电池管理系统故障分析方法及常见故障案例分析
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(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM),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。
电池管理系统不但与电池密切联系,也与整车系统有着各种联系,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。本文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,供整车、电池、管理系统厂家相关人员参考。
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。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。
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,
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。
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。
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。
常见故障案例分析
1、系统供电后整个系统不工作
供电异常、线束短路或是断路、DCDC无电压输出。
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
BMU(主控模块)未工作、CAN信号线断线
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
外部CAN总线匹配不良、总线分支过长
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
通信线插头松动、CAN走线不规范、BSU地址有重复。
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。
5、绝缘检测报警
电池或驱动器漏电、绝缘模块检测线接错。
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。
6、上电后主继电器不吸合
负载检测线未接、预充继电器开路、预充电阻开路。
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。
7、采集模块数据为0
采集模块采集线断开、采集模块损坏。
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。
8、电池电流数据错误
霍尔信号线插头松动、霍尔传感器损坏、采集模块损坏。
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。
9、电池温差过大
散热风扇插头松动,散热风扇故障。
重新拔插风扇插头线;给风扇单独供电,检查风扇是否正常。
10、电池温度过高或过低
散热风扇插头松动,散热风扇故障,温度探头损坏。
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。
11、继电器动作后系统报错
继电器辅助触点断线,继电器触点粘连
重新拔插线束;用万用表测量辅助触点通断状态是否正确。
12、不能使用充电机充电
充电机与BMS通信不正常
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。
13、车载仪表无BMS数据显示
主控模块线束连接异常
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
14、部分电池箱的检测数据丢失
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
检查接插件接触情况,或更换BMS模块;。
15、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。
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;
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。
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今日搜狐热点24S BMU从板,分离式BMS,巨力科技
产品名称：
24S BMU从板
1.巨力科技24S分离式BMS系统介绍
1.1 产品概述
　　本公司产品电池管理系统适用于对在线测量监控锂电池特性数字化的数据，以达到电池最长时化健康地使用。本系统主要由：BCU（主控单元）、BMU（从控检测单元）、以及电流传感器三部分组成。本电池管理系统具有单体电压检测、总电压、总电流、温度、绝缘状态等检测功能；并可实时对电池组的运行状态根据电池的各种数据进行计算判断，以通过高速CAN总线向外传输各类报警信息，必要时以输出控制信号切断高压器件方式断开电池组的动力输出达到保护电池组的效果。另外，本系统还具有主被动均衡功能、多路CAN和RS485多种对外通讯方式实现与整车控制器、车载充电机、直流充电桩、仪表、GPRS等设备进行数据传输。
　　产品特点：BMS采用主从式结构，主控盒可以独立使用，从控盒使用24S的BMU一主多从架构使用。最多可扩展应用到300串的动力电池组。BMS对外通讯需求可根椐客户的具体需求进行开放设计。
