新能源故障诊断--动力电池系统故障诊断

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4)动力蓄电池通过预充继电器和预充电阻对车辆负载端的 电容充电,BMS检测到预充电压达到95%以上的动力蓄电池 总电压时,闭合总正接触器;
5)总正接触器闭合约10ms后,断开预充继电器;
6)此时VCU通过原车CAN线点亮仪表上ready灯,完成上 电过程。
1 低压电池故障的诊断与排除
低压辅助蓄电池一般是由铅酸蓄电池或锂离子电池构成, 其本身的电量大约在40~60A·h。 (1)故障现象
电气绝缘检测原理:
电气绝缘监测原理 1
电气绝缘监测原理 2 电气绝缘监测原理 3
北汽EV200 动力蓄电池绝缘监测,检测回路原理:
EV200动力电池绝缘监测回路
动力蓄电池系统的绝缘值分为两个:正极与外壳的绝缘值、 负极与外壳的绝缘值。
测量方法为:在接触器断开条件下,采用绝缘电阻表测量正 极对地缘阻值及负极对地绝缘阻值。
2.电池模组的正负电极联接元件与方式
动力蓄电池内部的电芯之间、蓄电池模组之间连接要求 连接极柱的接触电阻小、稳固,能防止振动产生松动。一般 采用焊接和机械锁紧连接的方式组合电池组。
动力蓄电池正负极与蓄电池组、蓄电池模块之间的连接 时一般采用机械紧固的方式连接,以方便维修。
因为电芯之间、蓄电池模组之间的连接要求较高,接触 电阻要小,所以机械紧固连接螺栓或螺帽时必须按照规定上 紧力矩,防止连接螺栓松开,造成接触电阻增大,产生动力 蓄电池断电、烧毁导电连接片,甚至产生起火燃烧的事故。
3. 电池模组在箱体上的连接固定方式
几个单体电芯并联后,其正极极耳激光焊接在一起,负 极极耳激光焊接在一起后,外部加上封框、保护板、电极螺 栓,即组成一个电池模块。
电池模块
几个单体电池或电池模块串联在一起,并由激光 焊在一起就构成了电池模组。
电池模组
多个电池模组串联,在加上分别均匀的多个电池信息 采集器(BIC),1个电池正极接触器、1个负极接触器、 采样线束、电池模组连接片、链接电缆、动力连接片、电 池组固定压条,密封条等即构成动力电池包。
2 电池包内部PACK技术识别
动力电池模组是由几颗到数百颗电池芯经由并联及串联 所组成的多个PACK,再加上电池管理系统和热管理系统就 组成一个较完整的锂电池包系统。
动力电池的电能储存最小单元是电芯,根据电动汽车的 电能管理要求,多个电芯进行并联或串联简单组合成电池模 块,多个电池模块串联成电池模组,多个电池模组串联成电 池包,电池包组成动力电池。
整车预充控制如下: 1)BMS控制预充接触器闭合或断开。 2)上电模式初期用高压、小电流给各控制器电容充电。 3)电容两端电压接近电池总电压时(差值小于5V),认 为预充结束,闭合总正极继电器。 4)充电模式初期,给各单体电芯进行预充电,确定单体 电芯无短路后闭合总正极继电器。
3.母线绝缘监测
纯电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ汽车高压系统部件框图
动力蓄电池高压电源的输出/输入由其内部总正、 总负二个母线接触器控制;
BMS控制正极接触器的闭合或断开; VCU控制负极接触器的开闭。
2.预充电接触器与预充电电阻 预充电路主要由预充继电器和预充电阻组成 。
预充控制原理图 P:总正接触器 N:总负接触器 Pre:预充接触器 R:预充电阻 A:电机控制器 B:车载充电机 C:空调压缩机 D:DC-DC
检查时目测动力电池高、低压插接件外观有没有被泥 沙或污物覆盖,若有应给予清理,用气枪吹净灰尘。另外是 否有变形、松脱、过热、损坏的情况。要求部件完好、清洁, 与车身链接牢固、锁止可靠;线束无死弯、无破损、固定完 好、连接正常。
拔下接插件,检查两端针脚有无锈蚀、退针、弯曲、 烧蚀等异常,检查接插件内侧的橡胶密封胶垫是否完好,检 查插件中间位置是否有水迹,检查结果需要详细记录。如检 查无异常,在接插件内表面喷涂WD40,以保护插件顺利装 复,保护接触良好,防止水汽进入接插件内部。
动力电池总成通过两个插件与外界连接。 注意:为保证作业时人身安全, 务必先解锁低压插 件, 再解锁高压插件。
