虹科方案：雷諾Kangoo電動汽車充電故障

全世界道路上的電動汽車數量正在增加。電動汽車雖然消除了很多典型的內燃機故障，但也不是沒有缺陷。這次我們就來看看雷諾Kangoo的充電問題，診斷這類故障會遇到哪些障礙。

在開始之前，我們必須聲明與電動汽車診斷，尤其是充電故障診斷相關的安全事項:首先，請不要將本案例研究用于培訓或工作指導，它僅用于讓您了解Pico汽車示波器相關產品在電動汽車上的一些可能應用；其次，用于診斷插電式電動汽車的任何測量工具和附件所需的CAT額定值取決于充電站和主配電網之間的連接。這是因為我們很可能會接觸到瞬態電壓或短路電流，無論您是要測量高壓系統(HV)還是12 V低壓系統。

通常情況下，主電網會先接入一棟樓內的主配電盤/斷路器/接線盒，然后充電站再接入主配電盤。因此，在檢測接入此類充電站的電動汽車時，測量工具的CAT等級應為III或IV。但是，如果充電站直接連接到主電網，測量工具必須是CAT IV。如果你不知道充電站是如何連接到主電網的，你應該使用CAT IV測量工具。在這種情況下，充電站通過主配電板連接到主電網。因此，我們可以安全地使用CAT III額定差分探頭測試高壓系統和12V低壓系統。

在英國，雷諾和日產是生產純電動汽車時間最長的原始設備制造商。隨著車齡的增長，故障開始出現。2014款雷諾Kangoo ZE是一款純電動汽車，電池安裝在底盤下方。車輛充電接口在前格柵的logo后面(圖1)，屬于Type 2接口類型。該車不支持快充，這意味著充電需要通過車載充電器(OBC)完成，也意味著充電速度不快，用3kW家用電源充滿需要11個小時。

客戶反映不知道什么時候開始出現故障，因為一般都是晚上充電。通常情況下，行程很短，電池需要整夜充電，所以只有當電池持續耗盡時，故障才會變得明顯。這輛車去過很多修理廠。上一家維修店說可能是底盤處線路腐蝕，需要更換OBC和逆變器。

檢查引擎蓋下的線纜就沒那么容易了！首先要目測一下，確保自己沒有線路腐蝕和任何潛在的危險，尤其是一些外露的高壓電纜。檢查線路沒問題，下一步就是確認故障。我們用客戶提供的家用充電線，接上電源插座開始充電。充電指示燈如期亮起，無故障報告。當充電器連接到車輛充電接口時，插銷關閉，說明車輛已經檢測到充電器插入，這也是通過儀表盤上的指示燈來驗證的。

通常當我們將供電設備連接到車輛上時，會聽到接觸器閉合的“咔噠”聲。在某些情況下，充電后您會聽到冷卻風扇或冷卻系統運行的聲音。但是當我們將供電設備連接到這個Kangoo上時，我們什么也沒有聽到。我們斷開充電器，并前往故障診斷碼列表檢查故障代碼。組合儀表上唯一的警告是電池電量低。我們發現故障代碼與HV高壓電池有關，但沒有指向具體問題。通過查看實時數據，我們確認高壓電池的SOC為3%(剩余容量與電池容量的比值)。

從圖3可以看出，3%表示電池即將達到最小容量。對于高壓電池來說，這是非常危險的。當您連接到電源設備時，您可能無法為其充電，因為電池已達到臨界狀態。如果它繼續下降到較低的容量，必須取出電池給高壓電池充電。如果高壓電池已經完全放電，我們可以使用一些工具來拆卸電池，但如果能避免這一步，對維修人員和車主來說是最好的！接下來，我們來介紹一下充電器連接到車輛上會發生什么情況。大多數電動汽車遵循SAE J1772標準。在充電之前，車輛和供電設備將使用該標準進行通信并發出狀態信號，IEC 61851標準也是如此。有些車輛和供電設備不是這樣的，比如CHAdeMO和Tesla，它們的專用連接器通訊方式不一樣。類型2充電接口通過PWM信號和一系列用于控制電力的電阻器和晶體管與車輛通信。電源設備通過PP和CP電路與車輛通信。PP會通知車輛充電器是否連接，充電器能提供多大的電流。供電設備雖然可以輸出更多的電流給車輛，但是為了避免過熱，車輛只能承受充電器的額定電流。正如我在文章開頭提到的，這個案例不適用于培訓。我建議大家先取得相關認證，才能對混合動力和電動汽車進行診斷和測試。