　　本产品适用于：电动汽车（包括纯电动乘用车、混合动力乘用车、增程式乘用车、纯电动大巴车、增程式电动大巴车、插电式电动大巴车、物流车、低速车等）、特种电动车辆、特种电动机械（港口机械）、储能电站等 。
1.2系统拓扑图
注：BCU为主控盒，BMU为从控盒
2.系统安装及设置
2.1安装流程
2.2安装说明
2.2.1 从板线束安装
（注：图中红圈处主从连接的对接头注意电源与CAN线是否接反，且红、蓝2圈内均有一个风机接口，注意不能漏接）
从板采集线安装接线图
采集线安装完成必须用线束测试仪检查采集线有无接错
2.2.2 高压箱
BCU主控盒线束
高压箱接线原理
　　BCU与BMU连接已使用接插件方式对接，BMS与整车通讯航插同样使用接插件方式对接，只留下个别需要与电池箱内某些部件连接的线束，如下：
　　A.总电压采集线束：
　　外部总压负与内部总压负分别接在分流器的两端（按BCU主控盒安装接线图安装），外部总压、内部总压正安装在总正继电器两端（按BCU主控盒安装接线图安装）
　　B.继电器控制线束：
　　分别有总正继电器、充电继电器1、预充继电器、充电继电器2、加热继电器、风机继电器，请对应相应的继电器进行对接
　　C.电流检测线束：
　　电流采样线通常为两根（红色为采样正，黑色为采样负），分别固定在分流器的两端采样螺栓上，具体方向如图：
2.3系统检测(CAN电阻、通讯、继电器、接口定义)
2.3.1 系统检测流程
检测每一箱电压、温度是否显示正常
电脑上位机软件或显示屏
1.通过上位机监控数据时，应当先给该箱上电
2.检查每一节电芯电压是否正确，温度采集是否完整、正确
通过整车线束连接各个从控盒与主控盒
1.检查整车线束与各个从控盒、主控盒连接是否连接通、连接牢固。切记不能将CAN线与12V电源线对接！
2.连接完成后，需要给系统上电，请先确认线束有无连接电源。
系统上电，用上位机或显示屏监控
电脑上位机软件或显示屏
1.通过上位机或显示屏是否能读取到所有电池箱的单体电压、温度
2.检查读取单体的最高、最低电压及温度是否在设定范围内
3.检查总电压是否正常，SOC是否与电压基本吻合
4.检查总正对地，总负对地绝缘值。是否达到绝缘等级。是否与上位机或显示屏一致
电池系统总成充放电循环
电脑上位机软件或显示屏
充放电设备
1.放电时，观察电流是否发生变化，一段时间后SOC、总电压、单体电压是否减少且符合参数要求。
2.充电时，观察电流是否与充电机一致，充电过后电池组SOC、总电压、单体电压是否增加且符合参数要求。
电池系统总成装进车辆，通过整车仪表检查系统参数是否正常
电脑上位机软件或显示屏
1.检测高压电缆，电流采样线、绝缘检测线、分流器是否连接正确、牢固。
2.连接各个电池箱的整车线束（CAN线和24V电源）是否连接正常、牢固
3.车辆上ON档，系统上电，检测装车后电池箱的电压、温度、总电压、SOC、绝缘等是否正常，有无故障报警
车辆试运行
电脑上位机软件或显示屏
观察上强电过程中，电压、温度、SOC、总电压、总电流、绝缘等数据是否正常。通讯是否正常，有无故障报警
以上检测一切正常后，说明电池系统总成以及整车通讯均正常，可进行室外试车运行。
注意：系统检查是一项很重要、繁琐的工作，每个细节的疏忽都可能为后面的检测带来麻烦。在检测前，需对每一根线束的连接（对插）是否牢固，线束与BMS对插到位，连接是否正确（相同定义线束对接），线束有无破损等进行检查。只有在确保无误后方可上高压检测。搞研发 找元件
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【应用】5KVDC绝缘耐压的干簧管继电器助力BMS绝缘检测
电动汽车电气系统根据用途可以分为低电压系统和高电压系统。低电压系统一般是采用12V或者24V电源，作为汽车中的中央控制器，为雨刷供电。高压系统则作为汽车的动力电池，驱动电机等大功率电气设备提供电能，由动力蓄电池作为动力源。而BMS作为电池的管理单元，在系统的绝缘性能上有很高的要求，以保证系统的安全可靠性。主流进行绝缘检测的方法通过检测正负母线分别对地的阻抗来衡量绝缘的可靠性，阻抗越大，系统的绝缘性能越好。进行绝缘阻值的检测通常采用开关式变电桥式绝缘检测方法，相比其他的方法精度更高。人们通常采用photoMos继电器作为开关或者传统的机械式继电器作为开关，但这种方法是不足以满足BMS系统中对绝缘开关在耐压等级以及可靠性上的要求的。BMS绝缘检测对继电器的要求如下：1.控制电路和负载电路间高绝缘；2.触点间的高绝缘；3.能承载非常小的电流（漏电流检测）；4.高可靠性；5.长寿命；6.小尺寸；7.爬电距离；8.汽车标准。基于以上要求，Standex-meder推出的干簧管继电器就能够很好的适用与BMS中的绝缘检测开关。Standex-meder的干簧管继电器通过AEC-Q200和UL认证，5KVDC的绝缘耐压，满足7~21mm爬电距离的要求，符合IEC标准，100W额定功率，1000VDC开关电压，并且没有内部焊接点更容易耐高温，工作温度达-40℃~105℃，满足BMS绝缘检测对继电器的要求。&图1：干簧管继电器图2为干簧管继电器的绝缘工作运用图，通过干簧开关隔离高压电池电路和低压测量电路，当继电器触点断开时，高击穿电压提供完美隔离，当继电器触点闭合时，极低的导通电阻不会影响测量精度；实际可选择2个干簧管继电器分别测量电池的正、负母线，也可选用1个选用继电器+2个photoMos继电器。绝缘检测为BMS系统保驾护航，干簧管继电器作为绝缘检测的关键开关器件起着重要作用。具体的选型可联系世强。&图2：干簧管继电器运用图世强元件电商版权所有，转载请注明来源及链接。
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