純電動汽車電池管理系統(tǒng)故障探析

刁鵬瑜

淄博市技師學(xué)院

純電動汽車電池管理系統(tǒng)故障探析

刁鵬瑜

淄博市技師學(xué)院

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，國家提出了節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略目標。近年來，在國家大力支持下新能源汽車——純電動汽車快速發(fā)展，純電動汽車的保有量不斷增多。然而，隨著而來出現(xiàn)了新的問題，由于純電動汽車使用蓄電池供電，所以純電動汽車電池管理系統(tǒng)直接影響到汽車的正常行駛。本文主要分析了純電動汽車電池管理的常見故障以及處理方法，對促進我國新能源汽車發(fā)展具有重要意義。

純電動汽車；電池管理系統(tǒng)；常見故障；處理方法

引言

與傳統(tǒng)的汽車相比，電動汽車具有無排放污染、節(jié)約能源、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點，純電動汽車的發(fā)電機是用電力發(fā)電，對能源的利用率比傳統(tǒng)燃油汽車高，在制動的時候能夠?qū)㈦妱訖C轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，將汽車的動能轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)能源的二次利用。但是我國的純電動汽車發(fā)展的時間比較晚，目前技術(shù)上還不是很成熟，主要是電池的壽命、電池管理系統(tǒng)等方面還存在諸多問題，這些成為純電池汽車發(fā)展的技術(shù)瓶頸，分析純電動汽車的電池管理系統(tǒng)故障，對促進新能源汽車的發(fā)展具有重要意義。

一、電池管理系統(tǒng)簡介

電池管理系統(tǒng)又稱電池管家,是電動汽車連接車載動力電池的紐帶。電池管理系統(tǒng)性能直接決定了電動汽車動力電池的使用時間，電動電池由于生產(chǎn)工藝的不同，運行環(huán)境不同，所以電池也會出現(xiàn)一定的差異性，這種差異性隨著時間的增長，越來越大，電池剩余電量是判斷電動汽車行駛里程的關(guān)鍵性因素，但是與燃油汽車不同，電池的剩余電量是可以直接觀察到，電動電池的剩余電量是無法觀測，所以加強電池的管理很有必要。電池管理系統(tǒng)主要的功能主要功能有電池實時監(jiān)測、狀態(tài)評估、在線診斷與預(yù)警、熱管理功能、存儲電能、放電與預(yù)充等等。電池管理的主要目的是能夠提高電池的利用率，避免電池使用過程中出現(xiàn)過度放電和充電，從而延長電池的使用時間。與汽車其他故障相比，純電動汽車的充電管理系統(tǒng)的故障發(fā)生率比較高。因此，研究純電動汽車的常見故障以及處理方法，對純電動車電池管理具有重要意義。

二、電動汽車電池種類

目前用于電動汽車的動力電池主要由以下幾種：

鉛酸蓄電池，這種電池主要由鉛和氧化物組成，電解液是硫酸溶液，成本低、性價比高、生產(chǎn)工藝成熟，但是容量小、重量大、充電時間長、使用時間比較長，而且容易造成鉛污染，在電動自行車應(yīng)用的比較多，但是電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用的比較少。

鎳鎘蓄電池是由正極活性物質(zhì)和負極活性物質(zhì)鎘組成的堿性蓄電池，鎳鎘蓄電池的比能量是55Wh/kg，是早期的手機蓄電池，目前該項技術(shù)已經(jīng)比較成熟，目前已經(jīng)應(yīng)用在電動自行車和電動汽車中。這種電池的放電能力強、抗震性能好、充電速度快、比較輕便。但是價格比較高，使用不慎很容易造成鎘污染和鎘中毒。

鎳氫電池由正極活性鎳與氫氣合金材料組成，鎳氫蓄電池具有鎳鎘蓄電池的優(yōu)點，而且比能量比鎳鎘蓄電池高，可達75—80Wh/kg，在大電流放電時也能正常工作，可靠性高，能適應(yīng)惡劣環(huán)境，使用的材料是氫氣，所以對環(huán)境沒有污染。但是這種蓄電池的單體電池電壓比較低，只有1.32V、成本比較高。

鋰電池是由鋰金屬和鋰合金材料構(gòu)成，比能量為100Wh/kg，鋰電池具有比功率高、無記憶效應(yīng)、可實現(xiàn)快速充電、使用時間長等優(yōu)點。但是目前鋰電池的價格比較貴，隨著電動汽車的發(fā)展，未來鋰電池的價格可能會出現(xiàn)大幅度的下降，在電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

燃料電池是一種化學(xué)電池，將燃料和氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放的能量直接轉(zhuǎn)化為電能。與前面四種蓄電池相比，這種電池不需要更換電池或者充電，一旦電池里面的燃料和氧化劑消耗以后，只需要外部供應(yīng)反應(yīng)物質(zhì)，就能繼續(xù)使用。而且燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率比較高，有害氣體排放量比較小，但是造價比較昂貴。

三、電池管理系統(tǒng)故障診斷方法

（一）觀察法

如果電池管理系統(tǒng)通信信號中斷或者控制系統(tǒng)異常時，要觀察各個系統(tǒng)模塊是否出現(xiàn)報警顯示，并針對出現(xiàn)的現(xiàn)象進行一一排查。

