动力电池管理系统(BMS)是电动汽车电池组安全与性能的关键保障。它实时监控电池的单体电压、总电压、总电流及温度,并将这些关键参数反馈给整车控制器。一旦BMS出现故障,电池的监控将失效,荷电状态无法准确估计,进而可能导致电池过充、过放、过热等问题,严重影响电池性能、使用寿命,甚至威胁行车安全。
本文将详细介绍电动汽车动力电池管理系统的常见故障类型,包括CAN系统通信故障、BMS工作异常、电压采集问题、温度采集异常、绝缘故障等,并提供相应的分析思路和处理方法,以供读者参考。
1、CAN通信故障
CAN线或电源线的脱落,以及端子的退针,都可能引发通信故障。在确认BMS供电无问题的情况下,利用万用表调整至直流电压档,将红表笔与内部CANH相连,黑表笔与内部CANL相连,从而测量通信线路的输出电压,即CANH与CANL之间的电压。若测得的电压值偏离正常范围,大约为1.5V左右,则可判定为BMS的硬件问题,此时需要更换BMS。
2、BMS未正常工作
当面临BMS未正常工作的情况时,我们需从多个方面进行深入分析:
(1)供电电压稳定性:首要任务是测量整车接插件处为BMS提供的供电电压是否稳定输出。
(2)CAN线与电源线连接状况:CAN线或电源输出线的连接问题可能导致通信故障。因此,需要仔细检查主板到从板或高压板的通信线和电源线,若发现脱落或断开的线束,应立即更换或重新连接。
(3)接插件状态:低压通信航空插头的退针或损坏可能阻碍从板的电源供应或数据传输。为此,应详细检查插头和接插件,并对退针或损坏的部分进行更换。
(4)控制主板的监控:若怀疑控制主板存在问题,可以尝试更换主板进行监控,观察故障是否随之解除,从而确定问题所在。
3、电压采集异常
面对电压采集异常的情况,我们需要逐一排查以下可能的原因:
(1)电池自身电压不足:通过对比监控电压值与万用表实际测量的电压,确认电池是否欠压,并相应地更换电池。
(2)采集线端子紧固问题:检查采集线端子的紧固螺栓是否松动,或采集线与端子之间是否存在接触不良的情况。若有问题,需紧固螺栓或更换采集线。
(3)保险丝损坏:测量保险丝的阻值,若阻值超过1 S2,则需立即更换。
(4)从板检测故障:若采集的电压与实际电池电压不一致,且其他从板采集电压正常,那么可能是当前从板存在问题。此时,应更换从板并收集现场数据,同时读取历史故障数据以进行分析。
4、温度采集异常
面对温度采集异常的情况,我们需要逐一排查以下可能的原因:
(1)温度传感器失效:当单个温度数据缺失时,首先检查中间对接插头,若连接正常,则可能为传感器损坏,此时应立即更换。
(2)温度传感器线束连接问题:检查中间对接插头或控制口温度传感器线束,若发现松动或脱落,需及时更换线束以确保连接可靠性。
(3)BMS硬件故障:若监测发现BMS无法采集整口温度,且确认线束导通正常,则可判定为BMS硬件问题,此时应更换对应的从板。
(4)电源重新加载问题:在更换故障从板后,务必重新加载电源,以确保监控值显示正常。
5、绝缘故障
动力电池管理系统中,若工作线束的接插件内芯与外壳发生短接,或高压线破损导致与车体短接,都会引发绝缘故障。同时,电压采集线破损并与电池箱体短接,同样会导致此类问题。针对这些情况,我们需采取不同的分析和诊断方法进行维修:
(1)高压负载漏电:逐一断开DC/DC、PCU、充电机、空调等设备,直至故障消失,随后更换故障部件。
(2)高压线或连接器破损:利用兆欧表进行详细测量,确认问题后立即更换破损部件。
(3)电池箱进水或电池漏液:根据具体情况,对电池箱内部进行处理或更换漏液电池。
