新年开工分享：电动汽车便携式充电枪充电原理及常见问题解析

　　绝大多数纯电动汽车都会配有随车的便携式充电枪，以方便车主通过220V市电对汽车进行充电，这种充电方式属于交流慢充充电。新能源汽车慢充系统使用220V单相交流电作为供电电源，通过车载充电机，将交流电变换为高压直流电给动力电池进行供电[1]，其电流路径是：220V市电插座→便携式充电枪→车辆交流充电口→车载充电机→动力电池。本文仅针对便携式充电枪部分，分析其结构和充电原理，并据此解答在其使用过程中常见的问题，给用车者和售后维修技术人员提供一份参考。

　　1 便携式充电枪的结构

　　便携式充电枪主要由充电枪枪头、高压充电线、缆上控制盒、220V三相插头组成，枪头上通常有防止充电时枪头从车上充电口脱落的机械锁锁扣和解锁按键，如图1所示。

　　新能源汽车交流充电口是7孔结构，如图2所示，对应每个端子的定义如表1所示。大部分充电枪是有机械锁和电子锁的，按下枪头的机械锁按键，机械锁扣便会被抬起，将枪头插到位后，松开机械锁按键，枪头的机械锁扣便会卡进车上充电口的机械锁槽，确保充电枪不会脱落。用车钥匙关闭车门（锁车）后，便会启动充电枪电子锁，此时由电磁开关控制的电子锁销向外伸出，插入电子锁孔，抵在机械锁扣上方，使得机械锁扣无法从机械锁槽中脱出，此时充电枪时无法从充电口中拔出的。按下车钥匙的解锁键后，电子锁锁销退出锁孔，此时按下机械锁键，机械锁扣才能从锁槽中退出，才能拔出充电枪。因此，电子锁的存在是为了防止在充电过程中，充电枪被恶意拔出，但没有充电枪电子锁的车辆则不具备这个功能。

　　2 使用便携式充电枪充电的控制原理

　　三相插头插入220V插座，供电控制装置中的检测点4通过插头上的接地端子检测到插座地线（检测点4接地，电压降低），此时S1开关打到+12的位置，充电枪CP与PE间电压为12V左右。接地的目的是漏电保护，目前绝大多数便携式充电枪是具备漏电保护功能的，只有少数早期车型的充电枪无此功能。具备漏电保护功能的充电枪必须插入有地线的插座（检测点4检测到地线，电压降低）才能正常工作，否则不能正常充电。

　　S3为充电枪上的机械锁按键，它是一个常闭开关，不按机械锁按键时，S3闭合，R4被短路，按下机械锁按键时，S3断开，RC与R4串联。

　　在充电枪没有插入车上交流充电口之前，充电口的CC与PE间始终有5V左右的电压，即没有插枪时，车辆控制装置中的检测点3的电压为5V左右。当按下机械锁开关将充电枪插入车上充电口的过程中，枪端的PE端子先与充电口的PE端子接触，并与车身接地（搭铁），然后枪端的CC端子与充电口的CC孔接触，检测点3通过RC、R4与车身地接通，电压被这两个电阻拉低到U1，车辆控制装置由此判断充电枪此时为半接触状态；同时，枪端的CP端子也与充电口的CP孔半接触，供电控制装置通过检测点1→接触的CP端子→R3与车身相连，检测点1的电压被拉低，以此控制开关S1由+12拨到PWM位置，供电控制装置向车辆控制装置提供脉冲信号，路径为：供电控制装置PWM端→S1→R1→CP→D1→检测点2→车辆控制装置，充电设备进入准备就绪状态。

　　当充电枪插到位后，松开机械锁按键，S3闭合，R4被短路，此时连接到CC和PE端的电阻只剩下RC，电阻变小，检测点3的电压由U1变成U2，车辆控制装置由此判断充电枪已插好，并通过车载网络（CAN网）确认动力电池的充电需求、动力电池无故障、车载充电机无故障后，闭合S2继电器开关，表示车辆已准备就绪，请求充电。

　　S2闭合后，R2并入R3电路，检测点1的脉冲信号发生改变，供电控制装置据此确认车辆已准备就绪，控制K1、K2闭合，给车辆端供电，见图3。

　　3 新能源汽车慢充常见问题解析

　　3.1 使用便携式充电枪无法充电。

　　（1）插座无地线，充电系统进入漏电保护模式，K1、K2断开，导致无法充电。判断方法：一是通过缆上控制盒的报警灯闪烁方式判断（详见汽车使用手册）；二是将三相插头插入220V插座，用万用表测量充电枪枪头CP端与PE端是否有12V左右的电压（交流？直流？），若有则插座有地线，反之则无。

　　（2）S3开关损坏，无法闭合。检测点3始终检测到的是RC+R4阻值，始终判断充电枪没插好（半接触状态），无法发送充电准备就绪信号。判断方法：断电状态下，用万用表检测充电枪CC端与PE端电阻，按下机械锁止按键前后的阻值不同为正常，反之则S3开关损坏。

　　3.2 用不同的充电枪给同一款车辆充电，充电速度一样吗

　　答案是有可能会不一样。

　　决定充电枪充电速度的关键是RC电阻，其阻值决定了充电枪能向车辆输出多大充电电流。如表2所示为不同品牌/类型充电枪的RC电阻（未按下机械锁止按钮时，CC端与PE端电阻）及其输出额定电流统计表。

　　由表可知，使用不同的充电枪给同一款车辆充电，充电速度是否一样取决于RC电阻阻值是否一样。

　　3.3 用相同的充电枪给不同车型充电，充电速度一样吗

　　答案同样是有可能不一样。

　　因为充电枪的输出额定电流不等于实际的最大充电电流，实际最大充电电流还与车载充电机的功率、动力电池的状况等因素有关。例如用表2中慢充桩给车辆充电，虽然慢充桩的输出额定电流有32A，但是如果车辆的车载充电机功率不够大，承受不了这么大的充电电流，则实际的最大充电电流会小于32A。

　　4 结语

　　引起新能源汽车交流充电故障的原因有很多，除了要考虑充电枪上线路的故障，还要要考虑车上与充电相关的线路故障，只要有任一线路存在故障，充电系统都将无法正常给动力电池充电[2]。而不管是新能源汽车维修技术的求学者还是维修人员，在排故之前，都应该将系统控制原理了解清楚，才能准确的分析出故障原因，快速查找到故障点。