（二）故障復(fù)現(xiàn)法

不同條件下，汽車顯示的故障也不同，所以在條件允許的情況下，盡可能還原故障，并對出現(xiàn)的問題進行確認。

（三）環(huán)境檢測法

如果電池管理系統(tǒng)運行過程中，管理系統(tǒng)無法顯示，往往第一時間認為這是電池管理系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)了問題，而忽視了一些很常見的問題。比如沒有接通電源、打開電源開關(guān)，電池管理系統(tǒng)的接線是否已經(jīng)連接好了。因此，平時出現(xiàn)問題時，要第一時間檢查這些被忽略的因素。

（四）排除法

如果電池管理系統(tǒng)運行過程中受到其他因素的干擾，則要逐一排除系統(tǒng)中各個部件，判斷究竟是哪一個部件對管理系統(tǒng)造成影響。

四、電池管理系統(tǒng)常見故障

故障一：

故障問題：電池供電以后整個系統(tǒng)無法運行故障。

故障原因：供電異常、線束短路或是斷路、DCDC無電壓輸出

故障處理：首先檢查外部電源是否與供電系統(tǒng)連接正常，電壓是否達到電池管理系統(tǒng)最低工作電壓，如果電壓不足則立即調(diào)整外部電源，以滿足供電需求；然后檢查管理系統(tǒng)的線束是否斷路或者短路現(xiàn)象，如果線束正常，則查看整個電池管理系統(tǒng)給汽車整車供電的DCDC是否有電壓輸出，如果沒有可能是DCDC模塊已經(jīng)損壞，需要重新更換。

故障二：

故障問題：BMS與ECU不能通信。

故障原因：可能是BMU沒有工作、CAN信號中斷。

故障處理：檢查BMU電源是否正常，CAN信號傳輸線插頭是否有松動，并監(jiān)聽CAN端口數(shù)據(jù)，如果無法接受到BMS或者ECU數(shù)據(jù)包，則證明CAN信號傳輸線有問題，對傳輸線進行處理。

故障三：

故障問題：絕緣檢測報警。

故障原因：電池或者驅(qū)動器出現(xiàn)漏洞、絕緣模塊檢測線錯接。

故障處理：通過BDU顯示模塊檢查絕緣檢測數(shù)據(jù)，用絕緣儀表監(jiān)測母線和驅(qū)動器對地絕緣電阻，如果絕緣電阻降低，則證明是絕緣模塊出現(xiàn)問題，需要更換絕緣模塊檢測線。

故障四：

故障問題：采集膜數(shù)據(jù)為0。

故障原因：采集線斷開或者采集模塊損壞。

故障處理：將采集線重新插拔，并接線，在采集線的接頭處測量電池電壓、電阻是否正常，如果不正常需要更換采集線。

故障五：

故障問題：電池溫度過高。

故障原因：電池散熱插頭松動或者散熱器故障損壞。

故障處理：重新插拔風(fēng)扇插頭器，并給風(fēng)扇單獨供電，檢查風(fēng)扇是否正常，如果風(fēng)扇正常則檢查電池的實際溫度。如果正常，則用用溫度探測器進行電池電阻。

故障六：

故障問題：無法使用充電機充電。

故障原因：充電機與BMS通信不正常。

故障處理：更換一臺充電機，如果充電機更換以后還是無法充電，則可能是BMS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，檢查BMS充電端口是否與電阻匹配。

故障七：

故障問題：丟失部分電池箱的檢測數(shù)據(jù)。

故障原因：接插件可能出現(xiàn)接觸不良，或者BMS從控模塊無法正常運行。

故障排除：檢查接插件接觸情況，如果接觸不良，將其重新接觸。如果接觸良好，則要更換BMS模塊。

故障八：

故障問題：SOC在系統(tǒng)中數(shù)據(jù)變化幅度比較大，在放電過程中，數(shù)據(jù)比較大。

故障原因：可能是管理系統(tǒng)電流不校準，或者是電池長期沒有深度充放電，電流傳感器型號與主機程序系統(tǒng)不匹配，數(shù)據(jù)采集模塊無法正常采集工作，導(dǎo)致SOC進行自動校準。

故障排除：在觸摸屏配置頁面中校準電流，并更改主機運行程序，將其與電流傳感器型號匹配，更換采集模量，對SOC進行手動校準。對電池進行深度放電，最好是一個星期進行一次深度放電。

結(jié)束語

純電動汽車電池管理系統(tǒng)是嵌入式控制系統(tǒng)，集現(xiàn)代通信技術(shù)和檢測技術(shù)于一身。通過在線檢測、電池安全與警告、在線診斷、充電控制、熱管理等作用，避免電池在運行過程中，出現(xiàn)過度充放電，損壞電池，從而延長電池的使用壽命。但是由于當(dāng)前我國電動電池的技術(shù)還不夠完善，電池管理系統(tǒng)在運行過程中，遇到故障。國家以及電動汽車制造廠商需要進一步加強對電動汽車電池技術(shù)的研發(fā)。

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