大眾ID.4車在進行直流充電時，需要通過非車載充電機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、直流充電槍、直流充電接口及電動汽車組成，非車載充電機內包括非車載充電機控制器、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；直流充電槍內包括常閉開關S、電阻R2及電阻R3等；直流充電槍內包括電阻R4等；電動汽車內包括動力電池、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
當直流充電槍與直流充電接口連接時，充電連接確認回路CC1線路上的檢測點1通過檢測電阻R1、電阻R2、電阻R4串聯(lián)、并聯(lián)所帶來的電壓變化，來確認充電狀態(tài)。當直流充電槍與直流充電接口未連接時，常閉開關S閉合，電阻R1與電阻R2串聯(lián)，檢測點1檢測到6 V電壓；當車輛準備充電時，按下直流充電槍上按鈕，常閉開關S打開，檢測點1檢測到12 V電壓；當直流充電槍與直流充電接口連接完成后，常閉開關S閉合，電阻R1、電阻R2與電阻R4形成串、并聯(lián)回路，檢測點1檢測到4 V電壓；當充電完成，準備將直流充電槍與直流充電接口脫開時，按下直流充電槍上按鈕，常閉開關S打開，電阻R1與電阻R4串聯(lián)，檢測點1檢測到6 V電壓（圖2）。
圖2 不同充電狀態(tài)下檢測點1的電壓值
充電連接確認回路CC2線路上的檢測點2的工作原理與充電連接確認回路CC1線路上的檢測點1類似，通過檢測電阻R3、電阻R5串聯(lián)帶來的電壓變化，來確認充電狀態(tài)。當直流充電槍與直流充電接口未連接時，電阻R3與電阻R5未串聯(lián)，檢測點2檢測到12 V電壓；當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)，檢測點2檢測到6 V電壓（圖3）。
圖3 不同充電狀態(tài)下檢測點2的電壓值
當檢測點1的電壓為4 V，檢測點2的電壓為6 V時，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-導通，通信CAN H回路S+、通信CAN L回路S-開始進行周期性通信，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。絕緣檢測時的輸出電壓應為車輛通信握手報文內的最高允許充電總電壓和供電設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，充電回路導通。非車載充電機控制器檢測到車輛端動力電池電壓正常后，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，此時直流供電回路導通。
在充電階段，車輛控制器向非車載充電機控制器實時發(fā)送動力電池充電需求參數(shù)。非車載充電機控制器根據(jù)動力電池充電需求參數(shù)實時調整充電電壓和充電電流。此外，車輛控制器和非車載充電機控制器還互相發(fā)送各自的狀態(tài)信息，從而監(jiān)控充電狀態(tài)。
在充電結束階段，車輛控制器根據(jù)動力電池是否達到滿充狀態(tài)或是否收到非車載充電機控制器發(fā)送的中止充電報文來判斷是否結束充電。當滿足以上充電結束條件后，車輛控制器開始周期發(fā)送中止充電報文，在確認充電電流小于5 A后，斷開充電回路接觸器K5與充電回路接觸器K6。
當達到設定的充電結束條件或收到車輛控制器發(fā)出的中止充電報文后，非車載充電機控制器周期發(fā)送中止充電報文，非車載充電機控制器減少充電電流，當充電電流小于或等于5 A時，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)絼恿﹄姵貎?，為防止因直流供電回?span style="font-size: 21px; font-family: 'times new roman';">DC+與直流供電回路DC-上高壓電流通過時產(chǎn)生的高溫損壞新能源汽車或非車載充電機，在非車載充電機直流充電槍端子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。兩個溫度傳感器共用搭鐵，基準電壓為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。當溫度傳感器檢測到溫度升高至90 ℃以上時，將停止直流充電。
2 大眾ID.4車車輛故障模擬試驗
2.1 充電連接確認回路CC1與充電連接確認回路CC2斷路試驗
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，讓充電連接確認回路CC1斷路，組合儀表都會出現(xiàn)紅色充電槍圖標（圖4），且車輛沒有故障代碼存儲，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
先讓充電連接確認回路CC2斷路，再讓直流充電槍與車輛的直流充電接口連接，組合儀表會出現(xiàn)提示“請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，再讓充電連接確認回路CC2斷路，組合儀表會出現(xiàn)紅色充電槍圖標。在這兩種情況下，車輛均會存儲故障代碼“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
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，進行直流充電測試，車輛均無故障現(xiàn)象出現(xiàn)，也沒有任何故障代碼存儲。
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
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-單獨或同時斷路，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，再進行直流充電，車輛沒有故障代碼存儲。在直流充電時讓數(shù)據(jù)交互回路斷路，在高電壓蓄電池充電裝置中會存儲有1個故障代碼“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存儲的故障代碼（截屏）
2.4 溫度傳感器斷路試驗
在直流充電前或者直流充電中，讓非車載充電機直流充電槍端子DC+與端子DC-后部的溫度傳感器單獨或同時斷路，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存儲有1個故障代碼“DC溫度傳感器充電插座A，不可信數(shù)值”（圖7），且動力電池數(shù)據(jù)流中溫度傳感器對應的溫度為160 ℃（圖8）。
圖7 高電壓蓄電池充電裝置內存儲的故障代碼（截屏）
圖8 動力電池數(shù)據(jù)流（截屏）