純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)故障分析

袁世豪 王商商 張旭

摘要：動(dòng)力電池管理系統(tǒng)作為純電動(dòng)汽車(chē)的核心部件之一，不但要具備動(dòng)力電池電壓、電流以及溫度等相關(guān)指標(biāo)性能的自診斷功能，而且是維護(hù)和管理動(dòng)力電池最常用的手段。一旦動(dòng)力電池管理系統(tǒng)發(fā)生故障，必將對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的安全以及動(dòng)力電池使用壽命產(chǎn)生不利的影響，所以加強(qiáng)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)故障診斷和分析研究工作的力度，對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)的安全使用來(lái)說(shuō)有著極為重要的意義。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車(chē);動(dòng)力電池管理系統(tǒng);故障

1動(dòng)力電池管理系統(tǒng)組成

純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)主要是由電池課題、電池組、主控制盒、高壓控制盒、電池低壓管理系統(tǒng)、主繼電器等幾部分組成。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)作為純電動(dòng)汽車(chē)不可或缺的核心部件之一，其主要發(fā)揮著監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池組單體電池電壓、單體電池溫度、檢測(cè)動(dòng)力電池組高壓絕緣性能以及檢測(cè)動(dòng)力電池組剩余電量的重要作用。

2動(dòng)力電池管理系統(tǒng)故障分析

2.1總線通訊故障

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)與電動(dòng)汽車(chē)的CAN總線和控制系統(tǒng)之間通訊，即可獲取動(dòng)力電池組運(yùn)行狀態(tài)的詳細(xì)數(shù)據(jù)信息。如果CAN總線與動(dòng)力電池管理系統(tǒng)之間出現(xiàn)了通訊故障的話，必然會(huì)影響到純電動(dòng)汽車(chē)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。維修人員在排查和處理CAN總線通訊故障時(shí)，應(yīng)該以系統(tǒng)原理圖為基礎(chǔ)依次的檢查電源接口是否出現(xiàn)脫落、端子是否出現(xiàn)虛接等問(wèn)題。如果經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)一切正常的話，并在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查且確定動(dòng)力電池管理體系一切正常的情況下，使用萬(wàn)用表檢查CANH與CANL通訊電路電壓是否正常，如果檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常則應(yīng)該及時(shí)的采取措施予以維修或更換。

2.2動(dòng)力電池電壓低

如果動(dòng)力電池組在滿電靜置狀態(tài)下檢測(cè)到BMS報(bào)警信號(hào)時(shí)，則說(shuō)明電池均衡出現(xiàn)了問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐操作發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這一故障發(fā)生的原因主要集中在以下幾方面：（1）BMS采集出現(xiàn)誤差。（2）電池均衡失效。（3）動(dòng)力電池組電芯出現(xiàn)了自放電率過(guò)大的問(wèn)題。（4）電芯容量過(guò)低，導(dǎo)致電池放電時(shí)出現(xiàn)電壓下降過(guò)快的現(xiàn)象。針對(duì)此類(lèi)故障的處理，維修人員應(yīng)該仔細(xì)檢查動(dòng)力電池采樣線書(shū)否出現(xiàn)了斷裂或虛接、電池均衡書(shū)否正常，一旦檢查發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題，必須立即更換。

2.3SOC異常

所謂SOC也就是電池荷電狀態(tài)，或動(dòng)力電池剩余電量與最大可用容量之間的比值。如果純電動(dòng)汽車(chē)在在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了SOC故障現(xiàn)象，那么這一數(shù)值自然就會(huì)出現(xiàn)變化過(guò)大且反復(fù)跳躍的情況。動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確、傳感器輸出信息與主機(jī)程序出現(xiàn)偏差、動(dòng)力電池深度放電間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、數(shù)據(jù)采集單元出現(xiàn)異常、SOC無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)等因素都是導(dǎo)致此類(lèi)故障發(fā)生的原因。維修人員在處理這一故障時(shí)，應(yīng)該合理利用相應(yīng)的檢測(cè)軟件矯正動(dòng)力電池電流、修正主機(jī)程序相關(guān)數(shù)據(jù)、定期的開(kāi)展動(dòng)力電池的深度放電實(shí)驗(yàn)、檢查和更換出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)采集單元。

