純電動汽車跛行故障診斷與排除

無錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學校 趙 奇

1 故障現(xiàn)象

一輛2018款吉利EV450純電動汽車，在進行高頻率的高壓拆裝、低壓控制系統(tǒng)拆裝與檢測、線路短路和互短試驗、故障診斷與排除大賽訓練后，儀表上動力電池過熱指示燈亮，跛行指示燈亮，車輛不能高速行駛，只能跛行。

2 初步診斷

利用故障診斷儀讀取故障碼，在VCU（整車控制器）模塊中讀取的故障代碼是P1C2604——是BMS報動力電池放電系統(tǒng)故障2級/當前碼。進入BMS（電池管理系統(tǒng)），讀得的故障代碼為P156609——當前故障，溫度傳感器故障（嚴重）；P159600——當前故障，電壓傳感器故障；P15DA67——當前故障，菊花鏈不更新故障。

溫度傳感器故障是電池包內(nèi)部故障，需要更換溫度傳感器或線束；電壓傳感器故障也是電池包內(nèi)部故障，該故障需要更換電池管理單元（CSC）或相關(guān)線束；菊花鏈不更新故障也是電池包內(nèi)部故障，表示電池包內(nèi)部通訊異常，需要檢測C-CAN。

3 數(shù)據(jù)流分析

在環(huán)境溫度為20 ℃～30 ℃情況下，用利用故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下：1號～5號模組的各自1號溫度值和2號溫度都為87.5 ℃；6號模組1號溫度值和2號溫度為25 ℃；7號模組1號溫度值和2號溫度為26 ℃。電池包總電壓311.8 V；但是同時，數(shù)據(jù)流也顯示電池包最高溫度26 ℃。

2018款吉利EV450純電動汽車動力電池采用三元鋰電池，額定電壓為346 V，共有17個模組。動力電池總成安裝在車身下部。動力電池的組成部件包括：多模組、CSC采集系統(tǒng)、電池控制單元（BMU）、電池高壓分配單元（B-BOX）等部件，如圖1所示。電池模組的連接方式如圖2所示。電池模組1、2、13、14、15、16、17采用的是1P5S結(jié)構(gòu)，其余的10個模組采用的是1P6S的結(jié)構(gòu)。

圖1 吉利EV450動力電池組

圖2 吉利EV450動力電池組的模組連接方式

每個電池模組將多個單體池按照串聯(lián)方式組合，且只有一對正負極輸出端子，并作為電源使用的組合體。每一個電池單元有多個CSC采集系統(tǒng)，用來監(jiān)測每個電池單體的電壓、溫度信息。CSC采集系統(tǒng)將相關(guān)信息上報BMU，并根據(jù)BMU的指令執(zhí)行單體電池電壓均衡。BMU安裝于動力電池總成內(nèi)部，是電池管理系統(tǒng)核心部件，電池控制單元將單體電池電壓、電流、溫度及整車高壓絕緣等信息上報VCU并根據(jù)VCU的指令完成對動力電池的控制。電池高壓分配單元安裝在動力電池總成的正負極輸出端，由高壓正極繼電器、高壓負極繼電器、預(yù)充繼電器、電流傳感器和預(yù)充電阻等組成。

圖3所示的模組采用1P5S結(jié)構(gòu)，除了5個單體電池外，該電池模組上面還有2個溫度傳感器，5個電壓傳感器，熔斷器，柔性印制電路等，在電池模組頂端有線束連接器，柔性印制電路通過連接器和硬線與BMU建立通訊。

圖3 電池模組的結(jié)構(gòu)

電池管理系統(tǒng)BMS能夠?qū)恿﹄姵亟M總電壓、總電流、每個測點溫度和電池單體的電壓參數(shù)進行實時監(jiān)控，并進行故障診斷、剩余電量比（SOC）計算、短路保護、漏電監(jiān)測、報警顯示、充放電模式選擇等。BMS可以將動力電池相關(guān)參數(shù)上報VCU由VCU控制動力電池的充電和放電功率。當動力電池溫度低于-20 ℃時，動力電池無法充電。此時需通過交流充電的方法使空調(diào)工作并對動力電池進行加熱，當動力電池溫度達到-20 ℃至55 ℃的正常工作溫度時，系統(tǒng)切換到正常交流充電流程。

從上面可以看出，當前電池包溫度應(yīng)為25 ℃～26 ℃；但是電池模組1號～5號的溫度達到87.5 ℃，說明異常；6號～7號電池模組溫度正常；動力電池額定電壓為346 V，當前為311.8 V，異常。

4 故障原因

通過以上分析，可以初步判斷故障的可能原因是1號～5號電池模組的通訊線路出現(xiàn)故障?？赡艿墓收显蛴袦囟葌鞲衅骷捌渚€路、柔性印制線路、VCU本體、VCU線束、BMU本體、模組電池本體等線路或部件損壞。

5 故障排除

按照標準流程進行高壓斷路，排凈動力蓄電池冷卻液，將動力蓄電池從車上拆下，打開動力蓄電池上護蓋，拆下電池高壓分配單元（B-BOX）護蓋，測量動力電池總電壓，總電壓是345 V，這與診斷儀線顯示的總電壓為311.8 V的數(shù)據(jù)相矛盾，這說明單體電池是好的。

分別拆下1號～5號電池模組，打開1號～5號電池模組的護蓋，觀察電池模組上面的外觀，無異?，F(xiàn)象，由于溫度傳感器線路、電壓傳感器線路、熔斷器等部件是集成在柔性印制電路上，由于技術(shù)保密的原因無法查找到電池管理系統(tǒng)的電路圖，因此無法進行檢測柔性印制電路及其相關(guān)電路的檢測，只能用替換法進行診斷與排除。分別替換掉1號～5號電池模組的柔性印制電路。然后安裝好各電池模組，將動力蓄電池安裝上車，連接好線束和冷卻管路，將車輛啟動至ON擋且非充電狀態(tài)，連接故障診斷儀，加注冷卻液，操作控制診斷儀，初始化。然后使用診斷儀進行冷卻系統(tǒng)的排氣，如果液位下降及時補充冷卻液，排氣過程時長不小于10 min。最后啟動車輛，高壓上電成功，故障指示燈不亮，讀取故障和數(shù)據(jù)流，均顯示正常，車輛可以高速行駛，故障排除成功。這說明是柔性印制電路（含溫度和電壓傳感器、熔斷器等）有故障，導致車輛判斷動力電池溫度偏高，故進行降功率行駛，不能高速行駛。

通過排除2018款吉利EV450純電動汽車跛行的故障，介紹了該款純電動汽車動力蓄電池的組成和工作原理。讀取了故障碼和數(shù)據(jù)流，并對數(shù)據(jù)流進行分析。判斷出可能的故障原因，對動力蓄電池的故障部位進行了檢測，對于沒有電路圖的故障部位，或者無法檢測的部件，例如柔性印制電路，可以采用替換法進行診斷與排除。