全球道路上的電動(dòng)汽車不斷增長(zhǎng)，雖然電動(dòng)汽車消除了很多典型的內(nèi)燃機(jī)故障，但并不是沒(méi)有缺陷。這次，我們就來(lái)看看雷諾Kangoo的充電問(wèn)題以及診斷此類故障會(huì)遇到哪些障礙。

在開(kāi)始之前，我們必須聲明有關(guān)電動(dòng)汽車診斷的安全事項(xiàng)，尤其是診斷充電故障方面：第一，請(qǐng)不要將此案例研究用于培訓(xùn)或工作指導(dǎo)，它僅用于讓您了解虹科Pico汽車示波器相關(guān)產(chǎn)品在電動(dòng)汽車上的一些可能應(yīng)用；第二，用于診斷充電式電動(dòng)汽車的任何測(cè)量工具和附件所需的CAT額定值取決于充電站與市電配電網(wǎng)的連接情況。這是因?yàn)槲覀兒芸赡苡|碰到瞬態(tài)電壓或短路電流，和您要測(cè)的是高壓系統(tǒng)（HV）還是12 V低壓系統(tǒng)無(wú)關(guān)。

通常情況下，主電網(wǎng)會(huì)先接一個(gè)建筑物中的主配電板/斷路器/接線盒，然后再把充電站接在主配電板上。因此，在測(cè)試連接到此類充電站的電動(dòng)汽車時(shí)，測(cè)量工具的CAT等級(jí)應(yīng)為III或IV。但是，如果將充電站直接連接到主電網(wǎng)，測(cè)量工具必須為CAT IV等級(jí)。如果不知道充電站是如何與主電網(wǎng)相連的，應(yīng)該使用CAT IV等級(jí)的測(cè)量工具。在本文的案例中，充電站是通過(guò)主配電板和主電網(wǎng)相連的。因此，我們可以安全地使用CAT III額定差分探頭測(cè)試高壓系統(tǒng)和12V低壓系統(tǒng)。

在英國(guó)，雷諾和日產(chǎn)是生產(chǎn)純電動(dòng)汽車時(shí)間最長(zhǎng)的OEM。隨著車齡的增長(zhǎng)，故障開(kāi)始出現(xiàn)。2014款雷諾Kangoo ZE是一輛純電動(dòng)汽車，電池安裝在底盤(pán)下方。車輛充電接口在前格柵的車標(biāo)后面（圖1），是Type 2接口類型。該車不支持快速充電，這意味著充電需要通過(guò)車載充電機(jī)（OBC）來(lái)完成，也意味著充電速度不快，使用3kW家用電源充滿電需要11個(gè)小時(shí)。

客戶反饋到，他不知道故障是從什么時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)，因?yàn)樗ǔ６际且归g充電。平時(shí)行程短而且充了一晚上的電，因此只有在電池持續(xù)耗盡時(shí)故障才變得明顯。這輛車已經(jīng)去過(guò)很多家修理廠，上一家修理廠說(shuō)底盤(pán)處可能有線路腐蝕，需要更換OBC和逆變器。

當(dāng)您在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋下檢查線纜時(shí)，并沒(méi)有那么容易！首先要從視覺(jué)上進(jìn)行檢查，以確保我們免受線路腐蝕和任何潛在危險(xiǎn)的影響，特別是一些暴露在外的高壓電纜。檢查線路一切正常，下一步就是確認(rèn)故障。我們使用了客戶提供的家用充電線，連接到電源插座開(kāi)始充電。充電指示燈按預(yù)期點(diǎn)亮，沒(méi)有故障報(bào)告。當(dāng)充電器連接到車輛充電接口時(shí)，閂鎖閉合，說(shuō)明車輛檢測(cè)到插入了充電器，儀表板的指示燈也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

通常我們將供電設(shè)備連接至車輛時(shí)，會(huì)聽(tīng)到接觸器閉合的“喀噠”一聲。在某些情況下，開(kāi)始充電后您還會(huì)聽(tīng)到冷卻風(fēng)扇或冷卻系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音。但是當(dāng)我們將供電設(shè)備連接到這輛Kangoo時(shí)，什么聲音也沒(méi)聽(tīng)到。我們斷開(kāi)了充電器，去DTC列表檢查故障代碼。組合儀表上唯一的警告是電池電量不足。我們發(fā)現(xiàn)故障代碼與HV高壓電池有關(guān)，但是并沒(méi)有指向具體是什么問(wèn)題。通過(guò)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，我們確認(rèn)了高壓電池SOC為3%（剩余容量占電池容量的比值）。

