直流充電樁常見故障分析及故障代碼解析

王紅慶 徐銘輝 李偉令 蔣成博 徐子炎 張文瀟

（平高集團有限公司，平頂山 467001）

近年來，新能源汽車的發(fā)展規(guī)模越來越大，但缺少相應(yīng)的配套設(shè)施充電樁。為了進一步促進新能源汽車的發(fā)展，達到環(huán)境保護、節(jié)約資源的目的[1]，2020年國家出臺了“新基建”，促使國家電網(wǎng)建設(shè)充電樁的投資達到27.05億元。南方電網(wǎng)計劃在4年內(nèi)投資251億元投建充電設(shè)施，建成大規(guī)模集中充電站150座，充電樁38萬個[2-4]。2020年4月14日，隨著新能源汽車充電設(shè)施項目聯(lián)動開工視頻會召開，國家電網(wǎng)開始落實中央關(guān)于加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的決策部署，積極促進新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5-7]。但是，隨著充電樁數(shù)量的不斷增加，充電樁充電時的事故頻發(fā)，成為阻礙充電樁發(fā)展應(yīng)用的瓶頸。本文分析直流充電樁的一些常見故障并給出相關(guān)建議，匯總提供了直流充電樁故障代碼的具體內(nèi)容。

1 常見故障分析

依據(jù)國家標準《電動汽車傳導充電系統(tǒng) 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）的規(guī)定，直流充電設(shè)施控制回路原理如圖1所示[8]?？梢钥闯觯髠?cè)是直流充電樁（非車載充電機），右側(cè)是電動汽車，二者通過車輛插頭和插座連接。整個充電過程主要由非車載充電機與車輛接口完成，因此充電故障基本上集中于這兩處。

圖1 直流充電控制導引電路原理

1.1 第一類故障

第一類故障指直流充電樁（非車載充電機）引起的充電故障中止，如圖2所示。

圖2 非車載充電機引起的充電故障中止

充電過程中，直流充電樁如果出現(xiàn)充電故障（如直流充電樁意外進水、有異物進入或周圍環(huán)境溫度驟變等），直流充電樁會向電動車輛周期發(fā)送充電機中止充電報文（Charger STop，CST），并控制充電機停止充電，在100 ms內(nèi)斷開繼電器K1、K2、K3和K4，如圖3所示。

圖3 非車載充電機出現(xiàn)不能繼續(xù)充電

1.2 第二類故障

第二類故障指車輛插頭/插座引起的充電故障中止，如圖4所示。

圖4 車輛插頭、車輛插座引起的充電故障中止

充電過程中，直流充電樁檢測檢測點1的電壓，如果判斷開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_（如充電槍上按鍵失靈或誤觸發(fā)等），直流充電樁應(yīng)在50 ms內(nèi)將輸出電流降至5 A以內(nèi)，如圖5所示。

圖5 充電槍上按鍵失靈或誤觸發(fā)

2 直流充電樁故障代碼解析

根據(jù)直流充電樁的故障類型，結(jié)合國家電網(wǎng)對充電樁的規(guī)定[9-12]，將故障代碼分為兩大類，即失敗原因代碼和故障代碼。

2.1 充電啟動應(yīng)答幀失敗原因

直流充電樁向計費遠程終端控制單元（Telematics Control Unit，TCU）發(fā)送“充電啟動應(yīng)答幀”指令，報文優(yōu)先級為0x04，PDU格式PF為0x02。充電啟動應(yīng)答幀中詳盡列舉了各種失敗原因，充電樁將其上傳到后臺，方便分析。

充電啟動應(yīng)答幀失敗原因如下。

00H：成功；

01H：數(shù)據(jù)合法性校驗失敗（“充電啟動幀”中“負荷控制開關(guān)”等數(shù)據(jù)項合法性校驗失?。?；

02H：充電控制器與計費控制單元通信超時（“計費控制單元心跳幀”接收超時）；

03H：充電控制器與計費控制單元“版本校驗”未完成；

04H：充電控制器與計費控制單元“下發(fā)充電參數(shù)”未完成；

05H：充電樁停止服務(wù)[參見《電動汽車傳導充電系統(tǒng) 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）中10.7節(jié)的充電服務(wù)啟停控制]；

06H：充電樁處于“工作”狀態(tài)；

07H：充電樁處于“暫停”狀態(tài)[參見《電動汽車傳導充電系統(tǒng) 第1部分 通用要求》（GB/T 18487.1—2015）中10.3.3小節(jié)和10.3.4小節(jié)]。

2.2 計費控制單元顯示故障代碼

根據(jù)國家電網(wǎng)的具體要求[13-15]，計費控制單元故障代碼必須包括如表1所示的信息。

表1 計費控制單元故障代碼信息表

3 結(jié)語

本文對目前直流充電樁充電過程中的常見故障原因進行分析，指出故障發(fā)生的具體位置，根據(jù)分析的原因?qū)Τ潆姌哆M行改進升級，以保證充電過程的安全可靠。最后，根據(jù)目前直流充電樁的故障類型，給出了直流充電樁的故障代碼解析，以供參考。