EV200高压母线插件 1脚:电源负极 2脚:电源正极 中间互锁端子
北汽 EV200 接插件 解锁方 法:
比亚迪e5 动力电池高压端接口与北汽略有不同,拆装高 压接口时,注意锁止机构锁片的字母提示,当锁片处于 OPEN位置才可拆装。
1)车钥匙置于OFF档位,低压辅助蓄电池12V常电对各 个控制器维持供电;
2)车钥匙置于ON档,低压辅助蓄电池12V电压的15号 线对整车控制器VCU、电机控制器MCU,动力蓄电池控 制器BMS,DC/DC变换器、空调控制器等供电,各个控 制器唤醒、初始化、自检,没有故障分别上报VCU;
3)VCU闭合动力蓄电池负极接触器,动力蓄电池管理系统 (BMS)对高压回路绝缘监测,对各个电芯电压、最高电压、 最低电压、温度进行监测并计算,对动力蓄电池SOC值计算, 符合上电条件后闭合预充继电器;
也有采用霍尔电流传感器监测电流。
电流传感器
5.电池单体电压检测方式与线束
为了对动力电池进行监测和管理,需要获得内部所有电 池单体电压, 所以 BMS 对每一块电池单体正负两端各安 装一根监测电压的导线。
电压采集线路
电芯电压采集导线直接连接到BMS 电芯电压采集模块, BMS内部经过高压隔离和数模转换,把电芯电压转换成数字 数据,BMS芯片对每一块电芯的实时电压进行监控,作出 SOC的计算,并作出电芯电压是否正常的判断,如电芯电压 偏差过大作出报警。
在进行电池组结构布置和 散热设计时,要尽量保证电 池组散热的均匀性。
动力电池风冷系统
1.6 电池管理系统结构原理
1.高压回路绝缘管理
绝缘性能检测是保障用电安全的重要措施,绝 缘监测电路通过绝缘监测电阻组成的电桥通过BMS 时刻监测高压电路的绝缘状况,如果绝缘阻值下降, BMS切断总正和总负接触器,防止产生漏电意外, 同时通过仪表报警。
换器和充电电路组成。
低压辅助蓄电池电路
1)电动汽车低压辅助蓄电池一般采用动力电池,不是起动电 池,若低压辅助蓄电池具有良好的充放电功能就可判断其性 能是良好的。
2)判断DC/DC 变换器性能好坏比较方便, 在起动电动汽车 时, 维修人员测量一下低压辅助蓄电池两端的直流电压,正 常值在13.8~14.5V之间。 (3)故障排除
判定标准:正极对地缘阻值及负极对地绝缘阻值均大于等于 40MΩ为合格,小于40MΩ为不合格。
绝缘检测
4.母线电流传感器
“电流传感器”用来监测母线充、放电电流的大小,类型 为无感分流器,在电阻的两端形成毫伏级的电压信号,作 为监测总电流,以北汽EV200为例,其电流传感器型号 300A75mv。
无感分流器
BMS采集电芯电压电路
1.4 电池温度检测方式与线束
对动力电池内部温度的监测一般采用热敏电阻制成的温度 传感器来采集温度,一般处于发热量较大、 散热慢、 温度较 高的位置,比如在电池单体集中的位置中间。
温度传感器的电路直接与BMS连接,温度数据进行模数转 换后进入BMS 芯片, 监测到温度过高 (超过55℃ ) 时会切断 动力蓄电池的电力输出,并通过仪表报警, 此时无法对动力 电池进行充放电的操作, 直至温度正常。 监测到温度过低时 会切断动力电池的电力输出,并启动加热电路, 为电池单体 加热至5℃以上,才可以进行充放电,并关闭加热电路。
1 动力电池包结构识别与检查
1 电池组外观检查
电池组外观检查主要包括车底外观检查、标识检查和 接插件检查。
1.车底外观检查
1)将车辆举升目测动力电池底部,电池底板应平整无凹陷、 划伤、锈蚀、损坏;电池箱体表面不得有划痕、尖角、毛 刺、焊缝及残余油迹等外观缺陷,焊接处必须打磨圆滑。
2)目测密封条及进排气孔,进行电池箱体的密封检查。
动力蓄电池一般有以下故障: ① 动力蓄电池外部防护出现渗水,绝缘电阻降低; ② 内部电芯电压偏差过大; ③ 内部总正、总负接触器、预充电继电器和预充电电阻 损坏; ④ 内部高压连接端子接触不良,接触电阻大,内部温度 升高;
3 电动汽车无法上电故障的 诊断与排除
电动汽车的上电过程是个自我诊断的过程,VCU诊断 车辆无影响行车安全的故障后,满足上电条件,点亮 ready灯,完成上电过程。
