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2023-09-18
纯电动汽车整车控制系统检测与维修
【摘要】：现在汽修工小李，需要查询资料，结合车间的新能源汽车情况，对高压电控的电池管理器BMS故障进行诊断与排除。学习目标知识目标：1.熟悉高压电控BMS的作用；2.熟悉高压电控的BMS各个低压接头的定义。技能目标：1.掌握从外部现象的观察、内部电路的连接，间接排除高压电控的BMS内部故障的方法；2.掌握高压电控的BMS各个端子的检查方法。这时，BMS就必须果断采取措施，以避免事故的发生。
任务描述
汽车维修工小李，按照车间主管交办的任务，需要参加店面培训。依据讲师讲授的课程内容，发现提到了“比亚迪e5车电池管理器BMS是外挂，具有一定的控制逻辑”的概念。他百思不得其解。此时，刚好客户进店反映：2016年比亚迪e5车，无法上OK电。现在汽修工小李，需要查询资料，结合车间的新能源汽车情况，对高压电控的电池管理器BMS故障进行诊断与排除。
学习目标
知识目标：
1.熟悉高压电控BMS的作用；
2.熟悉高压电控的BMS各个低压接头的定义。
技能目标：
1.掌握从外部现象的观察、内部电路的连接，间接排除高压电控的BMS内部故障的方法；
2.掌握高压电控的BMS各个端子的检查方法。
知识储备
（一）BMS[20]产生的历史背景[21]
BMS最早在混合动力车[22]上得到大量使用。混合动力车一直是很多汽车厂家热衷开发的新能源车型，原因是混合动力汽车有电机及发动机双动力，对驱动电机及动力电池的匹配没有太多的要求。新电池的储能作用和一致性大多是不错的，所以在车辆营运的初期，混合动力车的节能效能应当能表现出来。
但随着时间的推移，电池本身的性能差异及BMS的功效就显现出来了。如果BMS不作为，随着电池一致性越来越差，电池的实际效能会大幅下降，同时安全隐患会陡增。
（二）BMS电池管理系统功能介绍
（1）安全需要
高压电池的安全使用，是电池管理系统出现的最主要推动力。动力电池的工作都有一定的使用条件，例如充电电流限制、放电电流限制、工作温度限制、单体电压限制等，如图3.67所示。
图3.67 电池参数（单体电压、温度、电流）的工作区域
电池工作条件（单体电压、温度、电流）分为“合理区域”和“临界区域”，当电池工作条件越过“临界区域”时，事故概率就会大增。这时，BMS就必须果断采取措施，以避免事故的发生。
（2）延长电池的使用寿命
当电池工作状态位于“合理区域”时，电池寿命最长；进入“临界区域”，寿命会显著降低；越过了“临界区域”，有安全隐患。因此为了提高电池的使用寿命，应尽量让电池工作在“合理区域”。
（3）提高电池组的有效储能
“电池组”是N个电池串联在一起使用，通常称串在一起的电池为电池串。由于电池总是存在差异，储存的能量会有差异。而电池的过放和过充是电池的两种极度危险的状态。
放电时，当某个电池达到放电下限时，即使其他电池仍有能量，放电也不得不结束。反之充电时，当某个电池电压已经达到上限，即使其他电池尚未充足，充电也不得不中止。因而，放电受限于串中电压最低的电池，充电受限于电压最高的电池。可见，“有效储能”小于“理论储能”。
在没有BMS管理的情况下，电池间储能的差异化会越来越大，因而“有效储能”会越来越少。电池的价值就在于其“有效储能”。如果BMS能抑制电池“一致性”变差的趋势，就意味着“有效储能”更加接近“理论储能”，延长电池的放电时间。
（4）估算电池剩余能量
BMS通过测量获取电池的工作状态，并把这种状态显示出来。另外BMS为高压动力电池提供能量均衡功能[23]，提高电池的“有效储能”，进而延长放电时间。
（5）一致性补偿
当电池之间有差异时，应有一定措施进行补偿，保证电池组的表现能力更强，并有一定的手段来显示性能不良的电池位置，以便修理替换。
（6）电池组的热平衡管理
其功能是通过冷却等系统和热电阻加热装置，使电池温度处于正常工作温度范围内。
（三）BMS的功能性
下列BMS的功能是整体新能源汽车行业认可的：单体电压测量、温度测量、总电压测量、总电流测量、SOC计算、报警、热管理。
下列BMS的功能是本行业内有分歧的：单体电压测量精度、单体温度测量、绝缘测量、分级报警、保护控制、能量均衡。
下列BMS的功能是可选的：记录功能、远程通信。
（四）比亚迪e5车BMS介绍
分布式BMS控制器主要监测动力电池的电压数据，其外观如图3.68所示。
图3.68 比亚迪e5车的BMS外观图
这里主要阐述在放电状态、充电状态下的动力电池电压的变化，如表3.18所示。
表3.18 e5车的BMS电池管理系统功能（监测动力电池电压）
在监测动力电池电流数据方面，具体数据如表3.19所示。
表3.19 e5车的BMS电池管理系统功能（监测动力电池电流数据）
在监测动力电池温度数据方面，具体数据如表3.20所示。
表3.20 e5车的BMS电池管理系统功能（监测动力电池温度）
在监测动力电池碰撞、漏电方面，具体数据如表3.21所示。
表3.21 e5车的BMS电池管理系统功能（监测动力电池碰撞、漏电）[24]
（五）E5车的BMS的插头
e5车的BMS有三个，依次是BK45（A）、BK45（B）、KxK45，分别对应BMC01、BMC02、BMC03，该插头外观，如图3.69所示。
图3.69 e5车的BMS电池管理系统插头
BMC01插头的主要功能是：连接电源、充电指示灯、高压互锁、霍尔电流信号、充/放电接触器控制信号及漏电信号（主要控制高压配电箱内部接触器）。
BMC02插头的主要功能是：连接电源、漏电信号、高压互锁、交流/直流充电口信号、整车CAN、直流充电口CAN（主要采集交流、直流充电口信息）。
BMC03插头主要功能是：连接采集器CAN/电源+电池包内部接触器（主要采集动力电池BIC信息、控制动力电池内部接触器）。
任务实施
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2023-09-18
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