电动汽车锂电池管理系统故障诊断研究

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1、电动汽车锂电池管理系统故障诊断研究曹宝健’谢先宇魏学哲。(1．上海捷新动力电池有限公司，上海201805；2．同济大学汽车学院，上海201804)【摘要】探讨了电池管理系统故障诊断系统设计。从锂离子动力蓄电池管理电池系统预先危险性分析结果着手，研发了电池管理系统高压安全及诊断系统，并研究了故障诊断策略和软件开发。通过验证发现设计的诊断系统符合锂离子动力蓄电池的特性，并能够很好地满足各类电动汽车车载状况下静态和动态高压电安全诊断和控制的需要。【Abstract】Forstudyingthediagnosticandcontroltechniqueforhighvoltagesafe

2、tyofe~ctricvehicle，apowerLi—ionbatterymanagementsystemdiagnosticsystemisdeveloped．PreliminaryHazardanalysisismadeforpowerLi—ionbattery，then，batterymanagementsystemhighvoltageanddiagnosticsystemhavebeendesigned，basedonthis，diagnosticstrategyandsoftwareisdevelopedtomeetthedemandofstabilityandqu

3、ickresponding．AftervalidationitshowsthatdesigneddiagnosticsystemmeetscharacteristicsofpowerLi—ionbattery，andcanmeettherequirementsofhighvoltagesafetydi—agnosticandcontrolinbothstaticanddynamicstatesforallkindsofelectricvehicles．【关键词】锂离子动力电池电动汽车管理系统故障诊断doi：10．3969／j．issn．10074554．2012．12．02系统动

4、力电能的传输，并随时检测整个高压系统0引言的绝缘故障、断路故障、接地故障和高压故障等，是保证整车设备和人员安全的首要任务，也是电电动汽车的主要部件电池系统属于高压部动车辆产业化的关键技术之一。自1970年前件，其设计好坏直接影响着整车安全性和可靠性。后，国际标准化组织(ISO、IEC)和美国、欧洲、日在电池系统中，从故障发生的部位看，有传感器故本等都先后成立了开展电动车辆标准研究和制障、执行器故障(接触器故障)和元部件故障(电芯定工作的标准化组织和机构，相继发布了若干电故障)等。这些故障在电动汽车系统中一旦发生，动车辆的技术标准¨

5、4J。它们对电动车辆的高轻者造成系统性能下降，重

6、者引发事故，造成人员压电安全及控制制定了较为严格的标准和要求，和财产的巨大损失，因此电池系统故障诊断及容并规定了高压系统必须具备高压电自动切断装错控制问题的研究显得十分必要。置。其中涉及到的电气特性有：绝缘特性、漏电流、充电器的过流特性和爬电距离及电气间隙1系统失效分析等，需要根据这些特性对电池系统的安全问题进行周全的考虑。首先需要进行电池系统的失效电动汽车中高压电系统的功能是保证整车模式和后果分析并提出相应的检测及处理方式，收稿日期：2012—10—11·8·上海汽车2012．12而后基于故障分析的结果来设计电池管理系统表1电池系统预先危险性分析(PHA)诊断系统，再根据诊断规

7、范完成故障诊断策略和电池危害可能的危害源可采取的措施软件的开发。电池过充表1为电池系统预先危险性分析结果(PHA)，电电池过放监控电池电压和电流池系统设计需要根据电池PHA分析，对每个可能电池内部过热监控电芯温度及热管理的危害源都采取针对性的故障检测及处理设计，线束故障检测线束异常及保护措施确保电池系统运行安全、可靠、高效。电池爆炸监控电池电流及保险丝或破裂电池短路设计接触器控制异常监控接触器状态及控制2电池管理系统故障诊断系统设计通过水通电分解水产生氢气和氧气的气体，氢电池气体检测及电池包在空气中浓度达到4％排气设计图1为电池管理系统(BMS)功能框图，采用的会爆炸分布式控制架

8、构。一个电池组由数个电池模块、高压线束连接错误检测高压线束异常及预传感器、控制器(包括BCM，HVS和CSC)、接触器高压触电充电设计等组成。电池控制器(BCM)主要通过鏊车CAN高压绝缘低高压绝缘检测及控制图1电池管理系统框函上海汽车2012．12·9·与整车相关控制器，同时通过内部CAN与高压器的失效模式分析，通过软硬件设计以确保接触采样单元(HVS)及电芯巡检单元(CSC)通讯。器工作正常。为检测接触器是否可以正常开关，CSC负责采样电池电芯电压、温度等状态信息并需分别采集