《動力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)十一 電流傳感器故障檢測

任務(wù)十一

電流傳感器故障檢測《動力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》比亞迪新能源汽車售后維修車間小王問道：“張師傅，電流監(jiān)測是BMS必備的功能之一，那BMS是如何進行電流監(jiān)測的呢？”。張師傅回答道：“電流的監(jiān)測需要使用電流傳感器”。本任務(wù)將學習動力蓄電池系統(tǒng)電流傳感器的檢測方法。BMS是如何監(jiān)測電流的？維修技師張師傅、學徒小王電流傳感器是如何檢測的？能根據(jù)分流器檢測方法，正確使用工具設(shè)備，完成分流器的故障檢測。能根據(jù)霍爾傳感器檢測方法，正確使用工具設(shè)備，完成霍爾電流傳感器的故障檢測。電流傳感器的定義和分類電流傳感器是指能監(jiān)測電流并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。常見的電流傳感器有分流器、電流互感器、霍爾電流傳感器、磁通門電流傳感器、巨磁阻電流傳感器、光纖電流傳感器等。目前，動力蓄電池系統(tǒng)使用的電流傳感器主要有分流器和霍爾電流傳感器，如下圖所示。分流器檢測（a）分流器（b）霍爾電流傳感器動力蓄電池系統(tǒng)用電流傳感器電流傳感器的結(jié)構(gòu)分流器是根據(jù)直流電流通過電阻時在電阻兩端產(chǎn)生壓降的原理制成，只能用來測量直流電流。分流器的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。主要有四部分：安裝孔、金屬端子、焊接結(jié)合處與金屬合金。分流器屬于三段式結(jié)構(gòu)，即金屬端子-金屬合金-金屬端子，三者通過焊接的方式結(jié)合在一起。金屬合金是分流器的電阻本體。常見的三段式金屬組合是兩邊為紫銅合金，中間端是錳銅合金。分流器檢測動力蓄電池系統(tǒng)用電流傳感器分流器的工作原理和接線方式分流器實際上就是一個電阻值很小的電阻（一般為μΩ級別），串聯(lián)在動力蓄電池高壓回路，當電流通過時，在分流器兩端產(chǎn)生壓降（一般為mV級別），BMS通過測量其兩端的壓降計算出電流的大小，如下圖所示。分流器檢測分流器控制原理及接線方式（此處加動畫）分流器的工作原理和接線方式測量動力電池總電流大小的電流傳感器一般安裝于動力電池內(nèi)部的繼電器控制單元（BDU）內(nèi)部，測量的高壓線束一般是1號電池模組的負極與總負繼電器之間的高壓線，例如某車型的安轉(zhuǎn)位置如下圖所示。分流器檢測分流器的安裝位置分流器的檢測內(nèi)容（1）檢測分流器信號采集線。信號采集線應(yīng)無斷路、短路、虛接等情況；（2）檢測分流器電阻。分流器電阻應(yīng)與標稱電阻一致；（3）檢測分流器兩端壓降。在上電情況下，分流器兩端應(yīng)有壓降，且壓降為mV級別。分流器檢測自愿法課前測試成績排名最前的為各組組長，由組長挑選組員。分流器的檢測分流器的檢測資料員負責查閱動力電池檢測教學平臺使用說明書。小組討論分流器的檢測方法。記錄員正確記錄檢測步驟和結(jié)果。完成分流器的檢測任務(wù)分流器的檢測分流器的檢測匯報時闡述檢測方案報告小組分工情況報告小組工作目標動力蓄電池檢測教學平臺絕緣手套、護目鏡、安全帽、耐磨手套絕緣工具、萬用表教學實訓平臺說明書分流器的檢測小心高壓觸電。小心重物砸腳。小心頭部磕碰。正確設(shè)置檢測條件。合理制定檢測方案。準確記錄檢測數(shù)據(jù)。分流器的檢測分流器的檢測分流器的檢測記錄（1）據(jù)上述檢測內(nèi)容及方法，對分流器進行檢測，并完成表的填寫。序號檢測項目檢測點檢測條件檢測類型標準值檢測值處理方式1信號采集線