從圖3中可以看出，3％說(shuō)明電池即將達(dá)到最低容量。對(duì)于HV電池來(lái)說(shuō)，這非常危險(xiǎn)，當(dāng)您連接到供電設(shè)備時(shí)，很有可能無(wú)法充電，因?yàn)殡姵氐搅艘粋€(gè)臨界狀態(tài)。如果繼續(xù)下降到更低的容量，則必須卸下電池才能給HV電池充電。如果HV電池已完全放電，我們是可以使用一些工具卸下電池，但是如果可以避免走到這一步，對(duì)維修人員和車主才是最好的！

接下來(lái)給大家介紹下充電器連接到車輛時(shí)會(huì)發(fā)生什么。大多數(shù)電動(dòng)汽車遵循SAE J1772標(biāo)準(zhǔn)，在正式開(kāi)始充電前，車輛和供電設(shè)備都會(huì)使用該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信并發(fā)出狀態(tài)信號(hào)，后面出現(xiàn)的IEC 61851標(biāo)準(zhǔn)中也是一樣。有些車輛和供電設(shè)備則不是這樣，例如CHAdeMO和Tesla，他們的專用連接器通訊方法是不一樣的。Type 2充電接口是通過(guò)PWM信號(hào)以及一系列控制電氣的電阻器和晶體管與車輛進(jìn)行通信的，供電設(shè)備和車輛通過(guò)PP和CP電路進(jìn)行通信，PP會(huì)通知車輛是否接上了充電器以及充電器最大可提供多大的電流。雖然供電設(shè)備可以輸出更大的電流給車輛，但是為了避免過(guò)熱，車輛只能承受充電器的額定電流。正如我在文章開(kāi)頭提到的，本文案例不適用于培訓(xùn)，我建議所有人都要獲得相關(guān)認(rèn)證才可以去診斷檢測(cè)混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車。

CP電路波形揭示了車輛在充電過(guò)程的各個(gè)階段。在沒(méi)有將充電器連接到車輛時(shí)，CP端子一直發(fā)出+12 V的恒定電壓信號(hào)，一旦連接上充電器，由于多個(gè)電阻的作用，+12 V下降至大約9V。這個(gè)時(shí)候由于供電設(shè)備已與車輛成功連接，CP端子發(fā)出的信號(hào)從之前的12V恒定電壓變成1 kHz的±12V  PWM信號(hào)。該P(yáng)WM信號(hào)非常重要，占空比決定了充入車輛的電流量，該電流仍受到充電器額定電流的限制。一旦車輛的充電條件滿足，電阻會(huì)發(fā)生變化，+9V信號(hào)下降至大約+6 V，此刻正式開(kāi)始充電。根據(jù)車輛的功能不同，電壓水平可能不同。

在采取所有必要步驟以確保自己和設(shè)備安全的同時(shí)，我將有源差分探頭連接至車載充電機(jī)（OBC）上的CP電路。從車輛上拔下鑰匙，以確保測(cè)試環(huán)境和客戶所描述的相同，并將充電器插入車輛充電插口。

①供電設(shè)備已連接至車輛

②開(kāi)始發(fā)出PWM信號(hào)，電壓下降至約8.5 V

③等待充電正式開(kāi)始的時(shí)間

④PWM信號(hào)頻率為1kHz

⑤數(shù)學(xué)通道計(jì)算出負(fù)占空比為17％

從圖5我們可以看到車輛在哪個(gè)時(shí)刻識(shí)別到連接了供電設(shè)備，并且可以看到1 kHz的PWM信號(hào)開(kāi)始發(fā)出。充電器的閂鎖也說(shuō)明了PP電路肯定是正常的，這是因?yàn)镻P端子是第一個(gè)建立連接的端子，如果PP端子出現(xiàn)任何問(wèn)題，我們將看不到PWM信號(hào)。您可能會(huì)對(duì)波形顯示+9 V和+6 V但仍顯示-12 V產(chǎn)生疑問(wèn)。供電設(shè)備產(chǎn)生的是一個(gè)±12 V的方波，該方波沿著CP電路傳輸，在OBC內(nèi)部有一個(gè)二極管截取了方波的負(fù)部分信號(hào)。但是我們測(cè)試時(shí)差分探頭是接在OBC外部，所以示波器會(huì)同時(shí)采集到信號(hào)的正和負(fù)兩個(gè)部分。

