純電動汽車電池管理系統故障分析

趙宏濤 韓熒

摘 要：通過深入新能源汽車售后服務企業，對純電動汽車電池管理系統常見故障進行了梳理及分析，提出了解決故障的方法，意義重大。

關鍵詞：純電動汽車；電池管理系統；故障

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

1 引言

電池管理系統（BMS，Battey Managemengt System）有時也稱為電池控制單元（BMU，Battey Managemengt Unit），它是電動汽車電池的核心系統。電池管理系統出現故障時，車輛出現頻次較高且可能存在通訊故障、直流/直流轉換器無法工作、系統無法Ready、運行中動力中斷、動力輸出不穩、充電喚醒錯誤等故障，這些故障有些與電池相關，有些與整車控制系統相關，為了歸納整理，將其均劃分為電池管理系統故障故障，本文主要研究純電動汽車的電池管理系統故障。

2 電池管理系統故障分析

2.1 CAN通訊故障

故障現象：連接CAN相關設備都無通訊，若整車CAN出現故障，儀表所有的故障燈顯示報警；充電CAN故障時，上位機軟件無法工作；電池CAN故障時，通過上位機軟件監控系統變量時電池信息全部錯誤。

故障分析：（1）分析純電動汽車整車CAN網絡拓撲圖。其中，CAN1為整車控制，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、絕緣監測、電機電流電壓檢測、風門控制器等，波特率為250KHz；CAN2為備用；CAN4在后面會解說；（2）檢測CANH、CANL對地或者車身電阻，查看對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、沒接好、連接不牢等情況、根據BMU硬件原理圖中的PIN腳定義用萬用表測量；（4）檢查BMU是否供電，如果未供電，和其進行CAN通訊的相關設備都無法接收到CAN信號，主要看保險盒中的供電保險是否熔斷；（5）CAN4正常工作的波特率為250KHz，相應的快充、慢充、CANape的工作頻率均為250KHz。當上位機下載軟件Bootloader下載應用程序時波特率為500KHz，此時快充、慢充、CANape均不可帶電。

2.2 DC/DC工作故障

故障現象：系統鑰匙開關Key_On后大約20s左右，用萬用表測量系統蓄電池電壓在14.2V左右，若系統電壓小于13.5V則表示DC/DC沒有正常工作。

故障分析：（1）找出維修手冊，分析車上DC/DC電氣連接示意圖，以研究的車型為例，高壓總控箱電壓為320V，輸出低壓時電壓為14.2V；（2）首先應該用萬用表檢測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，測量電池高壓是否給出，電壓范圍200V?400V。此處較危險，建議注意安全并帶絕緣手套測量；（4）把控制端插頭拔掉，測線束的控制端信號是否為低電平。萬用表打到蜂鳴器檔，對地（車身）測控制端信號，Key off時蜂鳴器不響（控制端未短地），Key on時蜂鳴器響（控制端短地），說明控制端信號己送出，否則控制信號未送出，此控制信號由BMU發出；（5）檢査DC/DC的車身搭鐵是否接觸良好，若接觸不良可能會導致DC/DC的輸出電壓無法給12V電瓶充電；（6）若以上都正常，同時DC/DC沒有14.2V電壓輸出，則說明DC/DC已壞，需要更換。

2.3 預充電錯誤或系統無法Ready

故障現象：在系統正常開機后將鑰匙開關按正常的操作方式打倒Key_Start狀態，EV車不能正常啟動，儀表Ready信號沒有輸出，也就是說系統沒有按要求準備好。

故障原因：（1）維修插銷未裝好，電池系統沒有輸出高壓電；（2）高壓箱到變頻器的高壓線束正負接反，導致膜電容短路、變頻器母線電壓無法正常建立起來；（3）變頻器的CAN有問題，BMU無法接受到變頻器發送的電壓值；（4）空調或變頻器故障，導致無法預充；（5）BMS系統故障。其中原因可能有：單節電壓低、SOC低、總電壓低、絕緣報警、電流或電壓監控報警、電池包內溫度過高或過低、過流等。

2.4 運行中動力中斷或動力輸出不穩

故障現象：車輛在運行時動力輸出不穩，嚴重時動力中斷。

故障分析：（1）冷卻液不足，導致動力系統溫度上升至上限，變頻器產生過熱保護，此時加防凍液即可解決故障；（2）電池系統保護導致。主要原因有：單節電壓低、SOC低、總電壓低、絕緣報警、CVM問題報警（電流、電壓監控）、電池包內溫度過高或過低、過流等。其中，絕緣報警的原因主要是絕蝝電阻低于lOMΩ、高于2.5MΩ報警但能開車，低于15MΩ禁止開車，狀態機跳到絕緣故障節點； CVM問題報警主要原因有CVM發送CAN計數與BMU接收CAN計數連續50次不同步、BMU在連續800ms未接收到CVM數椐、BMU連續10次接收到CVM斷線故障，狀態機跳到CVM故障節點。對于單節電壓低、SOC低、總電壓低、溫度過高、過流，狀態機跳到高壓強制停止節點，上位機軟件監控圖均可看到這些信息。

2.5 充電喚醒錯誤

故障現象：充電喚醒錯誤，充不進電。

故障分析：（1）分析相關的電路圖，如圖1所示。根據電路圖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信號，高電平確認可靠連接；（2）BMU無法喚醒，43腳相關接線有問題；（3）繼電器無法吸合，充電槍內部的兩個針沒有接到一起，導致充電槍插上后充電口上的對應腳未接到地，使得繼電器無法結合；（4）車載充電機的外殼和車身搭鐵接觸不良；（5）BMU與充電機握手成功后才能閉合充電繼電器，狀態機由充電插頭連接確認節點眺到充電過程節點，充電出現問題時候會在這兩個節點之前跳轉。

3 總結

本文通過對新能源汽車售后服務企業調研，較為系統的總結了純電動汽車電池管理系統常見故障及解決方法，如CAN通訊故障、DC/DC工作故障、預充電錯誤或系統無法Ready、運行中動力中斷或動力輸出不穩、充電喚醒錯誤等，對售后服務企業意義重大。