課題電池管理系統(tǒng)(三)

課時4課時(180min)

知識技能目標(biāo)：

(1)掌握BMS故障診斷及檢修方法

(2)熟悉BMS故障自診斷的控制策略及檢測方法

能檢修電源故障

教學(xué)目標(biāo)(3)BMS

素質(zhì)目標(biāo)：

(1)具有安全、規(guī)范操作的意識及綜合職業(yè)能力

(2)具有自主學(xué)習(xí)的意識，以及分析問題、解決問題的能力

教學(xué)重點：掌握BMS故障診斷及檢修方法；熟悉BMS故障自診斷的控制策略及檢測方法

教學(xué)重難點

教學(xué)難點：檢修BNIS電源故障

教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法

敕學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材

教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟

【教師】布置課前任務(wù).和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單一檢修BMS故障“，并根

據(jù)任務(wù)工單進行組內(nèi)分工，同時提醒同學(xué)通過APP或其他學(xué)習(xí)軟件，收集BMS電源故障的相關(guān)

課前任務(wù)資料，并進行了解

【學(xué)生】提前上網(wǎng)觀看相關(guān)姿料，熟悉教材

【教師】使用APP進行簽到

考勤

【學(xué)生】按照老師要求簽到

【教師】講述“帝豪EV450的BMS故障”案例，并提出問題

互動導(dǎo)入請簡要說明判斷二述故障的依據(jù)。

【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答

【教師】通過大家的發(fā)言，引入新的知識點，講解BMS故障診斷、檢修方法；BMS故障自診斷的控制策略

及檢測方法

BMS故障診斷具有兩方面的含義：BMS對自身運行狀態(tài)進行檢測(即BMS故障自診斷)；當(dāng)BMS檢測到

傳授新知故障時系統(tǒng)將進入故障模式并上報故障碼.

BMS在任何工況下檢測到故障，均進入故障模式，同時上報故障狀態(tài)和相關(guān)故障碼。BMS判斷故障等級并

進行相應(yīng)處理，這是對車輛和駕乘人員的保護。

故障診斷則是車輛出現(xiàn)故障現(xiàn)象后，維修人員根據(jù)廊的故障現(xiàn)瓢寸車輛進行檢查、測試，進而根據(jù)結(jié)果分

析故障點及成因，為后期排除故障提供次策與支持。

3.3.1BMS故障自診斷

1.BMS故障自診斷的控制策略

1)預(yù)先危險性分析

【教師】通過多媒體展示“動力蓄電池系統(tǒng)PHA的主要內(nèi)容”表格，并進行講解

在制訂BMS故障自診斷的檢測方案之前,應(yīng)先分析BMS故障自診斷所需要檢測的故障類型。因此，需要

對動力蓄電池系統(tǒng)進行預(yù)先危瞼性分析(preliminar>'hazardanalysis,PHA),其目的在于識別危險源、評價危瞼

程度、提出應(yīng)對措施。

2)故障處理策略

根據(jù)動力蓄電池系統(tǒng)每個部件的故障對系統(tǒng)影響的大小，可以將動力蓄電池系統(tǒng)故障的嚴(yán)重等級分為無故

障、一級故障、二級故障、三級故障4個級別。以某車型為例，當(dāng)某個故障發(fā)生時，BMU會根據(jù)該故障對應(yīng)的

等級采取相應(yīng)的故障處理措施。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重故障時,BMU會及時關(guān)斷高壓接觸器，以確保新能源;氣車電池及管