2分流器電阻

3分流器壓降

霍爾電流傳感器與霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)是電磁效應(yīng)的一種。如下圖所示，當電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體或半導(dǎo)體時，如圖（a），導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖（b），垂直于電流和磁場方向會產(chǎn)生附加電場，從而在導(dǎo)體或半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差，如圖（c），這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)，這個電勢差被稱為霍爾電勢差或霍爾電壓?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測（a）（b）（c）霍爾效應(yīng)原理（此處加動畫）霍爾傳感器霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。1879年美國物理學家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，但由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開始用半導(dǎo)體材料制成霍爾元件，由于它的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展?；魻杺鞲衅鲝V泛用于電磁測量、壓力、加速度、振動等方面的測量。在電動汽車電池包中霍爾傳感器，主要用于電流測量，右圖是安裝在動力蓄電池系統(tǒng)內(nèi)的霍爾電流傳感器?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測動力電池包中的霍爾電流傳感器霍爾傳感器除此以外，在電動汽車維修工具中霍爾傳感器也發(fā)揮著總要作用，如右圖所示的鉗形電流測量表。霍爾電流傳感器檢測鉗形電流測量表霍爾電流傳感器控制原理與接線方式霍爾電流傳感器安裝在動力蓄電池高壓母線上，當有電流通過時，霍爾電流傳感器通過自身的霍爾效應(yīng)產(chǎn)生霍爾電壓，BMS采集霍爾電壓并計算電流?；魻栯娏鱾鞲衅饕话悴捎萌€制接線，分別為電源正極（Vcc）、電源負極（GND）、信號輸出（OUT），接線方式如右圖所示?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測霍爾電流傳感器接線示意圖霍爾電流傳感器檢測內(nèi)容（1）檢測供電電壓。在上電狀態(tài)下，霍爾電流傳感器的供電電壓應(yīng)該滿足工作要求?；魻栯娏鱾鞲衅鞴╇婋妷河?V、15V、24V等等，具體數(shù)值以維修手冊為準；（2）檢測信號采集線。信號采集線應(yīng)無斷路、短路、虛接等情況；（3）檢測輸出電壓波形。在上電狀態(tài)下，霍爾電流傳感器的輸出電壓波形應(yīng)當為脈沖波形，如右圖所示?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測霍爾電流傳感器輸出電壓波形經(jīng)典案例故障現(xiàn)象：車輛無法啟動，儀表顯示電池故障燈點亮，整車故障燈點亮，SOC無顯示。如右圖所示?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測儀表故障指示燈點亮經(jīng)典案例通過OBD口連接故障診斷儀，通過故障診斷儀縮小故障排查范圍，故障診斷儀顯示兩處故障，一處是溫度異常故障，另一處是電流異常故障，溫度監(jiān)控顯示界面如下圖所示。圖中BMSB_Temp1～BMSB_Temp8代表8個溫度傳感器。行表示測量時間，列表示不同溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)。當前實時顯示溫度為-40℃（環(huán)境溫度30℃）。明顯可以看出溫度數(shù)據(jù)異常?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測溫度顯示界面經(jīng)典案例電流監(jiān)控顯示界面如圖11-12所示。BMSV_PackVolt表示動力電池總電壓，顯示值為329.9V，說明總電壓正常。BMSV_PackCurr表示動力電池總電流輸出（單位：A），顯示值為6253.5A，而正常在車輛啟動后，不開空調(diào)等用電設(shè)備的高壓總電流應(yīng)該在1A～2A，正常在行駛過程中汽車放電電流也不會超過300A?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測電流顯示界面經(jīng)典案例通過BMS測量的電流和溫度異常現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)象判斷可能是因為BMS故障、電流傳感器故障或者是溫度傳感器故障導(dǎo)致溫度和電流同時采集不正常。下一步準備拆卸電池包，依次檢測BMS、電流傳感器、溫度傳感器是否正常?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測經(jīng)典案例步驟一：拆解動力電池，打開動力電池上蓋，觀察其外觀無明顯異常后，更換新的BMS。步驟二：BMS更換完成后，通過BMS線束工裝連接BMS上位機軟件監(jiān)控其溫度和電流信息，如右圖所示，未控制繼電器閉合所以電流傳感器檢測到的電流應(yīng)該為0A。霍爾電流傳感器檢測連接BMS線束工裝并打開上位機經(jīng)典案例更換BMS后，通過上位機軟件監(jiān)控到的電流值為6253.5A，8個傳感器顯示的溫度值是-40℃。說明故障并未排除，造成采集異常的根本原因可能并不是BMS故障。下一步檢查電流傳感器是否正常。步驟三：查閱維修手冊找到電流傳感器在動力電池系統(tǒng)中的位置。根據(jù)維修手冊顯示電流傳感器位于總負電器集成盒內(nèi)部，總負電氣集成盒位于電池包前端左手（黑色長方形控制盒），如右圖所示。霍爾電流傳感器檢測電流傳感器在動力電池系統(tǒng)中的位置經(jīng)典案例步驟四：使用M5內(nèi)六角螺絲刀拆卸集成盒左右各一個緊固螺絲，如右圖所示。霍爾電流傳感器檢測拆除集成盒左右緊固螺栓經(jīng)典案例步驟五：使用M5內(nèi)六角螺絲刀拆卸與電池包高壓插頭連接的緊固螺絲，如右圖所示?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測拆除高壓接頭連接螺栓經(jīng)典案例步驟六：使用M4內(nèi)六角螺絲刀拆卸與1號模組固定的軟連接螺絲步驟七：摘除電器集成盒左手邊的電流傳感器采集線束，取出總負電器集成盒步驟八：使用十字螺絲刀拆除總控集成盒頂部螺絲，同時用小一字螺絲刀撬開總控集成盒四周的卡扣（注意控制力度），打開總控集成盒上蓋，如右圖所示。霍爾電流傳感器檢測拆除集成盒四周的卡扣和頂部的螺絲經(jīng)典案例步驟九：總控集成盒內(nèi)部左邊的器件即為電流傳感器，使用M5內(nèi)六角螺絲刀和十字螺絲刀拆除左右兩個緊固螺絲，如右圖所示?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測拆除電流傳感器兩端的固定螺絲經(jīng)典案例步驟十：取下舊的電流傳感器，放到指定的位置。步驟十一：將新的電流傳感器安裝至原來的位置上，使用M5內(nèi)六角螺絲刀和十字螺絲刀安裝集成盒內(nèi)部左右兩個緊固螺絲。步驟十二：使用十字螺絲刀安裝總控集成盒頂部螺絲，扣上總控集成盒上蓋，安裝總控集成盒四周的卡扣（注意控制力度），使用十字螺絲刀安裝總控集成盒頂部螺絲?？偪丶珊猩仙w緊固螺絲力度5±1.0N.m打緊安裝。步驟十三：放置總負電器集成盒，連接電器集成盒左手邊的電流傳感器采集線束。步驟十四：使用M4內(nèi)六角螺絲刀安裝與#1模組固定的軟連接螺絲。與模組的軟連接螺絲緊固力度10±1.0N.m打緊安裝。

