比亞迪16款e5 SOC從30%跳變?yōu)?%并無法行駛的故障診斷技術總結

彭錦振

摘 要：本文詳述了2016款比亞迪e5因動力電池出現(xiàn)故障引起汽車在行駛過程中SOC從30%突然跳變?yōu)?%，無法上“OK”檔的故障診斷，分別從故障現(xiàn)象、故障相關理論知識、電池管理系統(tǒng)的作用、原理，動力電池系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，故障診斷與排除等方面來說明，最后對這次技術分析做出總結。

關鍵詞：新能源；電動汽車；動力電池管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)流；故障診斷

1 故障現(xiàn)象

一輛16款比亞迪e5在行駛過程中SOC從30%跳變?yōu)?%，“OK”燈熄滅，儀表顯示“請檢查動力系統(tǒng)”，同時點亮動力電池故障燈和動力系統(tǒng)故障燈。重新啟動車輛后，仍然無法上“OK”檔，儀表仍然顯示“請檢查動力系統(tǒng)”和點亮動力電池故障燈、動力系統(tǒng)故障燈。

2 故障相關理論知識

2.1 比亞迪e5動力總成組成和控制原理

比亞迪e5汽車高壓電器系統(tǒng)包括：高壓電控系統(tǒng)、主控制器系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、電動空調系統(tǒng)、漏電傳感器。

2.1.1 動力電池系統(tǒng)

動力電池系統(tǒng)是EV車動力能源，它為整車驅動和其他用電器提供電能。該車的動力電池系統(tǒng)由動力電池模組、電池信息采集器（BIC）、串聯(lián)線、托盤、密封罩、電池采樣線組成，額定總電壓為：653.4V，總電量為42.47KWh。比亞迪e5 300車型的動力電池模組由12個磷酸鐵鋰電池組串聯(lián)12個BIC，190個單體電池組成，單體電壓為3.3V。動力電池布置在整車地板下面。

2.1.2 電池管理系統(tǒng)

比亞迪e5采用分布式電池管理系統(tǒng)，由電池管理控制器（BMC）、電池信息采集器、電池采樣線組成。電池管理控制器的主要功能有充放電管理、接觸器控制、功率控制、電池異常狀態(tài)報警和保護、SOC/SOH計算、自檢以及通訊功能等；電池信息采集器的主要功能有電池電壓采樣、溫度采樣、電池均衡、采樣線異常檢測等；動力電池采樣線的主要功能是連接電池管理器和電池信息采集器，實現(xiàn)二者之間的通訊及信息交換。

2.2 SOC

SOC的定義：電池的荷電狀態(tài)反映電池的剩余容量狀況，即在一定的放電倍率下，當前電池的剩余容量與總的可用容量的比值。其數(shù)學表達式如下：

SOC=Qt/Q0×100%

式中：Qt為蓄電池在計算時刻的剩余電量；Q0為蓄電池的總容量。

SOC突然跳變?yōu)?%的原因主要有：1、刷新問題；2、BMS故障；3、電池模組問題；4、采集器故障；5、線路故障

2.3 故障診斷與排除：

依據(jù)上述故障現(xiàn)象和理論開始對汽車進行診斷與分析。本車SOC突然從30 %跳變?yōu)? %的原因主要有以下兩種可能：

（1）BMS與儀表模塊失去通訊，儀表接收不了BMS發(fā)送的故障報警信息（包括SOC，電機溫度過高，電池溫度過高）

（2）動力電池包內有單節(jié)電池的電壓嚴重過低而禁止放電。

接下來通過分析縮小故障范圍，如果CAN通訊出現(xiàn)故障導致儀表無法接收到BMS所發(fā)出的所有報文信息，除了點亮動力系統(tǒng)故障燈、動力電池故障燈外，應該還會點亮其他故障燈，例如：動力電池溫度過高警告燈等。然而，這輛車中的故障只點亮了動力系統(tǒng)故障燈和動力電池故障燈，其他故障燈并沒有點亮。因此，可以排除BMS 與組合儀表CAN通訊的故障。

單體電池嚴重欠壓時，即在2.7V以下，BMS根據(jù)已經(jīng)設置好了的控制策略為了避免電池過放，則會限制放電功率到0，即禁止動力電池包進行放電操作，此時BMS就會發(fā)送單體電池電壓過低的報警信息給儀表系統(tǒng)，儀表系統(tǒng)就同時點亮“動力系統(tǒng)故障燈”和“動力電池故障燈”，“OK”燈熄滅，這輛車無法行駛。這就是BSM的一個控制策略，BMS為了防止動力電池的內部單體過充或者過放，其目的為了保護動力電池

