電動汽?交流充電樁的故障診斷與排除

摘要：《中國制造2025》將發(fā)展新能源汽?確定為國家戰(zhàn)略，隨著新能源汽?的保有量逐漸增加，新能源充電樁的運?與維護?員需求將越來越多。新能源充電樁在使?過程中可能會出現(xiàn)顯?屏不亮/?屏、?法刷卡、?法充電等故障，對此，從充電樁的結構、作?、原理等展開研究?作，通過充電樁的典型案例對充電樁故障診斷、排除?法與步驟進?分析。

關鍵詞：電動汽?;交流充電樁;故障診斷

中圖分類號：TP306+.3 收稿?期：2022-03-23

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.028

1 充電樁的分類

按充電?式分類，充電樁可分為直流充電樁、交流充電樁和交直流?體充電樁，充電樁提供常規(guī)充電和快速充電兩種充電?式。

1.1 交流充電樁

交流充電樁是給電動汽?提供交流電源的充電裝置。其基本組成包括樁體、電?模塊、計量模塊等。其中，樁體包括外殼和?機交互界?，電?模塊包括接觸器、控制引導電路、充電插座、電纜轉接端?排、安全防護裝置等。

交流充電樁的容量分類主要有：10A 220VAC、16A220VAC、32A 220VAC以及63A 380VAC。

1.2 直流充電樁

直流充電樁是通過內部AC-DC充電模塊，將交流電轉換成直流，對電動汽?的動?電池進?充電。

直流充電樁的輸出電壓等級主要有三種：2 0 0 ～ 5 0 0 V D C 乘??，3 5 0 ～ 7 5 0 V D C 商??，200～750VDC通?型。

2 交流充電樁的各部件的作?

本?以交流充電樁為例，對交流充電樁各部件的作?進?講解。

a.單相斷路器模塊作?：?壓輸?第?級開關，具備過載、短路和漏電保護功能。

b.浪涌保護器模塊作?：預防因雷擊或者其他原因產?的過量電能，避免損壞設備。

c.智能電表模塊作?：實時監(jiān)測輸?的交流電壓和電流。

d.交流接觸器模塊作?：?于控制交流充電槍通電。

e.輔助電源模塊作?：提供輔助電源給設備。

f.主控模塊作?：主控模塊是充電樁的主要控制單元，充電樁的控制是以主控板為中?，分別與交流電表、其他輔助模塊通信進?信息交互，通過繼電器執(zhí)?開關動作和回檢，通過傳感器完成充電狀態(tài)的實時測量。

主控模塊的具體操作流程如下：①主控板與觸摸屏LCD通信，接收來???的操作指令和參數(shù)配置指令，并將充電過程的實時狀態(tài)信息發(fā)送并呈現(xiàn)到顯?屏上。②主控板經(jīng)過充電槍界?，與汽??載充電機進?通信，獲得汽?充電的參數(shù)配置后開始充電。③主控板與讀卡器通信，??刷卡后，充電樁可以以?線?式讀取??賬號信息。④主控板通過以太?與后臺監(jiān)控器/服務器通信，將??賬號、賬單以及充電樁狀態(tài)上傳?后臺，并接收后臺下發(fā)的充電控制信息。

g.輔助繼電器模塊（槍鎖模塊）作?：與主控板通信，完成主控板的指令。

h.LCD顯?屏作?：??控制指令和顯?信息。

i.LED燈板作?：含有三個指?燈，即運?指?燈（綠?）、故障報警指?燈（紅?）和充電指?燈（??）。

j.讀卡器作?：讀取充電卡的信息。

k.急停開關作?：在設備異常及遇到緊急情況下切斷輸?電源，起到保護設備的作?。

l.?禁開關作?：起到開?禁?充電的作?。

3 交流充電樁的?作原理

本?以NS-EVSE927?式交流充電樁為例。

交流充電樁的內部結構包括主回路和?次回路。主回路單相斷路器具備過載、短路和漏電保護功能，繼電器控制電源的通斷，交流充電槍或交流充電座提供與純電動汽?連接的充電接口，具備鎖緊裝置和防誤操作功能。

其中，主回路由單相斷路器、交流智能電表、交流接觸器和充電接口插接器組成，?次回路由控制繼電器、急停開關、指?燈、充電樁智能控制器和?機交互設備 （顯?、輸?與刷卡） 組成。

主電路是指?壓輸?、輸出的主通路以及相關的低壓控制電路，輔助電路是指刷卡、顯?、電表計費、遠程聯(lián)?等與?壓電路沒有直接關聯(lián)電路。

3.1 輔助電路的作?

