純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)故障分析

摘 要：電池管理系統(tǒng)是電動汽車電池的核心系統(tǒng)，也稱之為電池控制單元。動力電池及控制技術(shù)是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，是動力電池系統(tǒng)的核心內(nèi)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(tǒng)出現(xiàn)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(tǒng)故障及解決對策，以望對后期純電動汽車動力電池管理進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：純電動汽車；動力；電池管理系統(tǒng)；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(tǒng)發(fā)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(tài)估算，對整車上下控制機(jī)器故障控制的相關(guān)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(fā)展，對動力電池系統(tǒng)的開發(fā)工作較為重要。因此，研究純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)尤為重要。下面則對純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)故障進(jìn)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(guān)設(shè)備都無通訊，若整車CAN出現(xiàn)故障，車內(nèi)儀表所有的故障燈均報警。當(dāng)充電CAN故障時，上位機(jī)軟件無法工作，電池CAN故障時，借助上位機(jī)軟件監(jiān)控系統(tǒng)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(diǎn)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(jiān)測、控制分電池管理單元及風(fēng)門控制器等，波特率為250KHz。對CANH、CANL、車身電阻進(jìn)行檢測，查看對地是否出現(xiàn)短路或者虛接。檢查BMU是否供電，若未供電，在進(jìn)行CAN通訊時相關(guān)設(shè)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(xiàn)斷路、沒接好及連接不來等情況，并根據(jù)BMU原理圖中的PIN腳定義采用萬用表進(jìn)行測量。CAN4正常工作的波特率為250KHz，相應(yīng)的慢充或者快充，當(dāng)上位機(jī)下載軟件Bootloader下載應(yīng)用程序時波特率為500KHz，此時的慢充及快充均不可帶電。

2、預(yù)充電錯誤

純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)在正常開機(jī)后，將鑰匙開關(guān)按照正常的操作方式打到Key-Start狀態(tài)，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(tǒng)并未做好準(zhǔn)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(fā)送的電壓值，高壓箱到變頻器的高壓線束正負(fù)接反，從而導(dǎo)致膜電容出現(xiàn)短路，變頻器母線電壓也就無法連接起來工作。BMS系統(tǒng)出現(xiàn)故障可能與總電壓過低、單節(jié)電壓低、SOC低、電流或者電壓監(jiān)控報警、過流等相關(guān)。空調(diào)或者變頻器故障，也會導(dǎo)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(tǒng)鑰匙開關(guān)Key-ON約20s左右，采用萬永表對系統(tǒng)蓄電池電壓進(jìn)行測量，若系統(tǒng)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行測量，其電壓范圍200V-400V，則建議安全并帶絕緣手套進(jìn)行測量。對DC/DC的車身搭鐵是否接觸良好進(jìn)行檢查，若接觸不良，往往會導(dǎo)致DC/DC車身搭鐵是否接觸良好，一旦接觸不良，則會導(dǎo)致DC/DC輸出電壓無法對12V的電瓶進(jìn)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(dāng)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(yùn)行中動力中斷或者動力輸出不穩(wěn)

純電動汽車動力電池管理系統(tǒng)最為常見的故障為車輛在運(yùn)行時動力輸出不穩(wěn)，且在嚴(yán)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(tǒng)溫度上升到上限，變頻器會產(chǎn)生過熱保護(hù)，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(tǒng)保護(hù)的原因有單節(jié)電壓低、總電壓低、單節(jié)電壓低、電池內(nèi)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(dāng)狀態(tài)機(jī)跳到絕緣故障節(jié)點(diǎn)時，CVM問題報警時由于CVM發(fā)送CAN計數(shù)與BMU接收CAN計數(shù)連續(xù)50次不同步，BMU在連續(xù)800ms末時收到CVM數(shù)據(jù)、BMU連續(xù)10次接收到CVM故障，其狀態(tài)機(jī)可跳到CVM故障節(jié)點(diǎn)，當(dāng)溫度過高、總電壓低、單節(jié)電壓低、狀態(tài)機(jī)跳到高壓強(qiáng)制停止節(jié)點(diǎn)時，上位機(jī)軟件監(jiān)控圖可監(jiān)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(tǒng)較為常見的錯誤，通過分析相關(guān)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(dāng)繼電器無法吸合，充電槍內(nèi)部的兩個針并沒有連接到一起，從而導(dǎo)致充電槍插上后充電口的對應(yīng)腳未觸地。BMU無法喚醒后，43腳相關(guān)連線也有所問題[3]。BMU與充電機(jī)握手成功后才能夠?qū)⒊潆娎^電器閉合，使?fàn)顟B(tài)機(jī)由充電插頭連接確認(rèn)節(jié)點(diǎn)眺往到充電過程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)充電出現(xiàn)問題時，則在兩大節(jié)點(diǎn)前跳轉(zhuǎn)，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(tǒng)常出現(xiàn)CAN通訊故障、預(yù)充電錯誤、DC/DC工作故障、運(yùn)行中動力中斷或者動力輸出不穩(wěn)、充電喚醒錯誤等幾大故障，應(yīng)掌握以上故障出現(xiàn)的原因，制定相應(yīng)的解決方法，同時還應(yīng)做好故障預(yù)防工作，從而確保電動汽車行駛安全。

參考文獻(xiàn)

[1]趙宏濤， 韓熒. 純電動汽車電池管理系統(tǒng)故障分析[J]. 山東工業(yè)技術(shù)， 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(tǒng)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(xué)院）