虹科方案：雷诺Kangoo电动汽车充电故障

全世界道路上的电动汽车数量正在增加。电动汽车虽然消除了很多典型的内燃机故障，但也不是没有缺陷。这次我们就来看看雷诺Kangoo的充电问题，诊断这类故障会遇到哪些障碍。

在开始之前，我们必须声明与电动汽车诊断，尤其是充电故障诊断相关的安全事项:首先，请不要将本案例研究用于培训或工作指导，它仅用于让您了解Pico汽车示波器相关产品在电动汽车上的一些可能应用；其次，用于诊断插电式电动汽车的任何测量工具和附件所需的CAT额定值取决于充电站和主配电网之间的连接。这是因为我们很可能会接触到瞬态电压或短路电流，无论您是要测量高压系统(HV)还是12 V低压系统。

通常情况下，主电网会先接入一栋楼内的主配电盘/断路器/接线盒，然后充电站再接入主配电盘。因此，在检测接入此类充电站的电动汽车时，测量工具的CAT等级应为III或IV。但是，如果充电站直接连接到主电网，测量工具必须是CAT IV。如果你不知道充电站是如何连接到主电网的，你应该使用CAT IV测量工具。在这种情况下，充电站通过主配电板连接到主电网。因此，我们可以安全地使用CAT III额定差分探头测试高压系统和12V低压系统。

在英国，雷诺和日产是生产纯电动汽车时间最长的原始设备制造商。随着车龄的增长，故障开始出现。2014款雷诺Kangoo ZE是一款纯电动汽车，电池安装在底盘下方。车辆充电接口在前格栅的logo后面(图1)，属于Type 2接口类型。该车不支持快充，这意味着充电需要通过车载充电器(OBC)完成，也意味着充电速度不快，用3kW家用电源充满需要11个小时。

客户反映不知道什么时候开始出现故障，因为一般都是晚上充电。通常情况下，行程很短，电池需要整夜充电，所以只有当电池持续耗尽时，故障才会变得明显。这辆车去过很多修理厂。上一家维修店说可能是底盘处线路腐蚀，需要更换OBC和逆变器。

检查引擎盖下的线缆就没那么容易了！首先要目测一下，确保自己没有线路腐蚀和任何潜在的危险，尤其是一些外露的高压电缆。检查线路没问题，下一步就是确认故障。我们用客户提供的家用充电线，接上电源插座开始充电。充电指示灯如期亮起，无故障报告。当充电器连接到车辆充电接口时，插销关闭，说明车辆已经检测到充电器插入，这也是通过仪表盘上的指示灯来验证的。

通常当我们将供电设备连接到车辆上时，会听到接触器闭合的“咔哒”声。在某些情况下，充电后您会听到冷却风扇或冷却系统运行的声音。但是当我们将供电设备连接到这个Kangoo上时，我们什么也没有听到。我们断开充电器，并前往故障诊断码列表检查故障代码。组合仪表上唯一的警告是电池电量低。我们发现故障代码与HV高压电池有关，但没有指向具体问题。通过查看实时数据，我们确认高压电池的SOC为3%(剩余容量与电池容量的比值)。

从图3可以看出，3%表示电池即将达到最小容量。对于高压电池来说，这是非常危险的。当您连接到电源设备时，您可能无法为其充电，因为电池已达到临界状态。如果它继续下降到较低的容量，必须取出电池给高压电池充电。如果高压电池已经完全放电，我们可以使用一些工具来拆卸电池，但如果能避免这一步，对维修人员和车主来说是最好的！接下来，我们来介绍一下充电器连接到车辆上会发生什么情况。大多数电动汽车遵循SAE J1772标准。在充电之前，车辆和供电设备将使用该标准进行通信并发出状态信号，IEC 61851标准也是如此。有些车辆和供电设备不是这样的，比如CHAdeMO和Tesla，它们的专用连接器通讯方式不一样。类型2充电接口通过PWM信号和一系列用于控制电力的电阻器和晶体管与车辆通信。电源设备通过PP和CP电路与车辆通信。PP会通知车辆充电器是否连接，充电器能提供多大的电流。供电设备虽然可以输出更多的电流给车辆，但是为了避免过热，车辆只能承受充电器的额定电流。正如我在文章开头提到的，这个案例不适用于培训。我建议大家先取得相关认证，才能对混合动力和电动汽车进行诊断和测试。

