大眾ID.4車在進(jìn)行直流充電時(shí)，需要通過非車載充電機(jī)上的直流充電槍與車輛的直流充電接口連接。如圖1所示，大眾ID.4直流充電控制電路由非車載充電機(jī)、直流充電槍、直流充電接口及電動(dòng)汽車組成，非車載充電機(jī)內(nèi)包括非車載充電機(jī)控制器、輔助電源、直流供電回路接觸器K1、直流供電回路接觸器K2、低壓輔助供電回路接觸器K3、低壓輔助供電回路接觸器K4及電阻R1等；直流充電槍內(nèi)包括常閉開關(guān)S、電阻R2及電阻R3等；直流充電槍內(nèi)包括電阻R4等；電動(dòng)汽車內(nèi)包括動(dòng)力電池、充電回路接觸器K5、充電回路接觸器K6、電阻R5及車輛控制器等。
圖1 大眾ID.4直流充電控制電路
當(dāng)直流充電槍與直流充電接口連接時(shí)，充電連接確認(rèn)回路CC1線路上的檢測(cè)點(diǎn)1通過檢測(cè)電阻R1、電阻R2、電阻R4串聯(lián)、并聯(lián)所帶來的電壓變化，來確認(rèn)充電狀態(tài)。當(dāng)直流充電槍與直流充電接口未連接時(shí)，常閉開關(guān)S閉合，電阻R1與電阻R2串聯(lián)，檢測(cè)點(diǎn)1檢測(cè)到6 V電壓；當(dāng)車輛準(zhǔn)備充電時(shí)，按下直流充電槍上按鈕，常閉開關(guān)S打開，檢測(cè)點(diǎn)1檢測(cè)到12 V電壓；當(dāng)直流充電槍與直流充電接口連接完成后，常閉開關(guān)S閉合，電阻R1、電阻R2與電阻R4形成串、并聯(lián)回路，檢測(cè)點(diǎn)1檢測(cè)到4 V電壓；當(dāng)充電完成，準(zhǔn)備將直流充電槍與直流充電接口脫開時(shí)，按下直流充電槍上按鈕，常閉開關(guān)S打開，電阻R1與電阻R4串聯(lián)，檢測(cè)點(diǎn)1檢測(cè)到6 V電壓（圖2）。
圖2 不同充電狀態(tài)下檢測(cè)點(diǎn)1的電壓值
充電連接確認(rèn)回路CC2線路上的檢測(cè)點(diǎn)2的工作原理與充電連接確認(rèn)回路CC1線路上的檢測(cè)點(diǎn)1類似，通過檢測(cè)電阻R3、電阻R5串聯(lián)帶來的電壓變化，來確認(rèn)充電狀態(tài)。當(dāng)直流充電槍與直流充電接口未連接時(shí)，電阻R3與電阻R5未串聯(lián)，檢測(cè)點(diǎn)2檢測(cè)到12 V電壓；當(dāng)直流充電槍與直流充電接口連接完成后，電阻R3與電阻R5串聯(lián)，檢測(cè)點(diǎn)2檢測(cè)到6 V電壓（圖3）。
圖3 不同充電狀態(tài)下檢測(cè)點(diǎn)2的電壓值
當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)1的電壓為4 V，檢測(cè)點(diǎn)2的電壓為6 V時(shí)，直流充電槍與直流充電接口連接完成，低壓輔助供電回路接觸器K3、低壓輔助供電回路接觸器K4閉合，低壓輔助供電回路A+、低壓輔助供電回路A-導(dǎo)通，通信CAN H回路S+、通信CAN L回路S-開始進(jìn)行周期性通信，直流供電回路接觸器K1、直流供電回路接觸器K2短暫性閉合，完成自檢和絕緣檢測(cè)。絕緣檢測(cè)時(shí)的輸出電壓應(yīng)為車輛通信握手報(bào)文內(nèi)的最高允許充電總電壓和供電設(shè)備額定電壓中的最小值。
在配置階段，車輛控制器控制充電回路接觸器K5與充電回路接觸器K6閉合，充電回路導(dǎo)通。非車載充電機(jī)控制器檢測(cè)到車輛端動(dòng)力電池電壓正常后，控制直流供電回路接觸器K1與直流供電回路接觸器K2閉合，此時(shí)直流供電回路導(dǎo)通。
在充電階段，車輛控制器向非車載充電機(jī)控制器實(shí)時(shí)發(fā)送動(dòng)力電池充電需求參數(shù)。非車載充電機(jī)控制器根據(jù)動(dòng)力電池充電需求參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整充電電壓和充電電流。此外，車輛控制器和非車載充電機(jī)控制器還互相發(fā)送各自的狀態(tài)信息，從而監(jiān)控充電狀態(tài)。
在充電結(jié)束階段，車輛控制器根據(jù)動(dòng)力電池是否達(dá)到滿充狀態(tài)或是否收到非車載充電機(jī)控制器發(fā)送的中止充電報(bào)文來判斷是否結(jié)束充電。當(dāng)滿足以上充電結(jié)束條件后，車輛控制器開始周期發(fā)送中止充電報(bào)文，在確認(rèn)充電電流小于5 A后，斷開充電回路接觸器K5與充電回路接觸器K6。
