彭锦振

摘 要：本文详述了2016款比亚迪e5因动力电池出现故障引起汽车在行驶过程中SOC从30%突然跳变为0%，无法上“OK”档的故障诊断，分别从故障现象、故障相关理论知识、电池管理系统的作用、原理，动力电池系统发生故障的主要原因，故障诊断与排除等方面来说明，最后对这次技术分析做出总结。

关键词：新能源；电动汽车；动力电池管理系统；数据流；故障診断

1 故障现象

一辆16款比亚迪e5在行驶过程中SOC从30%跳变为0%，“OK”灯熄灭，仪表显示“请检查动力系统”，同时点亮动力电池故障灯和动力系统故障灯。重新启动车辆后，仍然无法上“OK”档，仪表仍然显示“请检查动力系统”和点亮动力电池故障灯、动力系统故障灯。

2 故障相关理论知识

2.1 比亚迪e5动力总成组成和控制原理

比亚迪e5汽车高压电器系统包括：高压电控系统、主控制器系统、充电系统、动力电池系统、电池管理系统、电动空调系统、漏电传感器。

2.1.1 动力电池系统

动力电池系统是EV车动力能源，它为整车驱动和其他用电器提供电能。该车的动力电池系统由动力电池模组、电池信息采集器（BIC）、串联线、托盘、密封罩、电池采样线组成，额定总电压为：653.4V，总电量为42.47KWh。比亚迪e5 300车型的动力电池模组由12个磷酸铁锂电池组串联12个BIC，190个单体电池组成，单体电压为3.3V。动力电池布置在整车地板下面。

2.1.2 电池管理系统

比亚迪e5采用分布式电池管理系统，由电池管理控制器（BMC）、电池信息采集器、电池采样线组成。电池管理控制器的主要功能有充放电管理、接触器控制、功率控制、电池异常状态报警和保护、SOC/SOH计算、自检以及通讯功能等；电池信息采集器的主要功能有电池电压采样、温度采样、电池均衡、采样线异常检测等；动力电池采样线的主要功能是连接电池管理器和电池信息采集器，实现二者之间的通讯及信息交换。

2.2 SOC

SOC的定义：电池的荷电状态反映电池的剩余容量状况，即在一定的放电倍率下，当前电池的剩余容量与总的可用容量的比值。其数学表达式如下：

SOC=Qt/Q0×100%

式中：Qt为蓄电池在计算时刻的剩余电量；Q0为蓄电池的总容量。

SOC突然跳变为0%的原因主要有：1、刷新问题；2、BMS故障；3、电池模组问题；4、采集器故障；5、线路故障

2.3 故障诊断与排除：

依据上述故障现象和理论开始对汽车进行诊断与分析。本车SOC突然从30 %跳变为0 %的原因主要有以下两种可能：

（1）BMS与仪表模块失去通讯，仪表接收不了BMS发送的故障报警信息（包括SOC，电机温度过高，电池温度过高）

（2）动力电池包内有单节电池的电压严重过低而禁止放电。

接下来通过分析缩小故障范围，如果CAN通讯出现故障导致仪表无法接收到BMS所发出的所有报文信息，除了点亮动力系统故障灯、动力电池故障灯外，应该还会点亮其他故障灯，例如：动力电池温度过高警告灯等。然而，这辆车中的故障只点亮了动力系统故障灯和动力电池故障灯，其他故障灯并没有点亮。因此，可以排除BMS 与组合仪表CAN通讯的故障。

单体电池严重欠压时，即在2.7V以下，BMS根据已经设置好了的控制策略为了避免电池过放，则会限制放电功率到0，即禁止动力电池包进行放电操作，此时BMS就会发送单体电池电压过低的报警信息给仪表系统，仪表系统就同时点亮“动力系统故障灯”和“动力电池故障灯”，“OK”灯熄灭，这辆车无法行驶。这就是BSM的一个控制策略，BMS为了防止动力电池的内部单体过充或者过放，其目的为了保护动力电池