低压辅助蓄电池的故障主要是低压辅助蓄电池电压偏低 (甚至电压是0V)的故障,故障症状有以下几种: 1)电动汽车起动时无法点亮READY灯,无法正常起动; 2)电动汽车行驶途中仪表显示低压辅助蓄电池故障灯点亮, 继续驾驶汽车仪表灯慢慢变暗,最终行驶途中汽车失去动力。
(2)故障分析 低压辅助蓄电池电路主要是由低压辅助蓄电池、DC/DC变
热丝,外部采用毡毯包裹,既保证电热丝的绝缘,也保护电 热丝不被压断或损坏。 2.加热继电控制
动力电池内部加热继电器在充电前检测箱体内部温度, 保障电池单体的温度范围在0~55℃之间 (慢充) 或5~55℃ 之 间 (快充), 才可以充电。
加热继电器与熔丝
3.风冷系统
电池箱内不同电池模块 之间的温度差异,会加剧电 池内阻和容量的不一致性, 如果长时间积累,会造成部 分电池过充电或者过放电, 造成安全隐患。
新能源汽车故障诊断技术
——冷却系统
——动力电池系统 故障诊断
主讲人:
课时
动力电池系统故障诊断
•1 动力电池包结构识别与检查 •2 动力电池故障警告灯点亮的诊断与排除 • 3 电动汽车无法上电故障的诊断与排除 • 4 电动汽车续驶里程短故障的诊断与排除 • 实训项目
学习目标
• 掌握纯电动汽车动力电池功能及内部PACK技术。 • 掌握纯电动汽车动力电池管理及控制策略。 • 了解纯电动汽车动力电池包结构识别与检查。 • 掌握动力电池高圧回路检测与控制元件结构及原理。 • 掌握动力电池预充控制、 绝缘检测原理及方法。 • 掌握动力电池常见故障现象、 原因及排除方法。
1.5 电池加热方式
动力蓄电池加热一般采用电热丝通电的方式对电芯 加热。
充电时闭合加热继电器,接通加热电热丝,用车载 充电机或快充桩过来的电流进行加热,加热至5℃以上, BMS接通总正总负高压电路,对电芯进行充电。
充电时电芯能产生热量,此时切断加热继电器也能 保持正常的温度。
1.加热垫 在动力电池底部铺设有加热垫,其内部的发热材料是加
一个较完整的锂电池包系统包括电芯技术、成组 (pack)技术和电池管理(BMS)技术三个主要内容。
1.电芯的并联与串联成组识别
爱思开(SK)电池,是北汽EV200主要采用动力电池 之一,其型号为C33DB,电池包容量30.4KWh,重291Kg, 总体积240L。
SK动力电池
普莱德动力电池也是北汽EV200主要采用动力电池之一。
备注
车辆动力系统故障时, 故障灯点亮
动力蓄电池电量不足(需要及 时充电,不代表有故障)
动力蓄电池切断
需要及时充电,不代 表有故障
动力蓄电池故障
动力蓄电池绝缘电阻低
动力蓄电池过热
(3)故障排除 根据故障灯含义,得知上述故障属于动力蓄电池内部
故障,通过诊断仪进入动力蓄电池系统,读取故障码, 根据故障码按照维修手册和电路图进行故障排除。
2.高压母线继电器控制
动力电池高压系统工作原理图
2 动力电池故障报警灯点亮故 障的诊断与排除
(1)故障现象 仪表中间红色的故障灯点亮,同时车辆无法行驶。
仪表显示动力蓄电池故障灯
(2)故障分析
发生动力电池故障时, 可通过常见故障警告灯代表的含义
来初步分析判断故障点。
故障灯
含义 车辆动力系统故障
动力电池包内部结构
动力电池箱体是动力电池的承载件,是支撑、固定、包 围电池系统的组件,包含上盖和下托盘,还有辅助元器件, 如过渡件、护板、螺栓等,电池包内部部件即通过多个压条 固定在箱体内,并很好的密封。
1.3高圧回路检测与控制元件
高压回路主要控制部件在动力电池控制器里。
电池控制器结构组成
1.母线继电器(正负母线)
3)检查动力电池组固定在车身上的螺栓是否完整无损伤,拧 紧力矩是否达到规定值。
2. 标识检查
动力电池箱体上一般有安全警告标识和电池参数说明标 签两个 。
检查时要注意电池标识完好无脱落现象,且信息注意完 整、清晰。
3. 接插件检查
动力电池通过两个插件与外界连接。
高压插件是动力电池的总正、总负端子;低压插件是动 力电池的电池管理系统(BMS)与车身控制系统(VMS) 连接的控制电路端子。
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