CP電路的波形揭示了車輛充電過程的各個階段。充電器未連接車輛時，CP端始終發出+12 V的恒壓信號，一旦連接充電器，由于多個電阻的作用，+12 V下降到9V左右。此時，由于供電設備已經成功連接到車輛上，CP端發送的信號由之前的12V恒壓變為1 kHz的12 V PWM信號。這個PWM信號非常重要，占空比決定了充入車輛的電流量，這個電流量還是受到充電器額定電流的限制。一旦滿足車輛充電條件，電阻會發生變化，+9V信號下降到+6 V左右，此時充電正式開始。根據車輛的功能，電壓水平可能會有所不同。

在采取一切必要措施確保自身和設備安全的同時，我將有源差分探頭連接到車載充電器(OBC)上的CP電路。從車上取下鑰匙，確保測試環境與客戶描述的相同，并將充電器插入車輛充電插座。

①電源設備已連接到車輛。

(2)開始發出PWM信號，電壓降至8.5 V左右

③等待正式開始充電。

④PWM信號頻率為1kHz。

⑤數學渠道計算的負占空比為17%。

從圖5中，我們可以看到當車輛識別到電源設備連接時，我們可以看到1 kHz的PWM信號開始發出。充電器的閂鎖也說明PP電路一定是正常的，因為PP端子是第一個建立連接的端子。如果PP端子有任何問題，我們將看不到PWM信號。你可能對波形顯示+9 V和+6 V但仍顯示-12 V有疑問，電源設備產生12 V的方波，沿CP電路傳輸，OBC內部的一個二極管截取方波的負信號。但是當我們測試時，差分探頭連接到OBC的外部，所以示波器將同時收集信號的正負部分。

我們繼續收集信號波形。正如預期的那樣，PWM信號的電壓應該下降，這意味著車輛已經與充電器連接，并且高壓電池上的接觸器閉合，以便OBC可以給電池充電。然而，我們從未在這個Kangoo上看到過這種電壓降。是什么阻止了接觸器閉合？電源設備和車輛之間的通信似乎正常，因此唯一懷疑的故障原因是車載充電器(OBC)和電池管理系統(BMS)之間的通信。車輛來到維修車間時，沒有任何警示燈，行駛性能正常。

運氣在接下來的診斷過程中幫了我很大的忙。我重新連接了掃描工具，仔細檢查DTC是否有任何變化。檢查DTC時打開了點火開關，但好像忘記了供電設備還連接著車輛，這是非常不正確的操作。但是我們發現這個時候有咔噠一聲，CP電路的信號電壓下降了(圖6)。……他的不是我們所期望的，但應該是合理的。打開車輛點火開關將閉合接觸器。然后我把供電設備摘下來，把點火開關轉到on，然后接上供電設備。CP電路波形正常變化。

如圖7，我加了電流鉗，證明充電電路中確實有電流流過。

打開點火開關，連接充電器，我們可以看到電流從電源流向OBC。保持一段時間后，電池SOC從3%上升到12%，這個過程中警報聲停止，電池SOC繼續上升。我們告訴客戶測試的地點。似乎是OBC和BMS之間的通信問題導致接觸器在連接充電器時保持打開。

我需要做進一步的測試來確定故障的原因，但是客戶決定將我們的測試結果帶到另一家維修店。他們更換了OBC，但問題仍然存在。我們忽略了一件事。一些汽車制造商已經制定了電池租賃計劃。如果你不付電池租賃費，汽車制造商可以遠程禁用高壓電池的充電，這正是這輛車的問題。現在的車主都不是原來的車主，在購買車輛的時候也沒有認真了解關于電池租賃的信息。這導致雷諾沒有通知現在的車主，幾天后，HV電池充電被遠程禁用。然而奇怪的是，車輛上并沒有任何指示或串行數據通知你電池已被禁用充電。從售后維修的角度來說，如果你遇到了電動車的充電問題，卻不知道電池可能被遠程禁用，很可能會無緣無故的花費大量的時間和金錢。

正如我在文章開頭提到的，請不要用這個案例進行培訓。我故意沒放連接圖和一些技術資料。希望診斷電動車的人都是經過批準的，并且事先經過正確的培訓。我希望這篇文章能夠幫助解決我們在從事電動汽車工作時必須面對的一些新障礙。