(4)电压采集线破损:在确认电池箱内部存在漏电后,仔细检查采集线,若发现破损则进行更换。
(5)高压板检测误报:若怀疑为高压板检测故障,可尝试更换高压板,更换后故障解除则可确定问题所在。
6、内部总电压检测故障
内部总电压检测故障可能由多种原因导致,包括采集线与端子间的松动或脱落、螺帽松动引发的打火以及总压采集故障、高压连接器的松动导致的打火和总压检测问题,以及维修开关的误操作等。在实际检测过程中,我们可以采取以下方法进行维修处理:
(1)若总压采集线两端的端子连接不可靠,我们可以用万用表测量检测点的总电压与监控总压进行对比。在发现连接问题后,应紧固或更换相关部件。
(2)对于高压回路连接异常的情况,同样可以使用万用表进行测量和对比。然后,我们需要从检测点开始,依次检查维修开关、螺栓、连接器、保险等部件,发现并更换异常部件。
(3)如果怀疑是高压板检测故障,我们可以通过对比实际总压和监控总压来初步判断。在更换高压板后,若总压恢复正常,则可确定故障原因并予以更换。
7、预充电故障
预充电故障可能由多种原因导致,包括外总压采集端子的松动脱落、主板控制线缺乏12V电压造成预充电继电器无法闭合,以及预充电电阻的损坏等。针对这些可能的原因,我们可以结合实车情况进行逐一排查。
(1)若BMS系统报出预充电故障,首先尝试断开总正、总负连接,然后观察预充电是否成功。若成功,则故障很可能与外部高压部件有关,需要进一步分段排查高压接线盒和PCU等部件。
(2)若发现主板控制线无12V电压,导致预充电继电器无法闭合,应检测预充电继电器是否获得12V电压。若无电压,则需更换主板,并观察更换后预充电是否成功,以确定是否为主板故障。
(3)在排查过程中,还需注意主保险或预充电阻是否损坏。可以通过测量预充电保险的导通情况和电阻阻值来判断。若发现异常,应及时更换相关部件。
(4)此外,若怀疑高压板外部总压检测存在故障,可以尝试更换高压板后观察预充电是否成功。若成功,则可确定故障在高压板,并需进行更换。
8、无法充电
无法充电的问题通常有两种可能原因:一是CAN线端子在接插件两端可能退针或脱落,导致主板与充电机无法正常通信,进而影响充电;二是充电保险可能已损坏,致使充电回路无法形成,从而无法完成充电。在遇到此类问题时,我们可以从以下几个方面着手进行故障排查与处理:
(1)检查充电机与主板的通信状态:利用仪器读取整车CAN系统的数据,若发现缺少充电机或BMS的工作数据,应立即检查CAN通信线束,修复任何接触不良或线路中断的问题。
(2)确认充电机或主板是否故障:尝试更换充电机或主板,并在更换后重新加载电压。若更换后能够正常充电,则可判断为原充电机或主板的故障。
(3)处理BMS检测到的故障:通过监控系统判断故障的具体类型,并采取相应措施解决故障,直至能够成功充电。
(4)检测充电保险丝的状态:使用万用表检测充电保险丝的导通情况,若发现无法导通,则应立即更换保险丝。
9、电流显示异常
动力电池管理系统中的控制线束端子脱落、螺栓松动,或是端子、螺栓表面氧化,都可能导致电流显示出现误差。当遇到这种情况时,我们需要对电流采集线的安装情况进行全面细致的检查。
(1)电流采集线连接错误:这会导致电流正负极性颠倒,此时只需更换连接线即可。
(2)电流采集线连接不稳固:在确认高压回路中存在稳定电流后,若监控到的电流波动较大,应检查分流器两端的电流采集线,发现螺栓松动需立即紧固。
(3)端子表面氧化:在确认高压回路稳定的情况下,若监控到的电流远低于实际电流,可能是由于端子或螺栓表面存在氧化层,此时需对这些表面进行处理。
(4)高压板电流检测问题:若断开维修开关后,监控到的电流值仍在0至2A以上,则可能是高压板的电流检测出现问题,此时应考虑更换高压板。
