純電動汽車動力電池管理系統故障分析

摘 要：電池管理系統是電動汽車電池的核心系統，也稱之為電池控制單元。動力電池及控制技術是電動汽車發展的關鍵技術，是動力電池系統的核心內容。然而，由于受到多種因素的影響，電動汽車動力電池管理系統出現故障，影響其使用。本文首先分析純電動汽車動力電池管理系統故障及解決對策，以望對后期純電動汽車動力電池管理進行研究。

關鍵詞：純電動汽車；動力；電池管理系統；故障；對策

純電動汽車高壓上下電過程中，整車控制器對電池管理系統發上電極下電指令，其研究多是針對電池組均衡管理、荷電狀態估算，對整車上下控制機器故障控制的相關討論較少。為了確保整車的高壓安全，且伴隨著新能源汽車的發展，對動力電池系統的開發工作較為重要。因此，研究純電動汽車動力電池管理系統尤為重要。下面則對純電動汽車動力電池管理系統故障進行綜合分析。

1、CAN通訊故障

純電動汽車動力電池連接CAN相關設備都無通訊，若整車CAN出現故障，車內儀表所有的故障燈均報警。當充電CAN故障時，上位機軟件無法工作，電池CAN故障時，借助上位機軟件監控系統變量時電池信息顯示錯誤。對于以上故障，CAN1是整車控制，重點控制儀表、變頻器及其EVCU等，其波特率是250KHz，其中CAN0是電池控制，分為絕緣監測、控制分電池管理單元及風門控制器等，波特率為250KHz。對CANH、CANL、車身電阻進行檢測，查看對地是否出現短路或者虛接。檢查BMU是否供電，若未供電，在進行CAN通訊時相關設備都無法接收到CAN信號，并查看保鮮盒中的供電保險是否熔斷。檢查線路是否出現斷路、沒接好及連接不來等情況，并根據BMU原理圖中的PIN腳定義采用萬用表進行測量。CAN4正常工作的波特率為250KHz，相應的慢充或者快充，當上位機下載軟件Bootloader下載應用程序時波特率為500KHz，此時的慢充及快充均不可帶電。

2、預充電錯誤

純電動汽車動力電池管理系統在正常開機后，將鑰匙開關按照正常的操作方式打到Key-Start狀態，EC車并不能正常啟動，其儀表Ready信號并沒有輸出，表明電池管理系統并未做好準備工作[1]。分析其故障原因，多是由以下幾方面造成：變頻器的CAN有問題，BMU無法連接到變頻器所發送的電壓值，高壓箱到變頻器的高壓線束正負接反，從而導致膜電容出現短路，變頻器母線電壓也就無法連接起來工作。BMS系統出現故障可能與總電壓過低、單節電壓低、SOC低、電流或者電壓監控報警、過流等相關。空調或者變頻器故障，也會導致純電動汽車無法正常充電。

3、DC/DC工作故障

純電動汽車動力電池管理系統鑰匙開關Key-ON約20s左右，采用萬永表對系統蓄電池電壓進行測量，若系統電壓小于13.5v時，則表明DC/DC沒有正常工作。找出維修手冊，對車上等DC/DC電氣連接示意圖進行綜合分析，高壓總控箱電壓是320V，輸出低壓的電壓是14.2V，可采用萬用表對DC/DC輸出電壓進行測量。拔掉DC/DC高壓輸入端的插頭，對電池高壓是否給出進行測量，其電壓范圍200V-400V，則建議安全并帶絕緣手套進行測量。對DC/DC的車身搭鐵是否接觸良好進行檢查，若接觸不良，往往會導致DC/DC車身搭鐵是否接觸良好，一旦接觸不良，則會導致DC/DC輸出電壓無法對12V的電瓶進行充電。此外，可拔掉控制端的插頭，測量束的控制端信號是否為低電平，并采用萬里表打到蜂鳴器檔，測量車身控制端的信號，當Key off時蜂鳴器不響，表示控制端未短地。若Key off蜂鳴器響，表明控制端未短地。

4、運行中動力中斷或者動力輸出不穩

純電動汽車動力電池管理系統最為常見的故障為車輛在運行時動力輸出不穩，且在嚴重時動力中斷[2]。通過分析，得到以下故障：冷卻液不足，使得動力系統溫度上升到上限，變頻器會產生過熱保護，對于此故障可加入適量的防凍液能夠有效解決這一故障。電池系統保護的原因有單節電壓低、總電壓低、單節電壓低、電池內溫度過高或過低、CVM問題報警等。分析絕緣報警的原因可得到絕緣電阻低于10MΩ，高于2.5MΩ報警才能夠開車。低于15MΩ的禁止開車，當狀態機跳到絕緣故障節點時，CVM問題報警時由于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末時收到CVM數據、BMU連續10次接收到CVM故障，其狀態機可跳到CVM故障節點，當溫度過高、總電壓低、單節電壓低、狀態機跳到高壓強制停止節點時，上位機軟件監控圖可監控到以上信息。

5、充電喚醒錯誤

充電喚醒錯誤是純電動汽車動力電池管理系統較為常見的錯誤，通過分析相關電路圖，得到電路圖BMU-24腳是Key 供電，BMU腳是充電槍上后繼電器吸合BMU供電。當繼電器無法吸合，充電槍內部的兩個針并沒有連接到一起，從而導致充電槍插上后充電口的對應腳未觸地。BMU無法喚醒后，43腳相關連線也有所問題[3]。BMU與充電機握手成功后才能夠將充電繼電器閉合，使狀態機由充電插頭連接確認節點眺往到充電過程節點，當充電出現問題時，則在兩大節點前跳轉，此時表明充電喚醒錯誤。

總而言之，純電動汽車動力電池管理系統常出現CAN通訊故障、預充電錯誤、DC/DC工作故障、運行中動力中斷或者動力輸出不穩、充電喚醒錯誤等幾大故障，應掌握以上故障出現的原因，制定相應的解決方法，同時還應做好故障預防工作，從而確保電動汽車行駛安全。

參考文獻

[1]趙宏濤， 韓熒. 純電動汽車電池管理系統故障分析[J]. 山東工業技術， 2016，（7）：61-62.

[2]Jarzebowicz L， Karwowski K， Kulesza W J. Sensorless algorithm for sustaining controllability of IPMSM drive in electric vehicle after resolver fault[J]. Control Engineering Practice， 2017， 58：117-126.

[3]許建忠. 純電動汽車動力電池管理系統原理及故障診斷[J]. 汽車與駕駛維修（維修版）， 2017，（s1）：38-44.

（作者單位：邵陽學院）