本文使用的測試設備是紅柯微微示波器4425A的新能源汽車測試套件。

全世界道路上的電動車輛的數量正在增加。電動汽車雖然消除了很多典型的內燃機故障，但也不是沒有缺陷。這次我們就來看看雷諾Kangoo的充電問題，診斷這類故障會遇到哪些障礙。

在開始之前，我們必須聲明與電動汽車診斷，尤其是充電故障診斷相關的安全事項:首先，請不要將本案例研究用于培訓或工作指導，它僅用于讓您了解Pico汽車示波器相關產品在電動汽車上的一些可能應用；其次，用于診斷插電式電動汽車的任何測量工具和附件所需的CAT額定值取決于充電站和主配電網之間的連接。這是因為我們很可能會接觸到瞬態電壓或短路電流，無論您是要測量高壓系統(HV)還是12 V低壓系統。

通常情況下，主電網會先接入一棟樓內的主配電盤/斷路器/接線盒，然后充電站再接入主配電盤。因此，在檢測接入此類充電站的電動汽車時，測量工具的CAT等級應為III或IV。但是，如果充電站直接連接到主電網，測量工具必須是CAT IV。如果你不知道充電站是如何連接到主電網的，你應該使用CAT IV測量工具。在這種情況下，充電站通過主配電板連接到主電網。因此，我們可以安全地使用CAT III額定差分探頭測試高壓系統和12V低壓系統。

在英國，雷諾和日產是生產純電動汽車時間最長的原始設備制造商。隨著車齡的增長，故障開始出現。2014款雷諾Kangoo ZE是一款純電動汽車，電池安裝在底盤下方。車輛充電接口在前格柵的logo后面(圖1)，屬于Type 2接口類型。該車不支持快充，這意味著充電需要通過車載充電器(OBC)完成，也意味著充電速度不快，用3kW家用電源充滿需要11個小時。

客戶反映不知道什么時候開始出現故障，因為一般都是晚上充電。通常情況下，行程很短，電池需要整夜充電，所以只有當電池持續耗盡時，故障才會變得明顯。這輛車去過很多修理廠。上一家維修店說可能是底盤處線路腐蝕，需要更換OBC和逆變器。

檢查引擎蓋下的線纜就沒那么容易了！首先要目測一下，確保自己沒有線路腐蝕和任何潛在的危險，尤其是一些外露的高壓電纜。檢查線路沒問題，下一步就是確認故障。我們用客戶提供的家用充電線，接上電源插座開始充電。充電指示燈如期亮起，無故障報告。當充電器連接到車輛充電接口時，插銷關閉，說明車輛已經檢測到充電器插入，這也是通過儀表盤上的指示燈來驗證的。

通常當我們將供電設備連接到車輛上時，會聽到接觸器閉合的“咔噠”聲。在某些情況下，充電后您會聽到冷卻風扇或冷卻系統運行的聲音。但是當我們將供電設備連接到這個Kangoo上時，我們什么也沒有聽到。我們斷開充電器，并前往故障診斷碼列表檢查故障代碼。組合儀表上唯一的警告是電池電量低。我們發現故障代碼與HV高壓電池有關，但沒有指向具體問題。通過查看實時數據，我們確認高壓電池的SOC為3%(剩余容量與電池容量的比值)。

從圖3可以看出，3%表示電池即將達到最小容量。對于高壓電池來說，這是非常危險的。當您連接到電源設備時，您可能無法為其充電，因為電池已達到臨界狀態。如果它繼續下降到較低的容量，必須取出電池給高壓電池充電。如果高壓電池已經完全放電，我們可以使用一些工具來拆卸電池，但如果能避免這一步，對維修人員和車主來說是最好的！接下來，我們來介紹一下充電器連接到車輛上會發生什么情況。大多數電動汽車遵循SAE J1772標準。在充電之前，車輛和供電設備將使用該標準進行通信并發出狀態信號，IEC 61851標準也是如此。有些車輛和供電設備不是這樣的，比如CHAdeMO和Tesla，它們的專用連接器通訊方式不一樣。類型2充電接口通過PWM信號和一系列用于控制電力的電阻器和晶體管與車輛通信。電源設備通過PP和CP電路與車輛通信。PP會通知車輛充電器是否連接，充電器能提供多大的電流。供電設備雖然可以輸出更多的電流給車輛，但是為了避免過熱，車輛只能承受充電器的額定電流。正如我在文章開頭提到的，這個案例不適用于培訓。我建議大家先取得相關認證，才能對混合動力和電動汽車進行診斷和測試。

