淺談電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)故障診斷

張東旭 凌澤 張凱慶 田相軍 王劉濤

摘要：伴隨著社會的發(fā)展與科技的進(jìn)步，人們越來越注重于清潔能源的使用，在此前提下，電動汽車開始了迅速的發(fā)展。在電動汽車的構(gòu)成中，鋰電池管理系統(tǒng)是其中的重要組成部分之一，鋰電池管理系統(tǒng)不僅跟汽車電池有著關(guān)系，同時也會影響到整個車輛系統(tǒng)的運(yùn)行。鋰電池管理系統(tǒng)對于電動汽車的重要性不言而喻，一旦其出現(xiàn)問題就會影響到車輛的整體運(yùn)作，所以針對于鋰電池的系統(tǒng)故障診斷也非常重要。本文首先簡單介紹了鋰電池管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，之后針對于鋰電池管理系統(tǒng)的特點(diǎn)分析了系統(tǒng)故障的分類以及其檢測方法，希望可以為電動汽車的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力量。

關(guān)鍵詞：電動汽車;鋰電池管理系統(tǒng);故障診斷

前言

作為電動汽車的重要組成部分，高壓部件中的鋰電池管理系統(tǒng)的質(zhì)量以及其設(shè)計(jì)好壞會嚴(yán)重影響到汽車整體的可靠性以及安全性。電池系統(tǒng)的故障種類可以分為許多種，包括元部件故障、傳感器故障和執(zhí)行器的故障等。在汽車的運(yùn)行故障中，一旦出現(xiàn)電池系統(tǒng)故障，會影響整個汽車的系統(tǒng)性能，并且不能快速修復(fù)，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐韶?cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡，引發(fā)重大事故。

1 鋰電池管理系統(tǒng)特點(diǎn)

日漸緊缺的能源以及城市環(huán)境污染情況的加重，都促進(jìn)了新能源體系的發(fā)展其中，鋰電池管理系統(tǒng)就是不可或缺的重要組成部分。作為連接電動汽車與車載動力電池的重要紐帶，電動汽車的鋰電池管理十分重要。一般情況下，鋰電池管理系統(tǒng)的任務(wù)就是對電池的參數(shù)進(jìn)行診斷以及分析、檢測電池使用過程中的狀態(tài)、進(jìn)行熱管理以及均衡管理并且對充放電進(jìn)行預(yù)充控制。電動汽車中使用的鋰電池作為二次電池不免會有著一定的缺點(diǎn)，例如電池使用壽命較短、串并聯(lián)容易出現(xiàn)問題、并且其能夠儲存的能量較少。此外，在二次電池使用過程中的電池電量以及其安全性能都比較難以估算，為了更好的監(jiān)控電池的使用情況，分析電池的性能，就出現(xiàn)了鋰電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)可以針對于二次電池的缺點(diǎn)對電池進(jìn)行控制，有效預(yù)防電池過分放電以及過分充電并且能夠更好的對電池的使用狀態(tài)做出監(jiān)控，延長電池使用壽命，提高電池的利用率。

2 鋰電池管理系統(tǒng)故障分類

2.1 充放電電路故障

當(dāng)鋰電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)充放電電路短路的情況時，電池就會出現(xiàn)爆炸或者破損的現(xiàn)象。為了避免此種情況的出現(xiàn)，就需要以鋰電池的容量為基礎(chǔ)，為電池聯(lián)系系統(tǒng)配備合適的熔斷器。配備熔斷器之后出現(xiàn)短路情況時，熔斷器進(jìn)行工作自行斷開電路，電流就會降至0。

2.2 電池組故障

電動汽車鋰電池系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件為電池組，一旦電池組出現(xiàn)故障，整個車輛的性能都會有很大的影響。電池組中的每個電池單體都有著一定的差異，在經(jīng)過多次充電以及放電之后，單個電池中所存儲的電量會出現(xiàn)較大的差距。一旦差距出現(xiàn)，在電池組的放電以及充電過程中，每個電池的飽和時間也會有差距，會產(chǎn)生放電過度或者充電過度的情況。除了以上兩種情況，單個電池存儲電量的差距同樣會造成電池壽命的損失，大大降低了電池的使用時間。為了避免以上情況的出現(xiàn)，需要及時更換電池組中的電池，避免出現(xiàn)過度放電或者充電的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 BMS故障