理系統(tǒng)檢修整車高壓系統(tǒng)的安全。

(1)無故障狀態(tài)，即車輛正常運行狀態(tài)，表示動力蓄電池系統(tǒng)無故障發(fā)生。

(2)一級故障為警告故障，表示動力蓄電池系統(tǒng)存在輕微故障，不影響車輛的正常運行，僅進行故障提示。

(3)二級故障為限功率故障，車輛將采取限功率運行、限轉(zhuǎn)矩運行、跛行運行等處理方式,限功率運行方

式有兩種：一種為以充放電功率為限制條件的直接限功率；另一種為以驅(qū)動電機輸出轉(zhuǎn)矩或回饋轉(zhuǎn)矩為限制條

件的間接限功率.當(dāng)車輛觸發(fā)深度限功率后，車輛會進入裝行運行狀態(tài)，以保證駕乘人員及車輛的安全.當(dāng)限功

率故障恢復(fù)后,VCU會逐漸恢復(fù)動力蓄電池系統(tǒng)的輸出功率，直至車輛達(dá)到全功率運行狀態(tài)。

(4)三級故障為最高等級的故障，一般為車輛碰撞信號、正負(fù)極高壓絕緣均發(fā)生嚴(yán)重到危及駕乘人員及車

輛安全的故障。對于三級故障，處理策略為停止車輛運行或斷開高壓電路。如果車輛在行駛過程中出現(xiàn)三級故

障，處理策略一般又可分為直接處理和限功率后處理兩種。

2.BMS故障自診斷的檢測方法

BMS故障自診斷的檢測方法一般包括物理化學(xué)檢測法、信號處理檢測法、基于模型檢測法等。

(1)物理化學(xué)檢測法：通過觀察，檢測目標(biāo)運行過程中的物理、化學(xué)狀態(tài)所進行的故障自診斷，如分析電

壓、電流、溫度、揮發(fā)氣體的變化，并與默認(rèn)閾值進行比較，從而進行故障自診斷.

(2)信號處理檢測法：通過檢測目標(biāo)運行過程中的信號狀念所進行的故障自診斷，如分析信號時域、頻域

的變化，信號內(nèi)容和時序與閾值之間的差異，從而進行故障自診斷.

(3)基于模型檢測法：根據(jù)模型進行計算求解，以評估故障狀態(tài)的故障自診斷。該方法適用于不易檢測的

狀態(tài)(如SOC、SOH等)、較為復(fù)雜的狀態(tài)(如SOS)。

3.與BMS故障自診斷有關(guān)的故障指示燈

1)動力系統(tǒng)故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“動力系統(tǒng)故障指示燈”圖片，并進行講解

動力系統(tǒng)故障指示燈是新能源汽車上最常見的與動力蓄電池系統(tǒng)有關(guān)的故障指示燈。而在一些帶有液晶屏

組合儀表的新能源汽車上,通常會顯示"請檢查動力系統(tǒng)！”等內(nèi)容。當(dāng)車輛報動力系統(tǒng)故障時，大部分情況下

車輛可以行駛，但有時也會因掛不上D擋等而無法行駛。導(dǎo)致動力系統(tǒng)故障指示燈點亮的原因主要有動力蓄電

池總成中電;也單體故障、MCU故障、驅(qū)動電機故障等，檢修時需要進一步確定故障部位，可使用與車輛配套的

故障診斷儀來讀取故障碼和數(shù)據(jù)流，確定故障原因。

2)電量不足故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“電量不足故障指示燈”圖片，井進行講解

電量不足故障指示燈用于提醒駕駛員動力蓄電池的電量三不足，應(yīng)及時充電。而在一些帶有液晶屏組合儀

表的新能源汽車上，通常會在液晶屏顯示"請及時充電！"等內(nèi)容。

3)動力蓄電池斷路故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“動力蓄電池斷路故障指示燈”圖片，并進行講解

當(dāng)動力蓄電池斷路故障指示燈點亮?xí)r，通常車輛已經(jīng)不能上高壓電了，因此車輛也無法行駛。該故障指示燈

點亮的原因一般為高壓接觸器觸點斷開、高壓系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障等.例如，當(dāng)動力蓄電池總成內(nèi)的熔斷器熔斷、

MCU發(fā)生嚴(yán)重故障時，動力蓄電池斷路故障指示燈將會點亮.

4）動力蓄電池內(nèi)部故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“動力蓄電池內(nèi)部故障指示燈”圖片，并進行講解

動力蓄電池內(nèi)部故障指示燈點亮，說明故障部位在動力蓄電池總成內(nèi)部。此時，大多情況下會出現(xiàn)下高壓

電、車輛無法行駛等現(xiàn)象；少數(shù)情況下，車輛可以緩慢行3史，但不能加速。動力蓄電池內(nèi)部故障指示燈點亮的原

因一般為電;也單體故障、動力蓄電池總成內(nèi)部線路接觸不良等.

