邊立健、祖全達

（溫州職業(yè)技術學院 325000)

隨著石油能源的不斷消耗，電動汽車作為一種新型能源汽車正在逐步走向大眾的視野，并且電動汽車具有無污染、低噪聲及加速快等優(yōu)點。目前，電動汽車的能量主要由動力電池提供，在整車成本中占有較高的比例，影響續(xù)航里程，是整車的核心部件[1]。如果動力電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會造成整車出現(xiàn)安全事故，如起火、爆炸或觸電等；也可能會造成電動汽車整車停止能量回收、停止充電或者是一些硬件故障[2]。本文主要針對一些常見的動力電池系統(tǒng)故障進行分析診斷，找出解決方法。

1 動力電池管理系統(tǒng)組成

動力電池管理系統(tǒng)（BMS）主要由動力電池殼體、電池組、主控制盒、高壓控制盒、電池低壓管理系統(tǒng)及主繼電器等組成（圖1）。作為電動汽車整車核心部件，BMS的作用包括監(jiān)測動力電池組的單體電池電壓、監(jiān)測動力電池組單體電池溫度、檢測高壓絕緣性能級剩余電量檢測等。

圖1 動力電池管理系統(tǒng)的組成

2 動力電池管理系統(tǒng)故障分析

BMS故障目前分為3個等級：一級故障較為嚴重，可引起起火、爆炸及觸電等問題，造成動力電池的嚴重損害，甚至引起整車報廢；二級故障一般是硬件問題，包括制動能量回收停止、充電停止及動力電池不能正常工作等問題，發(fā)現(xiàn)問題后需要進行系統(tǒng)檢測排查，嚴重時需要更換硬件設備；三級故障是輕微故障，該故障一般不會造成嚴重威脅，但是對某些功能可能造成限制，如功率和加速等。通?？赡苁黔h(huán)境溫度變化對動力電池造成影響，使動力電池報警劣化[3]。下面對幾個故障實例進行分析。

2.1 CAN總線通訊故障

BMS與整車采用CAN總線與整車控制系統(tǒng)（VCU）進行通訊（圖2），從而獲得電池組詳細數(shù)據(jù)，如果CAN總線通訊出現(xiàn)故障會對汽車運行造成極大影響。

圖2 動力電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖

CAN總線通訊故障排除，首先根據(jù)系統(tǒng)原理圖依次進行檢查，檢查電源線是否脫落、端子是否虛接，如果沒有問題，接下來要進一步排查。在BMS上電沒有問題的前提下，要將萬用表調(diào)到直流擋位置檢查CANH與CANL通訊電路的電壓是否正常，若電壓值在1.5 V左右為正常；反之，BMS硬件系統(tǒng)有問題，需要維修，嚴重則需要更換。

2.2 動力電池電壓低

動力電池組滿電靜置后檢測到BMS報警，電池均衡出現(xiàn)問題，動力電池單體電壓某一只或多只偏低，其余正常。故障原因可能有以下幾種：BMS采集誤差；電池均衡出現(xiàn)失效；動力電池組電芯自放電率太大；電芯容量過低，在放電時電壓下降較快等。

故障處理方法如下，檢查動力電池電壓采樣線是否斷裂或虛接，電池均衡是否正常，若有問題則需更換。對單體動力電池進行電池均衡處理，電池均衡有2種方法：一種是并聯(lián)電阻，將電量高的單體動力電池電量以熱量的形式散發(fā)出去；另外一種是將單體動力電池多余電量轉(zhuǎn)移到低電量的動力電池中去。如果問題較為嚴重，則需要更換動力電池包。

2.3 SOC異常

SOC即電池的荷電狀態(tài)，是動力電池的剩余電量和最大可用容量的比值。SOC故障現(xiàn)象是在整車系統(tǒng)工作過程中，數(shù)值變化較大且反復跳躍。故障的原因可能是：電流數(shù)據(jù)不準確；通過傳感器輸出信息與主機程序不準確；動力電池長期未進行深度放電；數(shù)據(jù)采集單元出現(xiàn)故障；SOC不能自動校準。

故障處理方式為：通過軟件來校正電流；改變主機程序數(shù)據(jù)；更換電流傳感器或者對動力電池進行深度放電；對數(shù)據(jù)采集單元進行檢查或更換。通常建議對動力電池組每周進行1次深度放電，校準數(shù)據(jù)。