當(dāng)電動汽車出現(xiàn)BMS故障時，就無法對電池組做出管理和檢測。并且BMS管理系統(tǒng)本身相對復(fù)雜，元器件較多。一旦出現(xiàn)BMS故障會影響到汽車的整體運(yùn)行，所以針對于BMS故障的診斷也是十分有必要的。

3 鋰電池管理系統(tǒng)故障診斷方法

3.1 程序升級法

相較于其他故障診斷方法，程序升級法是隨著科技的進(jìn)步而產(chǎn)生的。一般情況下，鋰電池管理系統(tǒng)的程序運(yùn)行之后出現(xiàn)問題不明確的故障從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)作時，就可以將現(xiàn)有的運(yùn)行程序與之前的程序作對比，分析出現(xiàn)故障的原因。之后通過數(shù)據(jù)分析，對電池系統(tǒng)發(fā)生的故障問題與電動汽車內(nèi)部所存儲數(shù)據(jù)做出對比分析，再通過檢測儀對故障的內(nèi)容進(jìn)行檢測，就可以診斷出電池管理系統(tǒng)存在故障的原因。

3.2 故障復(fù)現(xiàn)法

一般情況下，車輛出現(xiàn)故障的環(huán)境條件都是不同的。所以在情況允許的情況下，可以在相同的環(huán)境條件之下將車輛的故障問題重現(xiàn)，通過對故障進(jìn)行仔細(xì)分析以及觀察診斷故障出現(xiàn)的原因。在特定的條件下，故障復(fù)現(xiàn)法對于故障的針對十分有效，之后在使用排除法控制電池系統(tǒng)出現(xiàn)的變量，保持一致的干擾現(xiàn)象，就能夠觀察到系統(tǒng)中的故障元件，判斷出出現(xiàn)故障問題的部位以及具體原因。

3.3 替換法

替換法一般應(yīng)用在當(dāng)某個具體的模塊出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象例如電壓、控制以及溫度出現(xiàn)問題時，通過替換問題模塊用來診斷是否模塊出現(xiàn)問題，或者是線匝出現(xiàn)問題。

3.4 觀察法

鋰電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題之后，針對于其故障診斷的方法有許多種，其中觀察法是最常見的一種。顧名思義，觀察法就是通過汽車維修人員對問題車輛進(jìn)行觀察，以便初步判斷出故障的原因。觀察法一般應(yīng)用于控制不正常以及電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)通訊終端時，通過觀察的方法查看是否出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警或者系統(tǒng)不正常的情況，在對觀察出的情況進(jìn)行分析以及排除，最終確定出現(xiàn)故障的具體原因。

3.5 環(huán)境檢查法

許多情況下，電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題時維修人員會容易忽視細(xì)節(jié)上的問題，例如開關(guān)是否打開、電源是否接通以及連線是否完好無損。簡單的問題看起來不容易出錯所以不被人注意，但是往往電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就是由細(xì)節(jié)上的簡單問題引起的。因此在電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，不要一開始就使用復(fù)雜的辦法進(jìn)行故障檢修，而是使用環(huán)境檢查法檢查細(xì)節(jié)問題。

許多時候，一旦出現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的故障問題，檢修人員首先要做的就是通過對細(xì)節(jié)以及根本原因的檢查判斷出現(xiàn)故障的原因，例如是否出現(xiàn)短路或者短路又或者線路是否正常連接。針對于細(xì)節(jié)的查看可以在很大程度上節(jié)省對于故障的處理時間，一旦出現(xiàn)故障問題時，針對于電池管理系統(tǒng)大方向的檢修會造成大量的時間以及人力、物理和財(cái)力的浪費(fèi)，而首先檢查細(xì)節(jié)問題就會避免浪費(fèi)情況的出現(xiàn)。

結(jié)束語

隨著世界資源的進(jìn)一步減少，使用可再生資源作為汽車的主要驅(qū)動能源的趨勢會越來越明顯。未來的汽車能源會進(jìn)一步的向著鋰電池發(fā)展，所以鋰電池管理系統(tǒng)的故障診斷也需要不斷的加強(qiáng)。鋰電池在電動汽車的發(fā)展中有著舉足輕重的地位，有效的進(jìn)行鋰電池管理系統(tǒng)的故障診斷，可以合理的控制電動汽車出現(xiàn)的故障問題，減少意外的發(fā)生。因鋰電池管理系統(tǒng)發(fā)展的重要性十分明顯，需要有著不斷的進(jìn)步以及更新，才能幫助提升電動汽車的可靠性，促進(jìn)電動汽車行業(yè)的發(fā)展。

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