5）絕緣故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“絕緣故障指示燈”圖片，并進行講解

絕緣故障指示燈的中間有個閃電符號，表示動力蓄電池內(nèi)部高壓部分存在漏電。對于這種情況，一般新能源

汽車的組合儀表上不會有任何文字提示，而有些品牌的新能源汽車會在組合儀表上顯示一個故障碼。當(dāng)絕緣故

障指示燈點亮?xí)r，車輛無法行駛，并自動下高壓電，因此不必過于擔(dān)心會發(fā)生高壓觸電。

6）動力蓄電池過熱故障指示燈

【教師】通過多媒體展示“動力蓄電池過熱故障指示燈”圖片，井進行講解

如果動力蓄電池過熱故障指示燈點亮，則說明動力蓄電池溫度過高，此時應(yīng)減速停車，使動力蓄電池溫度下

降。

3.3.2BMS故障診斷及檢修

1.BMS故障類型

【教師】通過多媒體展示“電池單體故障現(xiàn)象及處理方法”和”部分系統(tǒng)故障現(xiàn)象及處理方法”表格，并進

行講解

動力蓄電池系統(tǒng)故障包括電池單體故障和系統(tǒng)故障兩大類。系統(tǒng)故障主要包括BMS故障、線路或連接件故

障等。

2.故障診斷策略

通過故障碼和數(shù)據(jù)流進行故障診斷是最有效的故障診斷方法，它能快速縮小故障診斷的范圍，減小故障診

斷的工作量。

1）故障碼的讀取和解讀

【教師】通過多媒體展示“某車型動力蓄電池系統(tǒng)部分故障碼的含義及檢修方法”表格，并迸行講解

2）數(shù)據(jù)流的讀取和解讀

【教師】通過多媒體展示“某車型動力蓄電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)流信息及說明”表格，并進行講解

3）無故障礙時的故障診斷

如果動力蓄電池系統(tǒng)沒有輸出故障碼，則需要維修人員結(jié)合故障現(xiàn)象，分析系統(tǒng)電路圖，列舉可能存在的故

障部位，并按照正確的流程，通過專用工具進行正確檢測，逐一排查，直至最終確定故障部位并排除故障。

3.BMS故障檢修

在新能源汽車中，常見的BMS故障有CAN總線通信故障、電壓異常故障、溫度異常故障、絕緣故障、內(nèi)

外總電壓檢測故障、預(yù)充電故障、無法為動力蓄電池充電故障等。

1）CAN總線通信故障

導(dǎo)致CAN總線通信故障的原因主要有CAN總線故障、電源線脫落、端子退針等。對于CAN總線故障，可

以用數(shù)字萬用表測量CAN總線的電壓或電阻，也可以用示波器進行檢測，然后進行相應(yīng)的維修。對于電源線脫

落、端子退針，應(yīng)通過對線束及其連接器的檢查，找出故障部位并進行修復(fù)或更換。

2）電壓異常故障

如果動力蓄電池系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常故障，維修人員應(yīng)著重從以下方面進行故障診斷與檢修。

(1)單體欠電壓。使用數(shù)字萬用表測量電;也單體的實際電壓，并將該電壓和監(jiān)控電壓進行比較，如果兩者

存在較大的偏差，則可以確定是電池單體故障，可考慮更換新的電池單體。

(2)采集線束與端子接觸不良。一旦采集線束固定螺栓出現(xiàn)松動，或者采集線束與端口不能很好地連接，

就會嚴(yán)重影響單體電壓采集的準(zhǔn)確性。此時，應(yīng)對采集線束與端子的連接情況進行檢直,如果存在故障，則應(yīng)對

采集線束進行更換或加固，確保其與端子接觸良好。

(3)采集線束上的熔斷器發(fā)生故障。對采集線束上的熔斷器進行測量，得出準(zhǔn)確的電阻測量值，該測量值

一旦超出規(guī)定范圍，就可以判定是熔斷器故障,此時應(yīng)及時更換熔斷器。

(4)BMS從板故障.若要判斷某BMS從板是否存在故障，則需要對相應(yīng)的單體電壓進行測量，比較實測

電壓和采集電壓，如果出現(xiàn)不一致的狀況，而采集線路連接正常且其他BMS從板的實測電壓和采集電壓均一

致，則可據(jù)此判斷是該BMS從板出現(xiàn)故障，此時應(yīng)對該BMS從板進行更換.