2.4 主繼電器不吸合

電動汽車上電即起動，需要蓄電池通過BMS控制動力電池組主繼電器吸合，從而接通整車高壓電路，使整車正常運行。如果主繼電器出現(xiàn)故障，則整車不能正常起動。通常故障原因可能是BMS出現(xiàn)故障，繼電器燒毀等。

故障解決方法為，首先對BMS硬件進行檢測，看線路連接是否正常，插接器連接是否正確，最后整體檢測。繼電器燒毀可能是車輛在高速行駛過程中，突然偶發(fā)緊急事故，如緊急制動并按了緊急狀況停車按鈕，突然之間切斷了高壓，由于高壓電路中有較大的工作電流，突然斷開后產(chǎn)生電火花造成繼電器的嚴重燒蝕。繼電器燒毀需進行全部更換。

2.5 溫度采集故障

電動汽車動力電池組溫度控制至關重要，溫度過低易造成動力電池容量下降；動力電池溫度過高影響使用壽命，嚴重可導致自燃。所以，檢測動力電池溫度參數(shù)，對動力電池的使用有著很重要的意義，溫度過低時加熱，溫度過高時要開啟冷卻系統(tǒng)。

動力電池溫度采樣故障診斷方法是延長電動汽車動力電池使用壽命的重要方法，同時也保證動力電池安全。在故障發(fā)生時，首先要對溫度采樣進行診斷，若采樣溫度值不準確，誤差范圍較大，則可能是溫度采樣傳感器出現(xiàn)問題；如果不是，則可能是線路出現(xiàn)松脫或虛接，需要進行檢測。

2.6 供電后整個系統(tǒng)不工作

當BMS上電完成，主繼電器閉合，系統(tǒng)供電，無故障報警，但整個系統(tǒng)仍然不工作，則需要拔開維修開關，斷開整車高壓線路，確定沒有危險后進行故障診斷。原因可能是整車供電異常、線束短路或是斷路或DC/DC轉(zhuǎn)換器無電壓輸出等。

故障解決方法為，首先要采取觀察法，檢查外部線路是否出現(xiàn)破損，如果沒有則需要進一步檢查。繼續(xù)檢查外部蓄電池系統(tǒng)供電是否正常，電壓是否達到BMS上電最低要求。還要看蓄電池是否加了限流設置，如果有則會導致BMS供電功率過小，發(fā)現(xiàn)后需要進行外部電源調(diào)整，使其達到使用要求。如果上述都沒有問題，則需要查看低壓電輸出裝置DC/DC 轉(zhuǎn)換器是否正常，是否有電壓輸出，如發(fā)現(xiàn)異常則需要更換損壞的DC/DC單元。

2.7 高壓互鎖故障

純電動汽車整車高壓電達到300 V左右，如果發(fā)生漏電對用戶來說是十分危險的。為了降低這種風險發(fā)生的概率，采用高壓互鎖作為純電動汽車高壓安全的一個重要措施。高壓互鎖是用低壓電信號來控制高壓電回路是否出現(xiàn)異常的一種安全保護方式，不同高壓器件有不同的設計，主要對人為操作進行保護。故障現(xiàn)象有驅(qū)動電機不上電；車輛無法繼續(xù)行駛；儀表盤顯示“高壓互鎖”故障。

故障解決方法為，對整車高壓部件進行檢測，包括車載充電器、高壓配電箱、驅(qū)動電機控制器及DC/DC轉(zhuǎn)換器等進行線路檢測。以DC/DC轉(zhuǎn)換器為例，DC/DC轉(zhuǎn)換器是將高壓電轉(zhuǎn)換成低壓電給整車低壓電器使用的設備。檢測時，首先要檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器繼電器端子是否插接牢固，繼電器高、低壓端子如出現(xiàn)不牢靠則要重新插接，確保牢靠。如果還有問題則需要用電壓表測量DC/DC轉(zhuǎn)換器高壓輸入端口，在高壓上電時是否有短時高壓，如果有則說明DC/DC 轉(zhuǎn)換器故障，需要更換。如果導致DC/DC 轉(zhuǎn)換器繼電器上電時一直不閉合，測量繼電器電壓驅(qū)動端，如果沒有12 V電壓，可能是主板故障，更換即可。

3 結(jié)束語

本文首先介紹了純電動汽車BMS的組成與作用，然后針對其可能出現(xiàn)的故障進行分析，制定相關方法進行檢測維修，避免出現(xiàn)因BMS出現(xiàn)故障造成不必要的損失。增強BMS安全穩(wěn)定性，對其進一步使用開發(fā)具有重大意義。