輔助電路的作?主要有兩個：

a.確認?輛與充電樁的連接狀態(tài)：?輛控制裝置通過測量檢測點與PE之間的電阻值來判斷?輛插頭與?輛插座是否完全連接;供電控制裝置通過測量檢測點或檢測點的電壓來判斷供電插頭和供電插座是否完全連接。

b.輔助電路可以設定容量即槍頭電阻/PWM占空?。?輛控制裝置通過測量檢測點與PE之間的電阻值來確認當前充電連接裝置（電纜）的額定容量;通過測量檢測點的PWM 信號占空?確認當前供電設備的最?供電電流。

3.2 交流充電樁?作步驟

交流充電樁整體?作步驟及原理如下：

a.合上充電樁的空?開關。

b.把充電槍連接到汽?充電口，經(jīng)C C確認插槍后，CP把插槍信號傳給主控板。

c.主控板檢測到充電樁的指?燈、急停開關、?禁開關和防雷浪涌信號都正常，主控板進?下?步?作，主控板接收讀卡器和觸摸屏的信號，控制接觸器接通電源，給充電槍供電。

d.此時?壓電流的走向為：?壓接線排?空?開關?交流電表?接觸器?充電槍。充電樁經(jīng)過充電槍給?輛進?充電。如果以上任何?個環(huán)節(jié)或者?個部件不正常，都?法進?正常充電，且充電樁會通過充電指?燈報故障。

4 交流充電樁的故障診斷與排除?法

交流充電樁故障診斷的主要流程有：確認故障現(xiàn)象?根據(jù)故障現(xiàn)象查看電路圖?分析電路圖查找可能的故障原因?針對可能的故障原因進?故障診斷?根據(jù)故障診斷結果確認故障點并進?故障排除。

4.1 交流充電樁顯?屏不亮的故障診斷與排除

故障現(xiàn)象：合上空?開關后顯?屏不亮，表明故障存在。

故障分析：如圖1電路圖得知，顯?屏不亮，可能存在的故障原因是顯?屏的供電線W33+線和W33-線不正常，或者顯?屏損壞，而W33的電來?于輔助電源，因此也有可能是輔助電源以及輔助電源前?的空?開關、?壓接線排以及它們之間的連接導線引起的。

故障診斷（倒序法）：若測量出W33+與搭鐵之間的電壓為12 V，測量W33-與搭鐵之間的電阻小于1 Ω，則故障為顯?屏損壞或者插頭接觸不良;若測量出W33+與搭鐵之間的電壓為0 V，再測量出輔助電源端輸出了12 V電壓，則表?W33+線路故障，如果不是12 V，則測量空開L線和和N之間電壓是否為220 V，如果是則表?輔助電源損壞，若否，則測量?壓接線排是否有220 V，接地線是否正常。若W33-與搭鐵之間的電阻為∞，則說明是W33-故障。

4.2 交流充電樁?法刷卡的故障診斷與排除

故障現(xiàn)象：連接好充電設備，顯?屏點亮，但是?法刷卡，?法充電。

原因分析：顯?屏已經(jīng)點亮，但是?法刷卡，則表?顯?屏的供電電路正常，即W33+線和W33-線正常。則可能存在的故障原因有：顯?屏的W33/8和W33/9兩條信號線有故障，或者顯?屏故障，或者主控板故障，或者主控板供電的電路有故障，即W34+、W34-前?的輔助電源、空?開關、?壓接線排以及它們之間的連接導線或者主控板的CPPE線故障，或者主控板與充電槍之間的CP線有故障。