3)溫度異常故障

當(dāng)BMS檢;則到溫度異常故障時,應(yīng)從以下方面進行故障診斷與檢修。

(I)溫度傳感器故障。如果是單個的溫度數(shù)據(jù)缺失，恥需要重點檢查相關(guān)線束及其連接器的連接狀況；如

果連接正常，則極有可能是溫度傳感器出現(xiàn)故障，此時應(yīng)及E寸對其進行更換。

(2)溫度傳感器連接異常。全面、認(rèn)真地檢查相關(guān)線束及其連接器的連接狀況，如果發(fā)現(xiàn)連接松動或有導(dǎo)

線脫落，則應(yīng)及時采取補救措施，將松動部位進行加固、更換導(dǎo)線或?qū)?dǎo)線重新連接。

(3)BMS硬件故障,如果發(fā)現(xiàn)BMS不能準(zhǔn)確采集溫度數(shù)據(jù)，應(yīng)先確認(rèn)從采集線束、線束連接器到溫度傳

感器的連接正常，此時可通過更換相應(yīng)的BMS從板來判斷是否為BMS從板故障。

4)絕緣故障

高壓負(fù)載漏電、高壓殘束及其連接器破損后與車體短接等，都會導(dǎo)致絕緣故障。此外，電壓采集線束破損后

與電;也箱箱體短接、電池箱進水或動力蓄電池漏液等,也會導(dǎo)致絕緣故障。

對于不同情況的絕緣故障，具體的診斷方法如下。

(1)對于高壓負(fù)載漏電的情況，一旦出現(xiàn)就需要及時配fDC/DC、PCU、OBC、新能源汽車空調(diào)等高壓設(shè)

備，直至找到故障原因,排除故障，并應(yīng)及時對發(fā)生故障的部件進行維修或更換。

(2)對于高壓線束及其連接器破損后與車體短接的情況，需要利用兆歐表對絕緣電阻進行測星，依照測量

結(jié)果確定故障部位，并應(yīng)及時對發(fā)生故障的部件進行維修或更換。

(3)對于電壓采集線束破損后與電池箱箱體短接的情況，一旦出現(xiàn)就需要對破損部位進行準(zhǔn)確定位，并應(yīng)

及時對發(fā)生故障的部件說誕修或更換.

(4)對于電池箱進水或動力蓄電池漏液的情況，一旦出現(xiàn)就需要對電池箱內(nèi)部進行徹底清理，并進行干燥

處理，一旦電池單體或電池模組不能正常使用，就應(yīng)及時進行更換.

5)內(nèi)外總電壓檢測故障

內(nèi)外總電壓的檢測故障一般是由總電壓采集線束兩端的端子連接不牢靠、高壓線束連接異常等所致，具體

的診斷方法如下。

(I)對于總電壓采集線束兩端的端子連接不牢靠的情況，需要用數(shù)字萬用表測量檢測點總電壓，并將實測

值與監(jiān)控總電壓進行對匕匕如果偏差較大，則可能是線路連接存在問題，此時曲寸線路進行檢查，并對連接不牢

靠的地方進行加固，對破損的地方進行維修或更換。

(2)對于高壓線束連接異常的情況，需要用數(shù)字萬用表檢測動力蓄電池總電壓，然后與監(jiān)控總電壓進行對

比。如果偏差較大，則應(yīng)對開關(guān)、緊固螺栓、線束連接器等部位進行重點排查，找出故障部位，并應(yīng)及時對發(fā)生

故障的部件進行維修或更換。

6)預(yù)充電故障

預(yù)充電故障包括外部高壓部件故障、BMS主板故障、預(yù)充熔斷器或預(yù)充電阻故障等，對于不同的故障，其

診斷方法也不同，具體如下。

(I)外部高壓部件故障。BMS在發(fā)生預(yù)充電故障時會斷開主接觸器，此時應(yīng)對高壓控制盒、PCU及相關(guān)線

路分段進行檢查，最終確定故障原因，并排除故障。

(2)BMS主板故障.在實際檢測中，要檢查預(yù)充接觸器的實際電壓,如果達(dá)不到12V的標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)