10、高压互锁故障
在打开ON挡后,我们首先需要测量相关部位是否有高压输入。随后,应仔细检查四个端子是否插接稳固,并测量驱动端是否能够提供12V的电压(这里的细线指的是电压驱动线)。根据实际情况,可能存在以下几种情况:
(1)DC/DC故障:当打开ON挡时,如果测量到DC/DC高压输入航插处有短时高压,那么可以判定为DC/DC故障,此时需要对其进行更换。
(2)DC/DC继电器端子未插接牢靠:如果发现继电器的高、低压端子插接不可靠,那么应重新插接确保稳固。
(3)主板或转接板故障:导致DC/DC继电器无法闭合。在这种情况下,我们应测量DC/DC继电器的电压驱动端,若打开ON挡后短时间内无12V电压输出,那么可能需要更换主板或转接板。
一、电压相关故障
在电动汽车的高压系统中,电压的稳定性和准确性至关重要。一旦出现电压问题,可能会影响到整个系统的正常运行。因此,我们需要密切关注与电压相关的各类故障,并及时采取措施进行修复。
可能遇到的电压类故障包括但不限于:DC/DC转换器故障、继电器端子插接不牢、主板或转接板异常等。这些故障可能导致系统无法正常工作,甚至引发安全问题。因此,我们必须高度重视并迅速处理这些电压相关故障,以确保电动汽车的安全和稳定运行。
1、电池电压高
满电静置后,电池单串或几串电压显著偏高,而其他单体则保持正常。这可能是由于以下原因造成的:一是采集数据存在误差;二是LMU的均衡功能不佳或已失效;三是电芯容量较低,导致充电时电压迅速上升。
针对这一问题,我们可以采取以下处理措施:首先,对比单体电压显示值与实际测量值,若实际值低于显示值且与其他单体电压一致,则以实际值为基准对LMU单体电压进行校准;若测量值与显示值相符,则需对单体电池进行人工放电均衡。同时,还应检查电压采样线是否完好,确保无断裂或虚接现象;若问题仍未解决,则可能需要更换LMU。
2、电池电压低
满电静置后,电池单只或几只单体电压显著偏低,而其他单体则保持正常。这可能是由于以下原因导致的:一是数据采集存在误差;二是LMU的均衡功能不佳或已失效;三是电芯自放电率过大;四是电芯容量较低,放电时电压迅速下降。
针对这一问题,我们可以采取以下应对措施:首先,对比单体电压的显示值与实际测量值。若实际值高于显示值,且与其他单体电压一致,则以实际值为基准对LMU单体电压进行校准。若测量值与显示值相符,则需要对单体电池进行人工充电均衡。同时,务必检查电压采样线的完整性,确保无断裂或虚接现象。如果问题依然存在,可能需要考虑更换LMU或整个电池包。
3、压差问题:动态压差与静态压差。在充电过程中,单体电池电压迅速达到满电截止电压后停止充电;当踩下油门时,某一串单体电池的电压比其他串下降得更快;而在踩刹车时,某一串单体电池的电压又比其他串上升得更快。这可能是由于以下原因造成的:①连接电池的铜牌紧固螺母松动;②连接面上存在污物;③电芯的自放电率过大;④电芯焊接处的铜牌开焊,导致该串单体电池容量降低;⑤个别单体电芯出现漏液现象。针对这些问题,我们可以采取以下处理措施:①对松动的螺母进行紧固;②清除连接面上的异物;③对出现问题的单串电池进行充放电均衡处理;④如果问题严重,需要更换问题电池包。
4、电压跳变现象:在车辆行驶或充电过程中,单体电池的电压会出现突然的变化。这可能是由于以下原因导致的:①电压采集线在连接处松动;②LUM(电池管理系统中的关键组件)发生故障。针对这一问题,我们可以采取以下应对措施:①对松动的连接点进行紧固处理;②如果问题依然存在,则需要更换LUM模块。
二、温度相关故障