CP电路的波形揭示了车辆充电过程的各个阶段。充电器未连接车辆时，CP端始终发出+12 V的恒压信号，一旦连接充电器，由于多个电阻的作用，+12 V下降到9V左右。此时，由于供电设备已经成功连接到车辆上，CP端发送的信号由之前的12V恒压变为1 kHz的12 V PWM信号。这个PWM信号非常重要，占空比决定了充入车辆的电流量，这个电流量还是受到充电器额定电流的限制。一旦满足车辆充电条件，电阻会发生变化，+9V信号下降到+6 V左右，此时充电正式开始。根据车辆的功能，电压水平可能会有所不同。

在采取一切必要措施确保自身和设备安全的同时，我将有源差分探头连接到车载充电器(OBC)上的CP电路。从车上取下钥匙，确保测试环境与客户描述的相同，并将充电器插入车辆充电插座。

①电源设备已连接到车辆。

(2)开始发出PWM信号，电压降至8.5 V左右

③等待正式开始充电。

④PWM信号频率为1kHz。

⑤数学渠道计算的负占空比为17%。

从图5中，我们可以看到当车辆识别到电源设备连接时，我们可以看到1 kHz的PWM信号开始发出。充电器的闩锁也说明PP电路一定是正常的，因为PP端子是第一个建立连接的端子。如果PP端子有任何问题，我们将看不到PWM信号。你可能对波形显示+9 V和+6 V但仍显示-12 V有疑问，电源设备产生12 V的方波，沿CP电路传输，OBC内部的一个二极管截取方波的负信号。但是当我们测试时，差分探头连接到OBC的外部，所以示波器将同时收集信号的正负部分。

我们继续收集信号波形。正如预期的那样，PWM信号的电压应该下降，这意味着车辆已经与充电器连接，并且高压电池上的接触器闭合，以便OBC可以给电池充电。然而，我们从未在这个Kangoo上看到过这种电压降。是什么阻止了接触器闭合？电源设备和车辆之间的通信似乎正常，因此唯一怀疑的故障原因是车载充电器(OBC)和电池管理系统(BMS)之间的通信。车辆来到维修车间时，没有任何警示灯，行驶性能正常。

运气在接下来的诊断过程中帮了我很大的忙。我重新连接了扫描工具，仔细检查DTC是否有任何变化。检查DTC时打开了点火开关，但好像忘记了供电设备还连接着车辆，这是非常不正确的操作。但是我们发现这个时候有咔哒一声，CP电路的信号电压下降了(图6)。……他的不是我们所期望的，但应该是合理的。打开车辆点火开关将闭合接触器。然后我把供电设备摘下来，把点火开关转到on，然后接上供电设备。CP电路波形正常变化。

如图7，我加了电流钳，证明充电电路中确实有电流流过。

打开点火开关，连接充电器，我们可以看到电流从电源流向OBC。保持一段时间后，电池SOC从3%上升到12%，这个过程中警报声停止，电池SOC继续上升。我们告诉客户测试的地点。似乎是OBC和BMS之间的通信问题导致接触器在连接充电器时保持打开。

我需要做进一步的测试来确定故障的原因，但是客户决定将我们的测试结果带到另一家维修店。他们更换了OBC，但问题仍然存在。我们忽略了一件事。一些汽车制造商已经制定了电池租赁计划。如果你不付电池租赁费，汽车制造商可以远程禁用高压电池的充电，这正是这辆车的问题。现在的车主都不是原来的车主，在购买车辆的时候也没有认真了解关于电池租赁的信息。这导致雷诺没有通知现在的车主，几天后，HV电池充电被远程禁用。然而奇怪的是，车辆上并没有任何指示或串行数据通知你电池已被禁用充电。从售后维修的角度来说，如果你遇到了电动车的充电问题，却不知道电池可能被远程禁用，很可能会无缘无故的花费大量的时间和金钱。

正如我在文章开头提到的，请不要用这个案例进行培训。我故意没放连接图和一些技术资料。希望诊断电动车的人都是经过批准的，并且事先经过正确的培训。我希望这篇文章能够帮助解决我们在从事电动汽车工作时必须面对的一些新障碍。