先更換新的BMS主板，再進行預(yù)充電嘗試；如果充電成功，則可判定為BMS主板故障。

(3)預(yù)充熔斷器或預(yù)充電阻故障。如果經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)預(yù)充熔斷器或預(yù)充電阻出現(xiàn)了異常情況，則需要及

時加以更換。

7)無法為動力蓄電池充電故障

當(dāng)無法對動力蓄電池充電時，應(yīng)從以下方面進行故障診斷與檢修.

(1)OBC和BMS主板通信異常。利用專用工具對V-CAN工作數(shù)據(jù)進行實際檢測，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，

則應(yīng)全面、認(rèn)真地檢食CAN總線通信線路。在檢查過程中，如果發(fā)現(xiàn)線束連接器接觸不良或線路破損，則應(yīng)及

時對其進行維修或更換。

(2)OBC或BMS主板故障。針對這種情況，需要對OBC或BMS主板進行更換,并且嘗試加載電壓，如

果充電正常，則可判定是原OBC或BMS主板存在故障。

(3)當(dāng)BMS檢測到故障時，會自動終止充電。此時，應(yīng)通過監(jiān)控數(shù)據(jù)綜合判斷故障原因，并排除故障。

(4)充電熔斷器故障。用數(shù)字萬用表對充電熔斷器進行檢測，判斷其是否熔斷。如果充電熔斷器發(fā)生熔斷，

則應(yīng)檢查相關(guān)線路，排除相關(guān)線路故障后更換新的充電熔斷器，然后嘗試充電。

【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶

【教師】掃碼播放“檢修BMS故障”視頻，然后帶領(lǐng)學(xué)生到實操間進行實踐操作

1.準(zhǔn)備工作

(1)實訓(xùn)場所：理實一體化實訓(xùn)室。

(2)工具及設(shè)備：故障診斷儀、數(shù)字萬用表、拆裝專用工具、防護用具等。

(3)臺架，車輛：帝豪EV450.

(4)輔助資料：車輛維修手冊、教材等.

2.操作步驟

【教師】通過多媒體展示圖片，并進行講解

1)讀取故障碼

連接故障診斷儀，讀取故障碼。

實踐應(yīng)用2)故障診斷與檢修

(1)杳閱車輛維修手冊，找出BMS模塊電路圖。

(2)用故障診斷儀訪問BMS.

①讀取BMS的故障碼和數(shù)據(jù)流。連接故障診斷儀與OBD診斷接口，通過使用故障診斷儀與BMS進行通

信，查找故障碼，然后清除故瘴碼,再次讀取故障碼，確定該故障碼是否重現(xiàn).

②如果故障碼消失，則可判斷為偶發(fā)性故障；如果故障碼重現(xiàn)，則應(yīng)先記錄故障碼，然后讀取BMS的數(shù)

據(jù)流，并根描輸出的故障碼和數(shù)據(jù)流信息檢修電路。

(3)檢查低壓輔助電池。

①測量低壓輔助電池電壓。電壓標(biāo)準(zhǔn)值為11~14V。

②確認(rèn)電壓是否符合標(biāo)準(zhǔn)。如果電壓不符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)為低壓輔助電池充電或檢查DC/DC及相關(guān)線路；

如果電壓符合標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)進行下一步檢查。

(4)檢直熔斷器EF01和IF18是否熔斷。

(5)檢查熔斷器EFDI和IF18對應(yīng)線路是否有短路故障。如果存在短路故障，則應(yīng)維修線路。確認(rèn)不存在

短路故障后，應(yīng)更換同規(guī)格的熔斷器。

(6)更換后,確認(rèn)BMS是否正常工作。如果是，則故障排除；否則，應(yīng)進行下一步檢直。

(7)檢查線束連接器(端子電壓)。

①將啟動開關(guān)置于OFF擋。

②斷開線束連接器CA69。

本課作業(yè)布置二維碼

③將啟動開關(guān)置于O