在电动汽车的电池管理中,温度也是一个需要重点关注的因素。温度类故障可能表现为电池温度过高或过低,这不仅会影响电池的性能和寿命,还可能引发安全问题。因此,需要密切监测电池的温度变化,并采取相应的措施来确保电池在合适的温度范围内工作。这包括但不限于增加散热设备、改善电池布局以促进热量均匀分布等措施。同时,也需要对电池进行定期检查和维护,以确保其健康状态和稳定运行。
1、热管理故障
加热故障是电动汽车电池管理中常见的温度相关问题。当电池温度低于特定阈值时,充电过程中的加热功能可能无法启动。这可能是由于加热继电器或电池管理系统(BMU)出现故障,或是加热片及其供电电路存在异常所导致。针对此类故障,可以采取相应的处理措施,如修复或更换故障部件,以恢复电池的正常热管理。
②散热故障(风扇)
当电池温度超过特定数值后,负责散热的风扇未能启动。这可能是由于风扇继电器或电池管理系统(BMU)发生故障,亦或是风扇及其供电电路出现异常所造成。针对此类问题,可以采取相应的措施,如对风扇继电器或BMU进行修复或更换,同时检查并修复供电电路的异常情况,以确保电池能够正常散热。
2、电池系统温度偏高
在电池系统的运行或充电过程中,某个或某几个温度点可能持续偏高,达到报警阈值。这可能是由于多种原因造成的,包括温度传感器故障、LMU故障、电连接异常导致的局部发热、风扇未开启引起的散热不良、电池靠近电机等热源,以及过充电等情况。针对这些问题,我们可以采取一系列的处理措施,如测量温度传感器的电阻值并与显示值进行比对,紧固电连接点并清除异物,确保风扇正常开启,增加隔热材料以隔离热源,暂停运营以进行散热,以及立即停止充电等。若问题仍未解决,可能需要考虑更换LMU。
3、电池系统温度偏低
在电池系统的运行或充电时,某些温度点可能持续偏低,触发报警机制。这通常由几种可能的原因导致,例如温度传感器本身的故障、LMU的缺陷,或是局部加热元件的异常。面对此类问题,我们可以采取以下措施进行排查和处理:首先,对比测量温度传感器的电阻值与显示值,若实际电阻值高于显示值,且与其他温度点的读数一致,那么应以实际测量值为基准对LMU的温度值进行校准;其次,仔细检查并修复任何可能存在故障的加热元件;最后,如果问题依然无法解决,可能需要考虑更换LMU。
4、温差与电芯发热差异
在电池系统的运行或充电过程中,可能会出现温差过大或电芯发热不均的情况,这同样会触发报警机制。这类问题可能由多种因素造成,包括温度传感器的不准确、LMU的故障,或是电芯本身的差异。针对这些问题,我们可以参考之前的高低温排查方法进行处理。首先,需要仔细测量和对比各温度传感器的读数,找出可能的偏差;其次,检查并修复任何可能存在故障的加热元件或LMU;最后,如果问题依然存在,可能需要进一步深入排查电芯本身的问题。
1、直流充电故障
在遵循GB/T 27930-2015标准进行充电时,可能会遇到启动失败、充电跳枪或SOC无法复位等问题。这些故障可能源自:
① 电池本身的故障,如电压、温度或绝缘性能异常;
② BMU(电池管理系统)的问题,包括充电模块或充电CAN通信异常;
③ 主负继电器或充电继电器的工作异常;
④ CC1对地电阻或CC2对地电压超出正常范围;
⑤ PE地线连接异常。
针对这些故障,我们可以采取以下措施:
① 诊断并排除电池的故障;
② 修复或更换出现故障的部件;
③ 收集并分析充电报文,以确定故障的具体原因。
2、交流充电故障
在交流充电过程中,同样可能出现启动失败、充电异常等问题。这些故障同样可能由于:
① 电池性能问题;
② BMU的充电模块或CAN通信故障;
③ 主负继电器或充电继电器工作异常;