故障診斷（倒序法）：測量W33/8和W33/9兩條信號線的電壓，若為正常信號6 V，則故障為顯?屏故障或者顯?屏插頭接觸不良;若W33/8和W33/9兩條信號線的電壓為0，則測量主控板輸出端信號電壓是否為6 V，若是，則故障W33/8和W33/9兩條信號斷路，若為0 V，則測量主控板W34+ 、W34- 電壓是否為12 V ，若為12 V 則測量C P 和C P P E 是否為1 2 V ，若是，則主控板損壞，若否則測量CPPE與搭鐵點電阻是否小于1 Ω，若是則檢查充電槍是否正常;若主控板輸W34+、W34-電壓是否為0 V，則測量輔助電源輸出電壓是否為12 V，若是，則W34+、W34-線路故障，若為0 V，則檢查輔助電源輸?電壓是否為220 V，之后的檢查與顯?屏不亮/?屏的故障診斷是?致。

4.3 交流充電樁的LED指?燈均不點亮

故障現(xiàn)象：充電槍已連接完成，正常充電操作，但是充電指?燈均不點亮，?法進?充電。

原因分析：充電樁L E D 指?燈的電路接線如圖2所?，充電樁的LED指?燈板?共有五個指?燈，電路圖中有6條導線，因此很容易分析出，共?電源線，每個燈?條搭鐵線，因此，如果所有LED燈均不點亮，則最?可能是L E D 燈板的電源線沒有電到，或者插頭接觸不好，而LED燈板的電源是由主控板提供的，因此可能的故障原因還有主控板故障、主控板與LED顯?板電源線故障以及給主控板供電的電源線、搭鐵線故障。

故障診斷（倒序法）：測量LED燈板的電源線電壓，若為12 V，則插接好燈板插頭再啟動充電樁，查看燈板是否點亮，若未點亮，則測量燈板的五個?極管燈泡電阻是否正常，不正常則更換燈板;若LED燈板的電源線電壓為0 V，則測量主控板輸出給燈板的電壓是否為12 V，若為12 V，則檢查燈板和主控板電源線電阻，若為0 V，則檢查主控板的電源線和搭鐵線是否正常;若主控板的電源線和搭鐵線正常，則更換主控板，若主控板的電源線電壓為0 V，則檢查供電給主控板的電源電路。

4.4 充電槍指?燈不亮，?法正常充電

故障現(xiàn)象：連接充電槍???輛，充電槍充電指?燈不點亮，不充電。

原因分析：由充電槍7個端?的作?可得知，L、N、PE、NC1、NC2均為?壓電電路，只有CC和CP是低壓電路，而CC的作?是連接確認，CP的作?是給充電樁主控板提供?輛最?的充電電流。因此充電槍指?燈不亮，應?CC和CP著?。

故障診斷：未連接?輛的時候測量CC與PE之間的電阻，電阻在30～40 kΩ范圍內（充電樁、充電槍不同，電阻也不同），則表?CC電阻正常，測量CP與PE之間的電壓，為12 V或5 V（充電樁、充電槍不同，電壓不同）則CP正常，否則CC或者CP異常，?法充電。

5 結語

交流充電樁的故障診斷與排除應從充電樁的結構、原理與電路圖的認知開始，并?故障診斷流程圖進?輔助，才能快速、準確地進?充電樁故障診斷與排除。

a.從充電樁的結構和部件作?認知出發(fā)，了解和掌握充電樁的結構和原理，快速有效。

b.故障分析應從分析充電樁的電路圖、接線圖和原理圖??，掌握主電路的回路、輔助電路的回路原理，分析充電樁每?個部件的導線的作?。從部件的導線出發(fā)進??作原理解讀，掌握?作原理基礎上再根據(jù)故障現(xiàn)象、故障部分進?故障分析，?較不易出錯，判斷準確，有助于快速進?故障診斷與排除。

c.診斷流程圖可使診斷思路清晰，診斷結果分析明確，能夠清晰地體現(xiàn)診斷的位置和數(shù)據(jù)分析判斷，以及下?步的診斷位置，對于?較復雜的故障幫助較?。

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作者簡介：

?彩娟，?，1984年?，講師，研究?向為汽?、新能源汽?職業(yè)教育教學改?。