纯电动汽车电池管理系统故障分析

赵宏涛 韩荧

摘 要：通过深入新能源汽车售后服务企业，对纯电动汽车电池管理系统常见故障进行了梳理及分析，提出了解决故障的方法，意义重大。

关键词：纯电动汽车；电池管理系统；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.053

1 引言

电池管理系统（BMS，Battey Managemengt System）有时也称为电池控制单元（BMU，Battey Managemengt Unit），它是电动汽车电池的核心系统。电池管理系统出现故障时，车辆出现频次较高且可能存在通讯故障、直流/直流转换器无法工作、系统无法Ready、运行中动力中断、动力输出不稳、充电唤醒错误等故障，这些故障有些与电池相关，有些与整车控制系统相关，为了归纳整理，将其均划分为电池管理系统故障故障，本文主要研究纯电动汽车的电池管理系统故障。

2 电池管理系统故障分析

2.1 CAN通讯故障

故障现象：连接CAN相关设备都无通讯，若整车CAN出现故障，仪表所有的故障灯显示报警；充电CAN故障时，上位机软件无法工作；电池CAN故障时，通过上位机软件监控系统变量时电池信息全部错误。

故障分析：（1）分析纯电动汽车整车CAN网络拓扑图。其中，CAN1为整车控制，主要控制EVCU、仪表、变频器等，波特率为250KHz；CAN0为电池控制，主要控制分电池管理单元、绝缘监测、电机电流电压检测、风门控制器等，波特率为250KHz；CAN2为备用；CAN4在后面会解说；（2）检测CANH、CANL对地或者车身电阻，查看对地是否有短路或虚接；（3）检查物理连接，看线路是否存在断路、没接好、连接不牢等情况、根据BMU硬件原理图中的PIN脚定义用万用表测量；（4）检查BMU是否供电，如果未供电，和其进行CAN通讯的相关设备都无法接收到CAN信号，主要看保险盒中的供电保险是否熔断；（5）CAN4正常工作的波特率为250KHz，相应的快充、慢充、CANape的工作频率均为250KHz。当上位机下载软件Bootloader下载应用程序时波特率为500KHz，此时快充、慢充、CANape均不可带电。

2.2 DC/DC工作故障

故障现象：系统钥匙开关Key_On后大约20s左右，用万用表测量系统蓄电池电压在14.2V左右，若系统电压小于13.5V则表示DC/DC没有正常工作。

故障分析：（1）找出维修手册，分析车上DC/DC电气连接示意图，以研究的车型为例，高压总控箱电压为320V，输出低压时电压为14.2V；（2）首先应该用万用表检测DC/DC输出电压是否为14.2V左右；（3）把DC/DC高压输入端插头拔掉，测量电池高压是否给出，电压范围200V?400V。此处较危险，建议注意安全并带绝缘手套测量；（4）把控制端插头拔掉，测线束的控制端信号是否为低电平。万用表打到蜂鸣器档，对地（车身）测控制端信号，Key off时蜂鸣器不响（控制端未短地），Key on时蜂鸣器响（控制端短地），说明控制端信号己送出，否则控制信号未送出，此控制信号由BMU发出；（5）检査DC/DC的车身搭铁是否接触良好，若接触不良可能会导致DC/DC的输出电压无法给12V电瓶充电；（6）若以上都正常，同时DC/DC没有14.2V电压输出，则说明DC/DC已坏，需要更换。

2.3 预充电错误或系统无法Ready

故障现象：在系统正常开机后将钥匙开关按正常的操作方式打倒Key_Start状态，EV车不能正常启动，仪表Ready信号没有输出，也就是说系统没有按要求准备好。

故障原因：（1）维修插销未装好，电池系统没有输出高压电；（2）高压箱到变频器的高压线束正负接反，导致膜电容短路、变频器母线电压无法正常建立起来；（3）变频器的CAN有问题，BMU无法接受到变频器发送的电压值；（4）空调或变频器故障，导致无法预充；（5）BMS系统故障。其中原因可能有：单节电压低、SOC低、总电压低、绝缘报警、电流或电压监控报警、电池包内温度过高或过低、过流等。

2.4 运行中动力中断或动力输出不稳

故障现象：车辆在运行时动力输出不稳，严重时动力中断。

故障分析：（1）冷却液不足，导致动力系统温度上升至上限，变频器产生过热保护，此时加防冻液即可解决故障；（2）电池系统保护导致。主要原因有：单节电压低、SOC低、总电压低、绝缘报警、CVM问题报警（电流、电压监控）、电池包内温度过高或过低、过流等。其中，绝缘报警的原因主要是绝蝝电阻低于lOMΩ、高于2.5MΩ报警但能开车，低于15MΩ禁止开车，状态机跳到绝緣故障节点； CVM问题报警主要原因有CVM发送CAN计数与BMU接收CAN计数连续50次不同步、BMU在连续800ms未接收到CVM数椐、BMU连续10次接收到CVM断线故障，状态机跳到CVM故障节点。对于单节电压低、SOC低、总电压低、温度过高、过流，状态机跳到高压强制停止节点，上位机软件监控图均可看到这些信息。

2.5 充电唤醒错误

故障现象：充电唤醒错误，充不进电。

故障分析：（1）分析相关的电路图，如图1所示。根据电路图BMU_24脚是Key供电。BMU脚是充电枪插上后继电器吸合BMU供电。BMU35脚为充电插头连接确认信号，高电平确认可靠连接；（2）BMU无法唤醒，43脚相关接线有问题；（3）继电器无法吸合，充电枪内部的两个针没有接到一起，导致充电枪插上后充电口上的对应脚未接到地，使得继电器无法结合；（4）车载充电机的外壳和车身搭铁接触不良；（5）BMU与充电机握手成功后才能闭合充电继电器，状态机由充电插头连接确认节点眺到充电过程节点，充电出现问题时候会在这两个节点之前跳转。

3 总结

本文通过对新能源汽车售后服务企业调研，较为系统的总结了纯电动汽车电池管理系统常见故障及解决方法，如CAN通讯故障、DC/DC工作故障、预充电错误或系统无法Ready、运行中动力中断或动力输出不稳、充电唤醒错误等，对售后服务企业意义重大。