大众ID.4车在进行直流充电时，需要通过非车载充电机上的直流充电枪与车辆的直流充电接口连接。如图1所示，大众ID.4直流充电控制电路由非车载充电机、直流充电枪、直流充电接口及电动汽车组成，非车载充电机内包括非车载充电机控制器、辅助电源、直流供电回路接触器K1、直流供电回路接触器K2、低压辅助供电回路接触器K3、低压辅助供电回路接触器K4及电阻R1等；直流充电枪内包括常闭开关S、电阻R2及电阻R3等；直流充电枪内包括电阻R4等；电动汽车内包括动力电池、充电回路接触器K5、充电回路接触器K6、电阻R5及车辆控制器等。

图1  大众ID.4直流充电控制电路

当直流充电枪与直流充电接口连接时，充电连接确认回路CC1线路上的检测点1通过检测电阻R1、电阻R2、电阻R4串联、并联所带来的电压变化，来确认充电状态。当直流充电枪与直流充电接口未连接时，常闭开关S闭合，电阻R1与电阻R2串联，检测点1检测到6 V电压；当车辆准备充电时，按下直流充电枪上按钮，常闭开关S打开，检测点1检测到12 V电压；当直流充电枪与直流充电接口连接完成后，常闭开关S闭合，电阻R1、电阻R2与电阻R4形成串、并联回路，检测点1检测到4 V电压；当充电完成，准备将直流充电枪与直流充电接口脱开时，按下直流充电枪上按钮，常闭开关S打开，电阻R1与电阻R4串联，检测点1检测到6 V电压（图2）。

图2  不同充电状态下检测点1的电压值

充电连接确认回路CC2线路上的检测点2的工作原理与充电连接确认回路CC1线路上的检测点1类似，通过检测电阻R3、电阻R5串联带来的电压变化，来确认充电状态。当直流充电枪与直流充电接口未连接时，电阻R3与电阻R5未串联，检测点2检测到12 V电压；当直流充电枪与直流充电接口连接完成后，电阻R3与电阻R5串联，检测点2检测到6 V电压（图3）。

图3  不同充电状态下检测点2的电压值

当检测点1的电压为4 V，检测点2的电压为6 V时，直流充电枪与直流充电接口连接完成，低压辅助供电回路接触器K3、低压辅助供电回路接触器K4闭合，低压辅助供电回路A+、低压辅助供电回路A-导通，通信CAN H回路S+、通信CAN L回路S-开始进行周期性通信，直流供电回路接触器K1、直流供电回路接触器K2短暂性闭合，完成自检和绝缘检测。绝缘检测时的输出电压应为车辆通信握手报文内的最高允许充电总电压和供电设备额定电压中的最小值。

在配置阶段，车辆控制器控制充电回路接触器K5与充电回路接触器K6闭合，充电回路导通。非车载充电机控制器检测到车辆端动力电池电压正常后，控制直流供电回路接触器K1与直流供电回路接触器K2闭合，此时直流供电回路导通。

在充电阶段，车辆控制器向非车载充电机控制器实时发送动力电池充电需求参数。非车载充电机控制器根据动力电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流。此外，车辆控制器和非车载充电机控制器还互相发送各自的状态信息，从而监控充电状态。

在充电结束阶段，车辆控制器根据动力电池是否达到满充状态或是否收到非车载充电机控制器发送的中止充电报文来判断是否结束充电。当满足以上充电结束条件后，车辆控制器开始周期发送中止充电报文，在确认充电电流小于5 A后，断开充电回路接触器K5与充电回路接触器K6。

当达到设定的充电结束条件或收到车辆控制器发出的中止充电报文后，非车载充电机控制器周期发送中止充电报文，非车载充电机控制器减少充电电流，当充电电流小于或等于5 A时，打开直流供电回路接触器K1与直流供电回路接触器K2，直流充电回路断开。

由于非车载充电机控制器通过直流供电回路DC+与直流供电回路DC-将高压电流传输到动力电池内，为防止因直流供电回路DC+与直流供电回路DC-上高压电流通过时产生的高温损坏新能源汽车或非车载充电机，在非车载充电机直流充电枪端子DC+与端子DC-后部均安装了PTC正温度系数电阻式的温度传感器。两个温度传感器共用搭铁，基准电压为3.5 V，初始电阻均在1 000 Ω左右，随着温度上升，电阻值越高，电阻值最高不超过11 200 Ω。当温度传感器检测到温度升高至90 ℃以上时，将停止直流充电。

2  大众ID.4车车辆故障模拟试验

2.1  充电连接确认回路CC1与充电连接确认回路CC2断路试验

无论是在直流充电枪与车辆的直流充电接口连接前，还是在直流充电枪与车辆的直流充电接口连接后，让充电连接确认回路CC1断路，组合仪表都会出现红色充电枪图标（图4），且车辆没有故障代码存储，数据流均显示直流充电枪已经连接。

图4  组合仪表出现红色充电枪图标

先让充电连接确认回路CC2断路，再让直流充电枪与车辆的直流充电接口连接，组合仪表会出现提示“请拔下充电电缆然后重新连接”（图5）。如果先让直流充电枪与车辆的直流充电接口连接，再让充电连接确认回路CC2断路，组合仪表会出现红色充电枪图标。在这两种情况下，车辆均会存储故障代码“充电插座A电路电气故障”，且数据流均显示直流充电枪已经连接。

图5  组合仪表出现提示

2.2  低压辅助供电回路A+与低压辅助供电回路A-断路试验

无论是在直流充电枪与车辆的直流充电接口连接前还是连接后，让低压辅助供电回路A+与低压辅助供电回路A-断路，进行直流充电测试，车辆均无故障现象出现，也没有任何故障代码存储。

2.3  数据交互回路S+与数据交互回路S-断开试验

在直流充电前或直流充电中，让数据交互回路S+与数据交互回路S-单独或同时断路，车辆均无法直流充电。在直流充电前让数据交互回路断路，再进行直流充电，车辆没有故障代码存储。在直流充电时让数据交互回路断路，在高电压蓄电池充电装置中会存储有1个故障代码“U15AB00 蓄电池快速充电（DC），车辆和充电柱之间的通讯故障”（图6）。

图6  高电压蓄电池充电装置内存储的故障代码（截屏）

2.4  温度传感器断路试验

在直流充电前或者直流充电中，让非车载充电机直流充电枪端子DC+与端子DC-后部的温度传感器单独或同时断路，车辆均无法直流充电。温度传感器断路后，在高电压蓄电池充电装置中会存储有1个故障代码“DC温度传感器充电插座A，不可信数值”（图7），且动力电池数据流中温度传感器对应的温度为160 ℃（图8）。

图7  高电压蓄电池充电装置内存储的故障代码（截屏）

图8  动力电池数据流（截屏）