2.4主繼電器不吸合

由于電動(dòng)汽車(chē)通電后即可啟動(dòng)，所以蓄電池必須通過(guò)BMS控制動(dòng)力電池組與主繼電器吸合，并在整車(chē)高壓電路接通后，車(chē)輛才能正常行駛。如果純電動(dòng)汽車(chē)的主繼電器在長(zhǎng)期運(yùn)行后發(fā)生故障的話，那么車(chē)輛必然無(wú)法正常起動(dòng)和行駛。通過(guò)對(duì)該故障發(fā)生原因的分析后發(fā)現(xiàn)，BMS發(fā)生故障、繼電器燒毀等問(wèn)題都是引發(fā)該故障的主要原因。這就要求，維修人員應(yīng)該從以下幾方面著手檢查和處理該故障。首先，做好BMS硬件檢測(cè)的工作。仔細(xì)檢查線路連接、插接器連接等是否正常。其次，整體檢查。純電動(dòng)汽車(chē)在高速行駛過(guò)程中出現(xiàn)的偶發(fā)性緊急事故可能是導(dǎo)致繼電器燒毀出現(xiàn)的主要原因之一。比如，緊急制動(dòng)時(shí)按下了緊急情況停車(chē)按鈕，高壓突然切斷后，產(chǎn)生的電火花都會(huì)導(dǎo)致繼電器燒毀故障的發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)繼電器燒毀，維修人員應(yīng)該采取更換繼電器的方式處理。

2.5溫度采集故障

電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組溫度的控制是確保純電動(dòng)汽車(chē)安全行駛的關(guān)鍵。如果動(dòng)力電池組出現(xiàn)了溫度高低的情況，此時(shí)動(dòng)力電池就會(huì)出現(xiàn)容量降低的情況。反之如果動(dòng)力電池溫度過(guò)高的話，不僅會(huì)影響動(dòng)力電池的使用壽命，嚴(yán)重的還有可能出現(xiàn)動(dòng)力電池自燃故障的發(fā)生。因此，維修人員必須嚴(yán)格的按照要求檢測(cè)動(dòng)力電池組的溫度參數(shù)，避免因?yàn)閯?dòng)力電池出現(xiàn)溫度過(guò)高或高低的問(wèn)題，影響電動(dòng)汽車(chē)行駛的安全性。

2.6供電后整個(gè)系統(tǒng)不工作

BMS上電完成、主繼電器閉合、系統(tǒng)供電正常且無(wú)故障報(bào)警信息，但是純電動(dòng)汽車(chē)仍無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，維修人員應(yīng)該先撥開(kāi)維修開(kāi)關(guān)，切斷整車(chē)高壓線路，并在保證沒(méi)有危險(xiǎn)隱患后才能開(kāi)展故障診斷工作。由于整車(chē)供電異常、線束短路或斷路、DC轉(zhuǎn)換器無(wú)電壓輸出等都是導(dǎo)致此類(lèi)故障發(fā)生的原因。所以，維修人員在開(kāi)展故障維修是，應(yīng)該采用觀察法，仔細(xì)觀察外部線路是否出現(xiàn)了破損的情況，如果經(jīng)過(guò)檢查一切正常時(shí)，則應(yīng)該進(jìn)一步檢查外部蓄電池供電系統(tǒng)供電電壓是否達(dá)到BMS上電的最低要求。在確定外部電源電壓一切正常的情況下，維修人員應(yīng)該從低電壓輸出裝置DC轉(zhuǎn)換器檢查著手，一旦檢查發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)異常情況，必須立即更換損壞的DC單元，直至故障徹底解決為止。

2.7高壓互鎖故障

由于純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)高壓電達(dá)到了300V左右，一旦純電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)了動(dòng)力電池漏電的現(xiàn)象，那么必將威脅到使用者的生命安全。所以，為了最大限度的降低純電動(dòng)汽車(chē)電池漏電故障發(fā)生的概率，維修人員應(yīng)該合理運(yùn)用高壓互鎖裝置防止純電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)高壓漏電的情況。所謂高壓互鎖實(shí)際上就是利用低電壓信號(hào)控制和檢測(cè)高壓電回路是否出現(xiàn)異常的安全保護(hù)措施。這種安全保護(hù)措施與高壓器件采用了不同的設(shè)計(jì)理念和方式，是一種最有效的保護(hù)措施。如果純電動(dòng)汽車(chē)出現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)不上電、車(chē)輛無(wú)法正常行駛、儀表盤(pán)顯示出高壓互鎖等故障時(shí)。維修人員應(yīng)該先從車(chē)載充電器、高壓配電箱、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、DC轉(zhuǎn)換器等整車(chē)高壓部件連接線路的檢測(cè)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)和分析確定導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，并以此為基礎(chǔ)制定具有針對(duì)性的故障處理和維修策略，才能在徹底積極此類(lèi)故障的情況下，保證純電動(dòng)汽車(chē)的安全行駛不受影響。

3結(jié)束語(yǔ)

總之，純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車(chē)不可或缺的核心部件之一，如果動(dòng)力電池管理系統(tǒng)發(fā)生故障的話，那么必然會(huì)影響到電動(dòng)汽車(chē)的行駛的安全性和穩(wěn)定性。所以，維修人員應(yīng)該在深入分析動(dòng)力電池管理學(xué)習(xí)通故障的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)合理的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)故障維修策略，避免因?yàn)锽MS發(fā)生故障造成不必要的損失。

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