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BMS故障分析方法及常见故障案例分析

2022-05-22 12:06:34 上海汉标电子科技有限公司 阅读

电池管理系统( BATTERY MANAGEMENT SYSTEM ),俗称电池保姆或电池管家,是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,其主要功能包括:电池物理参数实时监测;电池状态估计;在线诊断与预警;充、放电与预充控制;均衡管理和热管理等。电池管理系统( BMS )主要就是为了能够提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。

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一、电池管理系统(BMS)功能与作用

从整车角度,电池管理系统(BMS)作用或任务可以详述为如下几点:

1 、保护电芯和电池包不受到损害;

2 、使电池工作在合适的电压和温度范围内;

3 、在保持电池在合适的条件运行后,满足整车的需求;

4 、电池参数检测:包括总压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等等;

5 、电池状态建立:包括SOC、SOH、SOF。

6 、在线诊断:故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放、过流,绝缘故障等等;

7 、电池安全保护和告警:包括温控系统控制和高压控制,当诊断出故障、BMS上报故障给整车控制器和充电机,同时切断高压来保护电池不受到损害、包括漏电保护等;

8 、充电控制:BMS慢充和快充控制;

9 、电池一致性控制:BMS采集单体电压信息、采用均衡方式使电池达到一致性、电池的均衡方式有耗散式和非耗散式;

10 、热管理功能:电池包各点的采集温度,在充电和放电过中,BMS决定是否开启加热和冷却;

11 、网络功能:包括在线标定和健康,在线程序下载。通常采用CAN网络;

12 、信息存储:BMS需要存储关键数据如SOC、SOH、充放电安时数、故障码等。

可以看出,电池管理系统不但与电池密切联系,也与整车系统有着密切联系,在所有故障当中,相对其他系统,电池管理系统的故障是相对较高的,也是较难处理的。电动知家微信公众号(ev_home)总结了处理电池管理系统故障时的一些常用方法和电池管理系统常见故障的案例分析,供整车、电池、管理系统厂家相关人员参考。

二、BMS故障分析方法

1 、观察法

当系统发生通讯中断或控制异常时,观察系统各个模块是否有报警,显示屏上是否有报警图标,再针对得出的现象一一排查。

故障复现法

车辆在不同的条件下出现的故障是不同的,在条件允许的情况,尽可能在相同条件下让故障复现,对问题点进行确认。

2 、排除法

当系统发生类似干扰现象时,应逐个去除系统中的各个部件,来判断是哪个部分对系统造成影响。

3 、替换法

当某个模块出现温度、电压、控制等异常时,调换相同串数的模块位置,来诊断是模块问题或线束问题,

4 、环境检查法

当系统出现故障时,如系统无法显示,我们先不要急于进行深入的考虑,因为往往我们会忽略一些细节问题。首先我们应该看看那些显而易见的东西:如有没有接通电源?开关是否已打开?是不是所有的接线都连接上了?或许问题的根源就在其中。

5 、程序升级法

当新的程序烧录后出现不明故障,导致系统控制异常,可烧录前一版程序进行比对,来进行故障的分析处理。

6 、数据分析法

当 BMS 发生控制或相关故障时,可对 BMS 存储数据进行分析,对 CAN 总线中的报文内容进行分析。

三、15种常见故障案例分析

1 、系统供电后整个系统不工作

可能原因

供电异常、线束短路或是断路、 DCDC 无电压输出

故障排除

检查外部电源给管理系统供电是否正常,是否能达到管理系统要求的最低工作电压,看外部电源是否有限流设置,导致给管理系统的供电功率不足;可以调整外部电源,使其满足管理系统的用电要求;检查管理系统的线束是否有短路或是断路,对线束进行修改,使其工作正常;外部供电和线束都正常,则查看管理系统中给整个系统供电的 DCDC 是否有电压输出;如有异常可更换坏的 DCDC 模块。