霍爾電流傳感器檢測經(jīng)典案例步驟十五：使用M5內(nèi)六角螺絲刀安裝與電池包高壓頭連接的緊固螺絲。與高壓頭連接的緊固螺絲力度10±1.0N.m打緊安裝。步驟十六：使用M5內(nèi)六角螺絲刀安裝集成盒左右各一個緊固螺絲。電器集成盒固定螺絲力度10±1.0N.m打緊安裝。步驟十七：再次連接BMS線束工裝連接BMS上位機監(jiān)控動力電池的溫度信息，如下圖所示。溫度采樣值和實際溫度基本一致，溫度采集恢復(fù)正常?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測溫度采樣數(shù)據(jù)經(jīng)典案例步驟十八：根據(jù)動力電池系統(tǒng)內(nèi)部原理圖可知，當風扇或者是PTC繼電器閉合后動力電池組可以正常放電。如下圖所示。霍爾電流傳感器檢測動力電池系統(tǒng)原理圖經(jīng)典案例步驟十九：使用BMS上位機閉合動力電池風扇繼電器、PTC加熱繼電器，如下圖所示?？刂仆瓿珊笥^察上位機電流顯示頁面，BMS讀取到的電流值是8.1A，下一步使用鉗形電流表驗證?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測繼電器控制界面經(jīng)典案例步驟二十：使用鉗形電流表驗證，動力電池接通風扇和PTC加熱器后的總電流，如右圖所示，電流表測試結(jié)果8.43A，和BMS測量值相差不大，證明電流檢測恢復(fù)正常?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測電流表測試電流經(jīng)典案例步驟二十一：換回原裝BMS，再次驗證電流和溫度信息，確認無誤。由此可以斷定造成此故障的原因是因為動力電池系統(tǒng)內(nèi)的霍爾電流傳感器損壞，導(dǎo)致的電流采集異常，致使BMS異常工作。步驟二十二：拆下低壓線束測試工裝，裝好電池包上蓋，再將其安裝至汽車上，汽車恢復(fù)正常。霍爾電流傳感器檢測霍爾電流傳感器檢測資料員查閱教學平臺說明書，讀取動力蓄電池系統(tǒng)的基本信息，并告知組員。記錄員要正確記錄測量值。操作員要注意測試方法的正確。完成霍爾電流傳感器的檢測霍爾電流傳感器檢測霍爾電流傳感器檢測報告檢測步驟。報告小組分工情況。報告任務(wù)目標動力蓄電池檢測教學平臺絕緣手套、護目鏡、安全帽、耐磨手套絕緣工具、萬用表、示波器教學平臺說明書霍爾電流傳感器檢測注意安全防護。小心工具落地。注意作業(yè)時拉隔離欄。注意仔細查閱維修手冊。正確連接線路。注意蓄電池的正負極接通順序?；魻栯娏鱾鞲衅鳈z測霍爾電流傳感器檢測霍爾電流傳感器檢測記錄（1）根據(jù)上述測試內(nèi)容及方法，對霍爾電流傳感器進行檢測，并完成表的填寫。序號檢測項目檢測點檢測條件檢測類型標準值檢測值處理方式1供電

2搭鐵

3信號采集線

霍爾電流傳感器檢測霍爾電流傳感