當(dāng)達(dá)到設(shè)定的充電結(jié)束條件或收到車輛控制器發(fā)出的中止充電報(bào)文后，非車載充電機(jī)控制器周期發(fā)送中止充電報(bào)文，非車載充電機(jī)控制器減少充電電流，當(dāng)充電電流小于或等于5 A時(shí)，打開直流供電回路接觸器K1與直流供電回路接觸器K2，直流充電回路斷開。
由于非車載充電機(jī)控制器通過直流供電回路DC+與直流供電回路DC-將高壓電流傳輸?shù)絼?dòng)力電池內(nèi)，為防止因直流供電回路DC+與直流供電回路DC-上高壓電流通過時(shí)產(chǎn)生的高溫?fù)p壞新能源汽車或非車載充電機(jī)，在非車載充電機(jī)直流充電槍端子DC+與端子DC-后部均安裝了PTC正溫度系數(shù)電阻式的溫度傳感器。兩個(gè)溫度傳感器共用搭鐵，基準(zhǔn)電壓為3.5 V，初始電阻均在1 000 Ω左右，隨著溫度上升，電阻值越高，電阻值最高不超過11 200 Ω。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度升高至90 ℃以上時(shí)，將停止直流充電。
2 大眾ID.4車車輛故障模擬試驗(yàn)
2.1 充電連接確認(rèn)回路CC1與充電連接確認(rèn)回路CC2斷路試驗(yàn)
無論是在直流充電槍與車輛的直流充電接口連接前，還是在直流充電槍與車輛的直流充電接口連接后，讓充電連接確認(rèn)回路CC1斷路，組合儀表都會(huì)出現(xiàn)紅色充電槍圖標(biāo)（圖4），且車輛沒有故障代碼存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)流均顯示直流充電槍已經(jīng)連接。
圖4 組合儀表出現(xiàn)紅色充電槍圖標(biāo)
先讓充電連接確認(rèn)回路CC2斷路，再讓直流充電槍與車輛的直流充電接口連接，組合儀表會(huì)出現(xiàn)提示“請(qǐng)拔下充電電纜然后重新連接”（圖5）。如果先讓直流充電槍與車輛的直流充電接口連接，再讓充電連接確認(rèn)回路CC2斷路，組合儀表會(huì)出現(xiàn)紅色充電槍圖標(biāo)。在這兩種情況下，車輛均會(huì)存儲(chǔ)故障代碼“充電插座A電路電氣故障”，且數(shù)據(jù)流均顯示直流充電槍已經(jīng)連接。
圖5 組合儀表出現(xiàn)提示
2.2 低壓輔助供電回路A+與低壓輔助供電回路A-斷路試驗(yàn)
無論是在直流充電槍與車輛的直流充電接口連接前還是連接后，讓低壓輔助供電回路A+與低壓輔助供電回路A-斷路，進(jìn)行直流充電測(cè)試，車輛均無故障現(xiàn)象出現(xiàn)，也沒有任何故障代碼存儲(chǔ)。
2.3 數(shù)據(jù)交互回路S+與數(shù)據(jù)交互回路S-斷開試驗(yàn)
在直流充電前或直流充電中，讓數(shù)據(jù)交互回路S+與數(shù)據(jù)交互回路S-單獨(dú)或同時(shí)斷路，車輛均無法直流充電。在直流充電前讓數(shù)據(jù)交互回路斷路，再進(jìn)行直流充電，車輛沒有故障代碼存儲(chǔ)。在直流充電時(shí)讓數(shù)據(jù)交互回路斷路，在高電壓蓄電池充電裝置中會(huì)存儲(chǔ)有1個(gè)故障代碼“U15AB00 蓄電池快速充電（DC），車輛和充電柱之間的通訊故障”（圖6）。
圖6 高電壓蓄電池充電裝置內(nèi)存儲(chǔ)的故障代碼（截屏）
2.4 溫度傳感器斷路試驗(yàn)
在直流充電前或者直流充電中，讓非車載充電機(jī)直流充電槍端子DC+與端子DC-后部的溫度傳感器單獨(dú)或同時(shí)斷路，車輛均無法直流充電。溫度傳感器斷路后，在高電壓蓄電池充電裝置中會(huì)存儲(chǔ)有1個(gè)故障代碼“DC溫度傳感器充電插座A，不可信數(shù)值”（圖7），且動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)流中溫度傳感器對(duì)應(yīng)的溫度為160 ℃（圖8）。
圖7 高電壓蓄電池充電裝置內(nèi)存儲(chǔ)的故障代碼（截屏）
圖8 動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)流（截屏）