④ CC对地电阻或CP对地电压超出正常范围;
⑤ PE地线连接问题。
处理方法与直流充电故障类似,包括排除电池故障、修复或更换失效部件以及分析充电报文。
四、绝缘故障
绝缘故障可能由于多种原因引起,如电池箱或插件进水、电芯漏液、环境湿度过高、绝缘误报或整车其他高压部件(如控制器、压缩机等)的绝缘性能不佳。在处理这类故障时,我们需要根据具体情况进行判断和修复。
五、通讯故障
在电动汽车充电过程中,可能会遇到LUM通讯故障或BMU通讯故障,导致整车无法获取一个或多个LMU的信息,或者完全无法获取BMS的信息。这类故障可能由以下原因引起:
① LMU/BMU本身的故障;
② LMU/BMU的供电电路或通讯线路存在接触不良或故障;
③ 外界信号干扰。
针对这些通讯故障,我们可以采取以下措施进行处理:
① 更换故障的LMU/BMU;
② 检查并修复供电电路或通讯线路的问题;
③ 检测并屏蔽干扰源,以确保通讯的顺畅。
六、SOC异常
在电动汽车的电池管理系统中,SOC(State of Charge,荷电状态)是一个关键参数,它反映了电池的剩余电量。然而,在实际使用过程中,可能会遇到SOC异常的情况,即电池管理系统无法准确获取或计算SOC值。这类问题可能由以下因素导致:
① 电池传感器或相关电路的故障;
② BMS系统内部算法的错误或混乱;
③ 电池老化或性能下降。
针对SOC异常,我们可以采取以下策略进行处理:
① 检测并修复电池传感器或相关电路的问题;
② 重新校准或优化BMS系统内部的算法;
③ 对电池进行性能检测与必要的维护。
1、SOC值不准确
在电池管理系统中,SOC值是通过充电电量除以标称容量来计算的。然而,有时我们会发现,“充电的SOC”与“剩余的SOC”之和与实际显示值存在偏差,或者根据SOC与OCV的对应关系估算的实际电量与SOC值不匹配。这些情况都表明SOC值可能存在不准确的问题。
2、SOC值不变化
当SOC值在电池管理系统中长时间保持不变时,可能存在以下故障原因:①通讯异常导致数据缺失;②电流异常,可能是霍尔传感器及其输入输出电路出现问题;③BMU(电池管理系统)故障;④其他电池相关报警。针对这些问题,我们可以采取以下处理方法:①确保数据传输完整无误;②修复或更换失效的部件;③清除所有电池相关的报警信息。
3、SOC值下降迅速
当电池管理系统中SOC值迅速下降时,可能存在以下故障原因:①通讯周期出现异常;②电流异常,具体表现为霍尔传感器正向电流过大而反馈电流过小;③单体电池电压偏低且下降迅速;④电池管理系统本身出现故障;⑤电池处于低温环境。针对这些问题,我们可以采取以下应对措施:①更新电池管理系统的程序;②修复或更换失效的部件。
4、SOC值下降缓慢
当电池管理系统中SOC值下降速度较慢时,可能存在以下故障原因:①通讯周期出现异常;②电流异常,具体表现为霍尔传感器正向电流过小而反馈电流过大;③电池管理系统中的BMU出现故障。针对这些问题,我们可以采取以下应对措施:①更新BMU的程序;②修复或更换失效的部件。
5、跳动;确认程序版本号是否正确
七、电流异常
故障原因可能包括:①霍尔传感器及其输入输出电路存在问题;②霍尔传感器安装方向错误,即反装;③在直流充电过程中,若BMS需求电压或电流为0,充电机将按照最小输出能力进行充电。
针对这些可能的问题,我们可以采取以下应对措施:①更新BMU的程序,以确保其与硬件和充电机的兼容性;②修复或更换任何失效的部件,以确保电流能够正常流动和反馈。
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