我們持續(xù)采集信號(hào)波形，按預(yù)期PWM信號(hào)的電壓應(yīng)該會(huì)下降，下降說(shuō)明車輛已連接上充電器并且HV電池上的接觸器閉合，這樣OBC才可以為電池充電。但是，我們?cè)谶@輛Kangoo上從未見(jiàn)過(guò)這種電壓的下降，是什么原因阻止了接觸器閉合？供電設(shè)備和車輛之間的通訊似乎一切正常，因此可懷疑的故障原因只剩下車載充電機(jī)（OBC）和電池管理系統(tǒng)（BMS）之間的通信了。開(kāi)來(lái)維修車間時(shí)車輛是沒(méi)有任何警告燈出現(xiàn)的，駕駛性能正常。

接下來(lái)的診斷過(guò)程中運(yùn)氣幫了我不少，我重新連接了掃描工具，以仔細(xì)檢查DTC是否有任何變化。檢查DTC的時(shí)候打開(kāi)了點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，但是我似乎忘記了供電設(shè)備還連接在車輛上，這是非常不正確的操作。但是我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了“喀噠”一聲，并且CP電路信號(hào)電壓下降了（圖6）。這不在我們的預(yù)料之中，但應(yīng)該是合乎情理的，打開(kāi)車輛點(diǎn)火開(kāi)關(guān)會(huì)使得接觸器閉合。然后我取下供電設(shè)備，將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到ON，再連接上供電設(shè)備，CP電路波形正常變化了。

如圖7所示，我添加了一個(gè)電流鉗，證明了充電電路確實(shí)存在電流流動(dòng)。

在保持點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)和連接充電器的情況下，我們可以看到電流從電源流向OBC。保持一段時(shí)間后，電池SOC從3％上升到了12％，在此過(guò)程警示聲也不再響了，并且電池SOC不斷上升。我們把測(cè)試的位置告訴給了客戶，似乎是OBC與BMS之間的通信問(wèn)題，導(dǎo)致連接充電器時(shí)接觸器保持打開(kāi)狀態(tài)。

我需要做進(jìn)一步的測(cè)試以確定故障原因，但是客戶決定帶著我們的測(cè)試結(jié)果去另一個(gè)修理廠，他們更換了OBC但問(wèn)題依舊存在。我們都忽略了一件事，一些汽車制造商制定了電池租賃計(jì)劃。如果不支付電池租賃費(fèi)，汽車制造商可以遠(yuǎn)程禁用HV電池充電，而這恰恰就是這輛車存在的問(wèn)題。當(dāng)前的車主不是原始車主，他們?cè)谫?gòu)買(mǎi)車輛時(shí)，沒(méi)有認(rèn)真了解關(guān)于電池租賃的信息。這導(dǎo)致雷諾沒(méi)有告知當(dāng)前車主，沒(méi)過(guò)幾日便遠(yuǎn)程禁用了HV電池充電。不過(guò)奇怪的是，車輛沒(méi)有任何指示或串行數(shù)據(jù)出現(xiàn)，以告知您電池已被禁用充電。從售后維修的角度來(lái)看，如果您遇到了電動(dòng)汽車充電問(wèn)題，卻不知道電池可能會(huì)被遠(yuǎn)程禁用，很可能會(huì)平白無(wú)故地花費(fèi)大量時(shí)間和金錢(qián)。

正如我在文章剛開(kāi)始就提到的，請(qǐng)不要將本文案例用于培訓(xùn)。我特意沒(méi)放連接圖和一些技術(shù)信息，希望診斷電動(dòng)汽車的人都提前經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)和受過(guò)正確的培訓(xùn)，希望本文有助于解決我們?cè)陔妱?dòng)汽車上工作時(shí)必須面對(duì)的一些新障礙。

本文用到的檢測(cè)設(shè)備是虹科Pico示波器4425A 新能源車測(cè)試套裝