本文使用的测试设备是红柯微微示波器4425A的新能源汽车测试套件。

全世界道路上的电动车辆的数量正在增加。电动汽车虽然消除了很多典型的内燃机故障，但也不是没有缺陷。这次我们就来看看雷诺Kangoo的充电问题，诊断这类故障会遇到哪些障碍。

在开始之前，我们必须声明与电动汽车诊断，尤其是充电故障诊断相关的安全事项:首先，请不要将本案例研究用于培训或工作指导，它仅用于让您了解Pico汽车示波器相关产品在电动汽车上的一些可能应用；其次，用于诊断插电式电动汽车的任何测量工具和附件所需的CAT额定值取决于充电站和主配电网之间的连接。这是因为我们很可能会接触到瞬态电压或短路电流，无论您是要测量高压系统(HV)还是12 V低压系统。

通常情况下，主电网会先接入一栋楼内的主配电盘/断路器/接线盒，然后充电站再接入主配电盘。因此，在检测接入此类充电站的电动汽车时，测量工具的CAT等级应为III或IV。但是，如果充电站直接连接到主电网，测量工具必须是CAT IV。如果你不知道充电站是如何连接到主电网的，你应该使用CAT IV测量工具。在这种情况下，充电站通过主配电板连接到主电网。因此，我们可以安全地使用CAT III额定差分探头测试高压系统和12V低压系统。

在英国，雷诺和日产是生产纯电动汽车时间最长的原始设备制造商。随着车龄的增长，故障开始出现。2014款雷诺Kangoo ZE是一款纯电动汽车，电池安装在底盘下方。车辆充电接口在前格栅的logo后面(图1)，属于Type 2接口类型。该车不支持快充，这意味着充电需要通过车载充电器(OBC)完成，也意味着充电速度不快，用3kW家用电源充满需要11个小时。

客户反映不知道什么时候开始出现故障，因为一般都是晚上充电。通常情况下，行程很短，电池需要整夜充电，所以只有当电池持续耗尽时，故障才会变得明显。这辆车去过很多修理厂。上一家维修店说可能是底盘处线路腐蚀，需要更换OBC和逆变器。

检查引擎盖下的线缆就没那么容易了！首先要目测一下，确保自己没有线路腐蚀和任何潜在的危险，尤其是一些外露的高压电缆。检查线路没问题，下一步就是确认故障。我们用客户提供的家用充电线，接上电源插座开始充电。充电指示灯如期亮起，无故障报告。当充电器连接到车辆充电接口时，插销关闭，说明车辆已经检测到充电器插入，这也是通过仪表盘上的指示灯来验证的。

通常当我们将供电设备连接到车辆上时，会听到接触器闭合的“咔哒”声。在某些情况下，充电后您会听到冷却风扇或冷却系统运行的声音。但是当我们将供电设备连接到这个Kangoo上时，我们什么也没有听到。我们断开充电器，并前往故障诊断码列表检查故障代码。组合仪表上唯一的警告是电池电量低。我们发现故障代码与HV高压电池有关，但没有指向具体问题。通过查看实时数据，我们确认高压电池的SOC为3%(剩余容量与电池容量的比值)。

从图3可以看出，3%表示电池即将达到最小容量。对于高压电池来说，这是非常危险的。当您连接到电源设备时，您可能无法为其充电，因为电池已达到临界状态。如果它继续下降到较低的容量，必须取出电池给高压电池充电。如果高压电池已经完全放电，我们可以使用一些工具来拆卸电池，但如果能避免这一步，对维修人员和车主来说是最好的！接下来，我们来介绍一下充电器连接到车辆上会发生什么情况。大多数电动汽车遵循SAE J1772标准。在充电之前，车辆和供电设备将使用该标准进行通信并发出状态信号，IEC 61851标准也是如此。有些车辆和供电设备不是这样的，比如CHAdeMO和Tesla，它们的专用连接器通讯方式不一样。类型2充电接口通过PWM信号和一系列用于控制电力的电阻器和晶体管与车辆通信。电源设备通过PP和CP电路与车辆通信。PP会通知车辆充电器是否连接，充电器能提供多大的电流。供电设备虽然可以输出更多的电流给车辆，但是为了避免过热，车辆只能承受充电器的额定电流。正如我在文章开头提到的，这个案例不适用于培训。我建议大家先取得相关认证，才能对混合动力和电动汽车进行诊断和测试。