接下来，我在诊断过程中首先万用表测量比亚迪e5的低电压蓄电池，电压为12.82 V，在标准电压值12～14V之内，符合标准。

所以接着我用比亚迪汽车专用检测仪 VDS2000连接上汽车，整车上“ON”档电，点击自动扫描整车故障，发现BMS电池管理系统有故障，其他系统没有故障。进入BMS电池管理系统，读取故障代码，发现系统储存2个历史故障码，分别为“P1A3700因电压过低导致放电功率为0”和“U02A200与主动泄放模块通讯故障”。

那么说明了在动力电池包内部可能有一个单体电池的电压一定低于2.7V，因为磷酸铁锂电池的标准电压为3.2V，放电截止电压为2.7V，充电截止电压为3.7V。这里我们必须有关于锂电池的知识补充。当然，我们也不能排除是电池管理器出现故障，导致单体电池电压的检测失误。

下面，我再看“U02A200 与主动泄放模块通讯故障”，以“U”字母开头的故障码表示它的通讯故障，与主动泄放模块通讯故障，这个故障则不会影响汽车SOC从30%跳变到0%的故障。

接下来，根据比亚迪e5的维修手册，断开动力电池管理器连接器，测量线束端输入电压。通过查找比亚迪e5维修手册的动力电池管理器电路图，如图1：

找到端子BMC01-14是常电源（仪表）的电压输入端。使用万用表测量BMC01-14对车身地的输入电压为13.09V。

对照维修手册中BMC01线束端正常值属于正常范围。假如该电压值不在正常范围内，则可能存在线路接触不良或者保险丝熔断。现测得电压正常，黑色接地线也正常，则排除因没有低压电源导致故障。

接着，通过诊断仪检查数据流，查看其它单体电池信息如图2。发现最高单节电池电压是第59号单节电池的电压，为3.291V。而最低单节电池电压是第41号单节电池的电压，为2.472V，表明该单节电池电压已经低于它的放电截止电压，因为该磷酸铁锂电池的放电截止电压是2.7V。同时，通过其他数据流信息的正常显示，我们可以确定电池管理器是正常的，以及它的电池信息采集器能够正常采集电池信号。

由于第41号单节电池的电压只有2.472V，导致BMS根据已设定的控制策略，为了避免电池过放，从而限制了它的放电功率，使SOC直接从30%跳变为0%。需要更换动力电池包。

根据比亚迪e5维修手册，按照以下步骤对动力电池进行拆卸更换：1、将车辆退电至OFF档，等待5min；2、用举升机将整车升起到合适的高度；3、使用专用的举升设备拖着电池包；4、佩戴绝缘手套，拔掉电池包的电池信息采样通信线，然后拔掉直流母线接插件；5、使用M18的套筒拆卸掉托盘周边紧固件，卸下动力电池包；6、佩戴绝缘手套，用万用表测试更新的动力电池包母线是否有电压输出，没有电压输出就更换装车；7、佩戴绝缘手套，将新的动力电池包放在装电池包举升设备上；8、佩戴绝缘手套，安装托盘的紧固件，力矩为135N.m；9、佩戴绝缘手套，接动力电池包直流母线接插件，然后接电池信息采样通信线接插件；10、上电，检测动力电池系统问题是否解决。

换上新的动力电池包后，启动汽车，使用比亚迪汽车专用检测仪 VDS2000再次检查故障码，读取数据流，无故障码，数据流正常。故障现象不再出现，一切正常，故障彻底排除。

3 经验总结

就本次故障排除而言，汽车无法行驶，组合仪表系统虽然提示“请检查动力系统”，但是在维修新能源汽车时，任何高压系统故障都会导致车辆无EV模式，新能源汽车中的高压系统包括高压电控系统、主控制器系统、充电系统、动力电池系统、电池管理系统、电动空调系统、漏电传感器，贯穿整个车辆。所以，首先要根据故障现象和故障码将故障点缩小，然后再根据数据流，集合模块的工作原理来进行检测，确定真正的故障，才能快速将车辆维修完毕。

参考文献：

[1]比亚迪技术部，《比亚迪e5汽车维修手册》，2016.

[2]比亚迪技术部，《e5和秦ev技术专刊》，2017.

[3]颜广科，《比亚迪E5偶发性无法上OK电故障分析及排除》，2018.