电动汽车充电桩故障诊断的相关研究

刘晓艳 李宁 张斌

摘要：科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，随着电动汽车产业的发展，与之相配套的相关基础建设与设备也逐渐发展起来，充电桩是电动汽车常见的重要充电设施，也是电动汽车产业链的重要组成部分，充电桩正常无故障工作是保证电动汽车正常行驶的重要条件，一旦出现故障将直接导致电动汽车无法进行有效的能量补给。电动汽车充电桩网络作为泛在电力物联网的重要组成部分，其电能采集终端配置和故障诊断问题已成为一项重要课题。为此，本文研究和探讨了电动汽车充电桩常见的故障及其诊断检测技术。

关键词：电动汽车；充电桩；故障诊断；相关研究

引言

新能源汽车充电桩２０２０年列入国家新基建的重点领域，未来１０年，中国充电桩建设预计存在６３００万的缺口，电动汽车交（直）流充电桩／非车载直流充电机已经列入《实施强制管理的计量器具目录》的强制目录里面，充电桩的有功电能将作为每年的强制检定项目。

1决策树

决策树是一种将输入数据通过一层层节点上的属性判断标准，将分类结果分配到叶节点的分类算法。具体来说，决策树将输入数据集对分类结果影响最重的属性作为根节点，然后继续在分类后的数据集中寻找对分类结果影响次重的属性作为下一层分支节点，直到数据集被分为规定的种类，并将分类结果分配到叶子节点上。

2 ACCM-102B

智能协议转换器每一个充电桩都安装有无线数据传输单元（Data Transfer Unit，DTU），CAN总线与DTU之间增加ACCM-102B智能协议转换器，通过协议转换实现对充电桩集群的控制。当车辆使用充电桩进行充电时，监控系统能够迅速监测到该充电桩，将充电桩运行状态数据通过ACCM-102B智能协议转换器进行转换。ACCM-102B协议转换器提供专用配置工具，配套提供专用的配置软件用于ACCM-102B的转换方式、CAN总线参数和串口参数的全面设置，提供完善的技术支持。该转换器可提供双向透明转换模式、透明带标识转换模式以及自定义协议转换模式，支持CAN2.0A/B，最高转换速度大于1000帧/秒，CAN通道1000V总线全隔离，避免造成通信干扰。

3充电桩与电动汽车连接正常但不能充电的诊断、检测及应对

（1）系统显示数据为0，但实际上充电状态正常。这种情况发生的可能原因是充电桩与充电监测系统之间的数据通信与传输出现了故障，这时可以采取以下三种方法予以应对：一是关闭主监控系统和相关服务器软件，然后从新启动；二是重新启动充电桩的显示系统；三是关闭并重新开启充电桩的充电系统程序。（2）充电状态下的充电电流小于20安培，出现这种情况的原因是充电桩的充电程序或显示系统出现了故障，这时可以采取的应对策略有：一是重新启动充电桩的显示屏程序；二是断开电源并重新开启电源来重新启动充电桩的充电系统和相关程序；三是重装充电桩显示系统程序。（3）不能进行正常充电或者系统界面不能进行充电行为操作，出现这种故障的原因是充电桩与相关监测系统之间出现了通信和数据传输问题，这时可以采取的应对措施有：一是对充电桩的各参数设置进行检查，确定参数值是否在允许的范围内；二是断开电源并重新启动充电桩的显示系统程序；三是重新更换或安装充电桩的显示屏及其相关的充电程序系统。（4）充电桩显示系统重启后无法与电池管理系统（BMS）之间进行数据传输与通信，出现这种故障的原因是充电桩与相关监测系统之间的数据通信或传输出现了问题，这时可以采取的应对措施包括：一是断开电源并重新启动充电桩显示系统程序；二是重新更换或安装充电桩显示屏及相关的充电系统程序；三是考虑更换CAN总线模块。（5）电池管理系统（BMS）的工作状态和充电电压都正常，但充电电流显示为0，这种情况可能是暂停充电按钮被意外按下所引发的误操作，这时可以采取的应对措施包括：一是解除暂停状态，使充电桩重新工作；二是检查电动汽车的电池管理系统（BMS）和电池组有无异常。

4非正常条件下充电结束/停止

以下几种非正常条件下充电结束或停止情况，评判方法参见标准GB/T 18487.1，针对部分情况给出详细说明和对应的检测数据实例。1）充电进程中，若检测点1测得电压值为9 V、12 V或其它非6 V状态，则在100 ms内供电控制装置应切断供电交流电；2）充电模式3的连接方式A或B在充电进程中，供电控制装置对检测点4实施监测，若供电接口处由完全连接转为切断，则开关S1应被供电控制装置切换到+12 V状态且在100 ms内切断供电交流电路。3）车辆S2断开：S2断开，检测点1电压为9 V，在100 ms内供电控制装置应切断供电交流电路，但仍持续PWM输出。该情况下，不需要重新插拔电缆线即可恢复再次充电。4）过流保护：供电设备监测车载充电机实际工作电流，当供电设备PWM信号对应的最大供电电流（Imax）≤20 A，且实际工作电流大于（Imax+2 A）并保持5 s时；供电设备PWM信号对应的最大供电电流Imax＞20 A，且实际工作电流大于（Imax×1.1）并保持5 s时，则供电设备在5 s内应断开输出电源，并开关S1被控制切换到+12 V状态，停止PWM输出。该情况下，可以通过重新插拔电缆线恢复再次充电。

5采用监控预警方式，加强对充电桩的防护

保障整个充电过程的安全性才是很多消费者注意的重要话题。充电过程中不仅仅要对电池的安全性予以重视，还需要对充电的设备可能发生的风险等做好预防准备，这样不仅能使整个充电过程具有较高的安全性，还能提升触电保护的效果。实施充电设备的动态预警能使可能发生的故障得到保护，例如：开展快速降功率后能实现对故障的降级处理，避免隐患转化为直接的故障。例如，借助监控系统对充电设备可能会发生的充电枪温度升高、功率器件发生温度升高、母线连接线发生温度升高等问题的监控后，监测系统就能直接对可能出现的风险做出预警处理，保障充电设备不再输出较高的功率。当充电桩一直维持较低的功率时，其发生的故障将会大幅度消除，如果充电过程的整个温度并没有降下来，其故障也就无法解除，这时监控系统就会发出停机整修的信号。同时，监控系统能对充电桩的运行状态等进行有效记录，技术人员可以借助这些历史记录进行数据分析，进而能得出更加准确的预警信号，帮助消费者能及时了解整个充电过程的情况，保障整个充电过程具备一定的安全性。由此可见，检测和预警过程能对充电桩充电过程中产生的潜在隐患，做好故障预警工作；进行故障的降级处理后，能减少充电过程中发生的故障，保障整个充电过程的安全运转。

结语

综上所述，电动汽车的发展包括电动汽车研发以及能源供给系统的建设，这其中能源供给系统主要指充电基础设施，即供电、充电以及管理系统。充电桩作为电动汽车运行的后勤保障系统，将是电动汽车产业化发展的关键所在，因此要推动电动汽车市场的发展，就必须要确保充电桩安全可靠的运行。本

参考文献

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