CP電路的波形揭示了車輛充電過程的各個階段。充電器未連接車輛時，CP端始終發出+12 V的恒壓信號，一旦連接充電器，由于多個電阻的作用，+12 V下降到9V左右。此時，由于供電設備已經成功連接到車輛上，CP端發送的信號由之前的12V恒壓變為1 kHz的12 V PWM信號。這個PWM信號非常重要，占空比決定了充入車輛的電流量，這個電流量還是受到充電器額定電流的限制。一旦滿足車輛充電條件，電阻會發生變化，+9V信號下降到+6 V左右，此時充電正式開始。根據車輛的功能，電壓水平可能會有所不同。

在采取一切必要措施確保自身和設備安全的同時，我將有源差分探頭連接到車載充電器(OBC)上的CP電路。從車上取下鑰匙，確保測試環境與客戶描述的相同，并將充電器插入車輛充電插座。

①電源設備已連接到車輛。

(2)開始發出PWM信號，電壓降至8.5 V左右

③等待正式開始充電。

④PWM信號頻率為1kHz。

⑤數學渠道計算的負占空比為17%。

從圖5中，我們可以看到當車輛識別到電源設備連接時，我們可以看到1 kHz的PWM信號開始發出。充電器的閂鎖也說明PP電路一定是正常的，因為PP端子是第一個建立連接的端子。如果PP端子有任何問題，我們將看不到PWM信號。你可能對波形顯示+9 V和+6 V但仍顯示-12 V有疑問，電源設備產生12 V的方波，沿CP電路傳輸，OBC內部的一個二極管截取方波的負信號。但是當我們測試時，差分探頭連接到OBC的外部，所以示波器將同時收集信號的正負部分。

我們繼續收集信號波形。正如預期的那樣，PWM信號的電壓應該下降，這意味著車輛已經與充電器連接，并且高壓電池上的接觸器閉合，以便OBC可以給電池充電。然而，我們從未在這個Kangoo上看到過這種電壓降。是什么阻止了接觸器閉合？電源設備和車輛之間的通信似乎正常，因此唯一懷疑的故障原因是車載充電器(OBC)和電池管理系統(BMS)之間的通信。車輛來到維修車間時，沒有任何警示燈，行駛性能正常。

運氣在接下來的診斷過程中幫了我很大的忙。我重新連接了掃描工具，仔細檢查DTC是否有任何變化。檢查DTC時打開了點火開關，但好像忘記了供電設備還連接著車輛，這是非常不正確的操作。但是我們發現這個時候有咔噠一聲，CP電路的信號電壓下降了(圖6)。……他的不是我們所期望的，但應該是合理的。打開車輛點火開關將閉合接觸器。然后我把供電設備摘下來，把點火開關轉到on，然后接上供電設備。CP電路波形正常變化。

如圖7，我加了電流鉗，證明充電電路中確實有電流流過。

打開點火開關，連接充電器，我們可以看到電流從電源流向OBC。保持一段時間后，電池SOC從3%上升到12%，這個過程中警報聲停止，電池SOC繼續上升。我們告訴客戶測試的地點。似乎是OBC和BMS之間的通信問題導致接觸器在連接充電器時保持打開。

我需要做進一步的測試來確定故障的原因，但是客戶決定將我們的測試結果帶到另一家維修店。他們更換了OBC，但問題仍然存在。我們忽略了一件事。一些汽車制造商已經制定了電池租賃計劃。如果你不付電池租賃費，汽車制造商可以遠程禁用高壓電池的充電，這正是這輛車的問題。現在的車主都不是原來的車主，在購買車輛的時候也沒有認真了解關于電池租賃的信息。這導致雷諾沒有通知現在的車主，幾天后，HV電池充電被遠程禁用。然而奇怪的是，車輛上并沒有任何指示或串行數據通知你電池已被禁用充電。從售后維修的角度來說，如果你遇到了電動車的充電問題，卻不知道電池可能被遠程禁用，很可能會無緣無故的花費大量的時間和金錢。

正如我在文章開頭提到的，請不要用這個案例進行培訓。我故意沒放連接圖和一些技術資料。希望診斷電動車的人都是經過批準的，并且事先經過正確的培訓。我希望這篇文章能夠幫助解決我們在從事電動汽車工作時必須面對的一些新障礙。

本文使用的測試設備是紅柯微微示波器4425A的新能源汽車測試套件。

標簽：遠程發現日產

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