CP电路的波形揭示了车辆充电过程的各个阶段。充电器未连接车辆时，CP端始终发出+12 V的恒压信号，一旦连接充电器，由于多个电阻的作用，+12 V下降到9V左右。此时，由于供电设备已经成功连接到车辆上，CP端发送的信号由之前的12V恒压变为1 kHz的12 V PWM信号。这个PWM信号非常重要，占空比决定了充入车辆的电流量，这个电流量还是受到充电器额定电流的限制。一旦满足车辆充电条件，电阻会发生变化，+9V信号下降到+6 V左右，此时充电正式开始。根据车辆的功能，电压水平可能会有所不同。

在采取一切必要措施确保自身和设备安全的同时，我将有源差分探头连接到车载充电器(OBC)上的CP电路。从车上取下钥匙，确保测试环境与客户描述的相同，并将充电器插入车辆充电插座。

①电源设备已连接到车辆。

(2)开始发出PWM信号，电压降至8.5 V左右

③等待正式开始充电。

④PWM信号频率为1kHz。

⑤数学渠道计算的负占空比为17%。

从图5中，我们可以看到当车辆识别到电源设备连接时，我们可以看到1 kHz的PWM信号开始发出。充电器的闩锁也说明PP电路一定是正常的，因为PP端子是第一个建立连接的端子。如果PP端子有任何问题，我们将看不到PWM信号。你可能对波形显示+9 V和+6 V但仍显示-12 V有疑问，电源设备产生12 V的方波，沿CP电路传输，OBC内部的一个二极管截取方波的负信号。但是当我们测试时，差分探头连接到OBC的外部，所以示波器将同时收集信号的正负部分。

我们继续收集信号波形。正如预期的那样，PWM信号的电压应该下降，这意味着车辆已经与充电器连接，并且高压电池上的接触器闭合，以便OBC可以给电池充电。然而，我们从未在这个Kangoo上看到过这种电压降。是什么阻止了接触器闭合？电源设备和车辆之间的通信似乎正常，因此唯一怀疑的故障原因是车载充电器(OBC)和电池管理系统(BMS)之间的通信。车辆来到维修车间时，没有任何警示灯，行驶性能正常。

运气在接下来的诊断过程中帮了我很大的忙。我重新连接了扫描工具，仔细检查DTC是否有任何变化。检查DTC时打开了点火开关，但好像忘记了供电设备还连接着车辆，这是非常不正确的操作。但是我们发现这个时候有咔哒一声，CP电路的信号电压下降了(图6)。……他的不是我们所期望的，但应该是合理的。打开车辆点火开关将闭合接触器。然后我把供电设备摘下来，把点火开关转到on，然后接上供电设备。CP电路波形正常变化。

如图7，我加了电流钳，证明充电电路中确实有电流流过。

打开点火开关，连接充电器，我们可以看到电流从电源流向OBC。保持一段时间后，电池SOC从3%上升到12%，这个过程中警报声停止，电池SOC继续上升。我们告诉客户测试的地点。似乎是OBC和BMS之间的通信问题导致接触器在连接充电器时保持打开。

我需要做进一步的测试来确定故障的原因，但是客户决定将我们的测试结果带到另一家维修店。他们更换了OBC，但问题仍然存在。我们忽略了一件事。一些汽车制造商已经制定了电池租赁计划。如果你不付电池租赁费，汽车制造商可以远程禁用高压电池的充电，这正是这辆车的问题。现在的车主都不是原来的车主，在购买车辆的时候也没有认真了解关于电池租赁的信息。这导致雷诺没有通知现在的车主，几天后，HV电池充电被远程禁用。然而奇怪的是，车辆上并没有任何指示或串行数据通知你电池已被禁用充电。从售后维修的角度来说，如果你遇到了电动车的充电问题，却不知道电池可能被远程禁用，很可能会无缘无故的花费大量的时间和金钱。

正如我在文章开头提到的，请不要用这个案例进行培训。我故意没放连接图和一些技术资料。希望诊断电动车的人都是经过批准的，并且事先经过正确的培训。我希望这篇文章能够帮助解决我们在从事电动汽车工作时必须面对的一些新障碍。

本文使用的测试设备是红柯微微示波器4425A的新能源汽车测试套件。

标签：远程发现日产

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