检测到该电阻对应的电压时，系统即认可充电枪与充电口连接到位。充电功率确认的过程是车辆通过CP信号线，获取充电桩输出的PWM信号值，从而确认充电系统的输出功率，当输出功率能满足时，则进入下一步。当充电连接和充电功率确认均符合要求时，检查车载充电机及高压电池的状态，在无任何故障时，发送允许充电命令，并由仪表盘显示充电的相关信息。

4.2 比亚迪唐车充电系统故障检修方法

（1）确认故障现象。故障现象是故障诊断与维修的第一要素，准确而且完整的故障现象可以形成方向性的诊断思路，合理分析各种故障现象，不要遗漏，特别是仪表指示灯。新能源汽车充电过程中，仪表中充电指示灯点亮并显示充电数据，如高压动力电池的SOC（剩余充电量）及预计充满时间等，随着充电的进行，显示的SOC值及预计充电时间都会产生变化。

（2）故障检测。高压电系统由橙色高压线束连接各个高压部件总成，多数情况下，高压线束和高压电器部件总成均禁止拆解，在了解各个系统工作模式的前提下，合理使用比亚迪专用诊断仪器来进行读取故障代码和数据流是进行故障检测的有效方式。

故障代码有标准故障代码和自定义的故障代码，二者均可以在维修手册中找到对应的解释，一般指向系统的电压高或电压低故障。当车辆存在故障但并未显示故障代码时，可以通过比亚迪专用诊断仪读取数据流来进行故障判断。通过与车主沟通，确认车辆故障的诱发模式，操纵车辆重现故障的触发条件，从而获得发生故障瞬间的车辆数据流，从而进行针对性的分析。当故障频次较低时，难以获得数据流，而专业维修人员判断该故障对车辆的安全行驶无影响时，可以在DLC诊断口安装专用U盘，车辆的数据流是瞬间覆盖的，无法进行长时间工况的分析，专用U盘可以将车辆起动后的所有信息进行记录，当车辆再次出现故障，即可联系售后技术人员，进店维修，通过U盘获取故障瞬间的数据流信息，做出准确的检测并维修。

当车辆充电时，可以通过数据流准确地获取充电枪是否连接、充电是否被允许、充电电压及低压供电数据。

（3）故障排查。新能源汽车检修时，必须注意高压用电安全，一般要求两人同时操作，操作人员需要具有低压电工证及比亚迪认证的维修资格证。操作前对车辆进行高压断电，并检测动力电池的输出电压是否为0 V。铺设绝缘垫，放置高压警示牌，拉好警戒线。维修人员需要检查确认绝缘手套、安全绝缘头盔、绝缘鞋、护目镜的性能良好并进行佩戴。

重点确认车辆高压系统的故障代码或数据流，锁定排查范围后，进行合理的检查。排查工具包括万用表、绝缘测试仪、示波器等，测量线路的电阻、电压及波形信号是否正常。

4.3 比亚迪唐车的充电故障一例

（1）故障现象。比亚迪唐车仪表充电指示灯点亮后又熄灭，无法进行高压充电。

（2）故障排查。比亚迪唐车为混合动力车型，针对车辆的应急动力系统需求，可采用添加汽油的方式来解决，所以作为混合动力车辆，无需采用高压直流快充模式来充电，该车的充电系统为慢充系统。

在车主反馈无法用充电枪对车辆进行充电后，维修技师采用维修站的充电枪给车辆充电。将充电枪连接到车辆后，车辆仪表盘显示充电枪连接完成，充电枪连接指示灯点亮，车辆充电信息在仪表上也有显示，显示当前电池的SOC值及预计充电时间，但仪表指示灯点亮不到3s后熄灭，同时充电停止，说明车辆内部的慢充系统出现故障。

使用诊断仪连接车辆，启动诊断系统，读出车辆当前存在的故障信息：“霍尔电流传感器故障”。更换霍尔电流传感器，启动车辆并清除故障码。再次检查，确认车辆故障排除。

（3）故障分析。霍尔电流传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔传感器损坏的原因可能是静电或者浪涌，浪涌是发生在几百万分之一秒内的一种剧烈脉冲，产生超过额定值的大电压或电流。引起浪涌的原因可能为断路或者电源切换，询问车主得知，在发生故障前曾反复拔插充电枪，极可能造成浪涌，导致霍尔传感器损坏。

5 结语

新能源汽车的维修过程相比传统汽车，安全要求更高，需要确保场地、人员和设备的安全后才可以进行操作；高压系统在进行充电时，需要对高压线路及相关控制器进行检测，防止在接通高压电的过程中产生危险，所以在出现无法充电的故障时，要对充电流程进行检查，合理利用诊断仪读取故障代码和数据流来辅助维修，检修过程需要严格按照操作规范进行，不可随意拆卸零部件，否则可能影响零件的故障原因分析和后续索赔。