純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)故障分析

趙宏濤 韓熒

摘 要：通過(guò)深入新能源汽車(chē)售后服務(wù)企業(yè)，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行了梳理及分析，提出了解決故障的方法，意義重大。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē)；電池管理系統(tǒng)；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.053

1 引言

電池管理系統(tǒng)（BMS，Battey Managemengt System）有時(shí)也稱為電池控制單元（BMU，Battey Managemengt Unit），它是電動(dòng)汽車(chē)電池的核心系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，車(chē)輛出現(xiàn)頻次較高且可能存在通訊故障、直流/直流轉(zhuǎn)換器無(wú)法工作、系統(tǒng)無(wú)法Ready、運(yùn)行中動(dòng)力中斷、動(dòng)力輸出不穩(wěn)、充電喚醒錯(cuò)誤等故障，這些故障有些與電池相關(guān)，有些與整車(chē)控制系統(tǒng)相關(guān)，為了歸納整理，將其均劃分為電池管理系統(tǒng)故障故障，本文主要研究純電動(dòng)汽車(chē)的電池管理系統(tǒng)故障。

2 電池管理系統(tǒng)故障分析

2.1 CAN通訊故障

故障現(xiàn)象：連接CAN相關(guān)設(shè)備都無(wú)通訊，若整車(chē)CAN出現(xiàn)故障，儀表所有的故障燈顯示報(bào)警；充電CAN故障時(shí)，上位機(jī)軟件無(wú)法工作；電池CAN故障時(shí)，通過(guò)上位機(jī)軟件監(jiān)控系統(tǒng)變量時(shí)電池信息全部錯(cuò)誤。

故障分析：（1）分析純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。其中，CAN1為整車(chē)控制，主要控制EVCU、儀表、變頻器等，波特率為250KHz；CAN0為電池控制，主要控制分電池管理單元、絕緣監(jiān)測(cè)、電機(jī)電流電壓檢測(cè)、風(fēng)門(mén)控制器等，波特率為250KHz；CAN2為備用；CAN4在后面會(huì)解說(shuō)；（2）檢測(cè)CANH、CANL對(duì)地或者車(chē)身電阻，查看對(duì)地是否有短路或虛接；（3）檢查物理連接，看線路是否存在斷路、沒(méi)接好、連接不牢等情況、根據(jù)BMU硬件原理圖中的PIN腳定義用萬(wàn)用表測(cè)量；（4）檢查BMU是否供電，如果未供電，和其進(jìn)行CAN通訊的相關(guān)設(shè)備都無(wú)法接收到CAN信號(hào)，主要看保險(xiǎn)盒中的供電保險(xiǎn)是否熔斷；（5）CAN4正常工作的波特率為250KHz，相應(yīng)的快充、慢充、CANape的工作頻率均為250KHz。當(dāng)上位機(jī)下載軟件Bootloader下載應(yīng)用程序時(shí)波特率為500KHz，此時(shí)快充、慢充、CANape均不可帶電。

2.2 DC/DC工作故障

故障現(xiàn)象：系統(tǒng)鑰匙開(kāi)關(guān)Key_On后大約20s左右，用萬(wàn)用表測(cè)量系統(tǒng)蓄電池電壓在14.2V左右，若系統(tǒng)電壓小于13.5V則表示DC/DC沒(méi)有正常工作。

故障分析：（1）找出維修手冊(cè)，分析車(chē)上DC/DC電氣連接示意圖，以研究的車(chē)型為例，高壓總控箱電壓為320V，輸出低壓時(shí)電壓為14.2V；（2）首先應(yīng)該用萬(wàn)用表檢測(cè)DC/DC輸出電壓是否為14.2V左右；（3）把DC/DC高壓輸入端插頭拔掉，測(cè)量電池高壓是否給出，電壓范圍200V?400V。此處較危險(xiǎn)，建議注意安全并帶絕緣手套測(cè)量；（4）把控制端插頭拔掉，測(cè)線束的控制端信號(hào)是否為低電平。萬(wàn)用表打到蜂鳴器檔，對(duì)地（車(chē)身）測(cè)控制端信號(hào)，Key off時(shí)蜂鳴器不響（控制端未短地），Key on時(shí)蜂鳴器響（控制端短地），說(shuō)明控制端信號(hào)己送出，否則控制信號(hào)未送出，此控制信號(hào)由BMU發(fā)出；（5）檢査DC/DC的車(chē)身搭鐵是否接觸良好，若接觸不良可能會(huì)導(dǎo)致DC/DC的輸出電壓無(wú)法給12V電瓶充電；（6）若以上都正常，同時(shí)DC/DC沒(méi)有14.2V電壓輸出，則說(shuō)明DC/DC已壞，需要更換。