2 、 BMS 不能与 ECU 通信

可能原因

BMU (主控模块)未工作、 CAN 信号线断线

故障排除

检查 BMU 的电源 12V/24V 是否正常;检查 CAN 信号传输线是否退针或插头未插;监听 CAN 端口数据,是否能够收到 BMS 或者 ECU 数据包。

3 、 BMS 与 ECU 通信不稳定

可能原因

外部 CAN 总线匹配不良、总线分支过长

故障排除

检测总线匹配电阻是否正确;匹配位置是否正确,分支是否过长。

4 、 BMS 内部通信不稳定

可能原因

通信线插头松动、 CAN 走线不规范、 BSU 地址有重复。
故障排除

检测接线是否松动;检测总线匹配电阻是否正确,匹配位置是否正确,分支是否过长;检查 BSU 地址是否重复。

4 、绝缘检测报警

可能原因

电池或驱动器漏电。、绝缘模块检测线接错。

故障排除
使用 BDU 显示模块查看绝缘检测数据,查看电池母线电压,负母线对地电压是否正常;使用绝缘摇表分别测量母线和驱动器对地绝缘电阻。

5 、上电后主继电器不吸合

可能原因

负载检测线未接、预充继电器开路、预充电阻开路。
故障排除

使用 BDU 显示模块查看母线电压数据,查看电池母线电压,负载母线电压是否正常;检查预充过程中负载母线电压是否有上升。

6 、采集模块数据为 0

可能原因

采集模块采集线断开、采集模块损坏。

故障排除
重新拔插模块接线,在采集线接头处测量电池电压是否正常,在温度传感器线插头处测量阻值是否正常。

7 、电池电流数据错误

可能原因

霍尔信号线插头松动、霍尔传感器损坏、采集模块损坏。

故障排除
重新拔插电流霍尔传感器信号线;检查霍尔传感器电源是否正常,信号输出是否正常;更换采集模块。

8 、电池温差过大

可能原因

散热风扇插头松动,散热风扇故障。

故障排除
重新拔插风扇插头线;给风扇单独供电,检查风扇是否正常。

9 、电池温度过高或过低

可能原因

散热风扇插头松动,散热风扇故障,温度探头损坏。

故障排除
重新拔插风扇插头线;给风扇单独供电,检查风扇是否正常;检查电池实际温度是否过高或过低;测量温度探头内阻。

10 、继电器动作后系统报错

可能原因

继电器辅助触点断线,继电器触点粘连

故障排除
重新拔插线束;用万用表测量辅助触点通断状态是否正确。

11 、不能使用充电机充电

可能原因

充电机与 BMS 通信不正常

故障排除

更换一台充电机或 BMS ,以确认是 BMS 故障还是充电机故障;检查 BMS 充电端口的匹配电阻是否正常。

12 、车载仪表无 BMS 数据显示

可能原因

主控模块线束连接异常

故障排除

检查主控模块线束是否有连接完备,是否有汽车正常的低压工作电压,该模块是否工作正常

13 、部分电池箱的检测数据丢失

可能原因

整车部分接插件可能接触不良,或者BMS从控模块不能正常工作

故障排除

检查接插件接触情况,或更换 BMS 模块;。

14 、 SOC 异常

现象: SOC 在系统工作过程中变化幅度很大,或者在几个数值之间反复跳变;在系统充放电过程中, SOC 有较大偏差; SOC 一直显示固定数值不变。

可能原因

电流不校准;电流传感器型号与主机程序不匹配;电池长期未深度充放电;数据采集模块采集跳变,导致 SOC 进行自动校准;

SOC 校准的两个条件: 1 )达到过充保护; 2 )平均电压达到 xxV 以上。客户电池一致性较差,过充时,第二个条件无法达到。通过显示查看电池的剩余容量和总容量;电流传感器未正确连接;

故障排除:

在触摸屏配置页面里校准电流;改主机程序或者更换电流传感器;

对电池进行一次深度充放电;更换数据采集模块,对系统 SOC 进行手动校准,建议客户每周做一次深度充放电;修改主机程序,根据客户实际情况调整“平均电压达到 xxV 以 上 ” 这个条件中的 xxV 。设置正确的电池总容量和剩余容量的;正确连接电流传感器,使其工作正常;

15 、 BSU 电压采集不准

可能原因:电池组 PACK 后没有校准


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