接下來，我在診斷過程中首先萬用表測量比亞迪e5的低電壓蓄電池，電壓為12.82 V，在標準電壓值12～14V之內，符合標準。

所以接著我用比亞迪汽車專用檢測儀 VDS2000連接上汽車，整車上“ON”檔電，點擊自動掃描整車故障，發(fā)現(xiàn)BMS電池管理系統(tǒng)有故障，其他系統(tǒng)沒有故障。進入BMS電池管理系統(tǒng)，讀取故障代碼，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)儲存2個歷史故障碼，分別為“P1A3700因電壓過低導致放電功率為0”和“U02A200與主動泄放模塊通訊故障”。

那么說明了在動力電池包內部可能有一個單體電池的電壓一定低于2.7V，因為磷酸鐵鋰電池的標準電壓為3.2V，放電截止電壓為2.7V，充電截止電壓為3.7V。這里我們必須有關于鋰電池的知識補充。當然，我們也不能排除是電池管理器出現(xiàn)故障，導致單體電池電壓的檢測失誤。

下面，我再看“U02A200 與主動泄放模塊通訊故障”，以“U”字母開頭的故障碼表示它的通訊故障，與主動泄放模塊通訊故障，這個故障則不會影響汽車SOC從30%跳變到0%的故障。

接下來，根據(jù)比亞迪e5的維修手冊，斷開動力電池管理器連接器，測量線束端輸入電壓。通過查找比亞迪e5維修手冊的動力電池管理器電路圖，如圖1：

找到端子BMC01-14是常電源（儀表）的電壓輸入端。使用萬用表測量BMC01-14對車身地的輸入電壓為13.09V。

對照維修手冊中BMC01線束端正常值屬于正常范圍。假如該電壓值不在正常范圍內，則可能存在線路接觸不良或者保險絲熔斷。現(xiàn)測得電壓正常，黑色接地線也正常，則排除因沒有低壓電源導致故障。

接著，通過診斷儀檢查數(shù)據(jù)流，查看其它單體電池信息如圖2。發(fā)現(xiàn)最高單節(jié)電池電壓是第59號單節(jié)電池的電壓，為3.291V。而最低單節(jié)電池電壓是第41號單節(jié)電池的電壓，為2.472V，表明該單節(jié)電池電壓已經(jīng)低于它的放電截止電壓，因為該磷酸鐵鋰電池的放電截止電壓是2.7V。同時，通過其他數(shù)據(jù)流信息的正常顯示，我們可以確定電池管理器是正常的，以及它的電池信息采集器能夠正常采集電池信號。

由于第41號單節(jié)電池的電壓只有2.472V，導致BMS根據(jù)已設定的控制策略，為了避免電池過放，從而限制了它的放電功率，使SOC直接從30%跳變?yōu)?%。需要更換動力電池包。

根據(jù)比亞迪e5維修手冊，按照以下步驟對動力電池進行拆卸更換：1、將車輛退電至OFF檔，等待5min；2、用舉升機將整車升起到合適的高度；3、使用專用的舉升設備拖著電池包；4、佩戴絕緣手套，拔掉電池包的電池信息采樣通信線，然后拔掉直流母線接插件；5、使用M18的套筒拆卸掉托盤周邊緊固件，卸下動力電池包；6、佩戴絕緣手套，用萬用表測試更新的動力電池包母線是否有電壓輸出，沒有電壓輸出就更換裝車；7、佩戴絕緣手套，將新的動力電池包放在裝電池包舉升設備上；8、佩戴絕緣手套，安裝托盤的緊固件，力矩為135N.m；9、佩戴絕緣手套，接動力電池包直流母線接插件，然后接電池信息采樣通信線接插件；10、上電，檢測動力電池系統(tǒng)問題是否解決。

換上新的動力電池包后，啟動汽車，使用比亞迪汽車專用檢測儀 VDS2000再次檢查故障碼，讀取數(shù)據(jù)流，無故障碼，數(shù)據(jù)流正常。故障現(xiàn)象不再出現(xiàn)，一切正常，故障徹底排除。

3 經(jīng)驗總結

就本次故障排除而言，汽車無法行駛，組合儀表系統(tǒng)雖然提示“請檢查動力系統(tǒng)”，但是在維修新能源汽車時，任何高壓系統(tǒng)故障都會導致車輛無EV模式，新能源汽車中的高壓系統(tǒng)包括高壓電控系統(tǒng)、主控制器系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、電動空調系統(tǒng)、漏電傳感器，貫穿整個車輛。所以，首先要根據(jù)故障現(xiàn)象和故障碼將故障點縮小，然后再根據(jù)數(shù)據(jù)流，集合模塊的工作原理來進行檢測，確定真正的故障，才能快速將車輛維修完畢。

參考文獻：

[1]比亞迪技術部，《比亞迪e5汽車維修手冊》，2016.

[2]比亞迪技術部，《e5和秦ev技術專刊》，2017.

[3]顏廣科，《比亞迪E5偶發(fā)性無法上OK電故障分析及排除》，2018.