2.3 預(yù)充電錯(cuò)誤或系統(tǒng)無(wú)法Ready

故障現(xiàn)象：在系統(tǒng)正常開(kāi)機(jī)后將鑰匙開(kāi)關(guān)按正常的操作方式打倒Key_Start狀態(tài)，EV車(chē)不能正常啟動(dòng)，儀表Ready信號(hào)沒(méi)有輸出，也就是說(shuō)系統(tǒng)沒(méi)有按要求準(zhǔn)備好。

故障原因：（1）維修插銷(xiāo)未裝好，電池系統(tǒng)沒(méi)有輸出高壓電；（2）高壓箱到變頻器的高壓線束正負(fù)接反，導(dǎo)致膜電容短路、變頻器母線電壓無(wú)法正常建立起來(lái)；（3）變頻器的CAN有問(wèn)題，BMU無(wú)法接受到變頻器發(fā)送的電壓值；（4）空調(diào)或變頻器故障，導(dǎo)致無(wú)法預(yù)充；（5）BMS系統(tǒng)故障。其中原因可能有：?jiǎn)喂?jié)電壓低、SOC低、總電壓低、絕緣報(bào)警、電流或電壓監(jiān)控報(bào)警、電池包內(nèi)溫度過(guò)高或過(guò)低、過(guò)流等。

2.4 運(yùn)行中動(dòng)力中斷或動(dòng)力輸出不穩(wěn)

故障現(xiàn)象：車(chē)輛在運(yùn)行時(shí)動(dòng)力輸出不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)動(dòng)力中斷。

故障分析：（1）冷卻液不足，導(dǎo)致動(dòng)力系統(tǒng)溫度上升至上限，變頻器產(chǎn)生過(guò)熱保護(hù)，此時(shí)加防凍液即可解決故障；（2）電池系統(tǒng)保護(hù)導(dǎo)致。主要原因有：?jiǎn)喂?jié)電壓低、SOC低、總電壓低、絕緣報(bào)警、CVM問(wèn)題報(bào)警（電流、電壓監(jiān)控）、電池包內(nèi)溫度過(guò)高或過(guò)低、過(guò)流等。其中，絕緣報(bào)警的原因主要是絕蝝電阻低于lOMΩ、高于2.5MΩ報(bào)警但能開(kāi)車(chē)，低于15MΩ禁止開(kāi)車(chē)，狀態(tài)機(jī)跳到絕緣故障節(jié)點(diǎn)； CVM問(wèn)題報(bào)警主要原因有CVM發(fā)送CAN計(jì)數(shù)與BMU接收CAN計(jì)數(shù)連續(xù)50次不同步、BMU在連續(xù)800ms未接收到CVM數(shù)椐、BMU連續(xù)10次接收到CVM斷線故障，狀態(tài)機(jī)跳到CVM故障節(jié)點(diǎn)。對(duì)于單節(jié)電壓低、SOC低、總電壓低、溫度過(guò)高、過(guò)流，狀態(tài)機(jī)跳到高壓強(qiáng)制停止節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)軟件監(jiān)控圖均可看到這些信息。

2.5 充電喚醒錯(cuò)誤

故障現(xiàn)象：充電喚醒錯(cuò)誤，充不進(jìn)電。

故障分析：（1）分析相關(guān)的電路圖，如圖1所示。根據(jù)電路圖BMU_24腳是Key供電。BMU腳是充電槍插上后繼電器吸合BMU供電。BMU35腳為充電插頭連接確認(rèn)信號(hào)，高電平確認(rèn)可靠連接；（2）BMU無(wú)法喚醒，43腳相關(guān)接線有問(wèn)題；（3）繼電器無(wú)法吸合，充電槍內(nèi)部的兩個(gè)針沒(méi)有接到一起，導(dǎo)致充電槍插上后充電口上的對(duì)應(yīng)腳未接到地，使得繼電器無(wú)法結(jié)合；（4）車(chē)載充電機(jī)的外殼和車(chē)身搭鐵接觸不良；（5）BMU與充電機(jī)握手成功后才能閉合充電繼電器，狀態(tài)機(jī)由充電插頭連接確認(rèn)節(jié)點(diǎn)眺到充電過(guò)程節(jié)點(diǎn)，充電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候會(huì)在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之前跳轉(zhuǎn)。

3 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)新能源汽車(chē)售后服務(wù)企業(yè)調(diào)研，較為系統(tǒng)的總結(jié)了純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)常見(jiàn)故障及解決方法，如CAN通訊故障、DC/DC工作故障、預(yù)充電錯(cuò)誤或系統(tǒng)無(wú)法Ready、運(yùn)行中動(dòng)力中斷或動(dòng)力輸出不穩(wěn)、充電喚醒錯(cuò)誤等，對(duì)售后服務(wù)企業(yè)意義重大。