新能源汽車動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)構(gòu)造與檢修 教案-項(xiàng)目五任務(wù)5-4 動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)通信故障檢修

課題動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)通信故障檢修課時(shí)4課時(shí)（180min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：1.掌握BMS（電池管理系統(tǒng)）的工作原理。2.能夠查閱維修手冊(cè)，制訂BMS供電及通信線路的檢修計(jì)劃。3.通過小組合作，執(zhí)行維修手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)，檢修BMS電源及通信故障。素質(zhì)目標(biāo)：1.提升學(xué)生分析問題和解決問題的能力2.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神和安全意識(shí)教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：掌握BMS的工作原理和檢修流程教學(xué)難點(diǎn)：理解BMS在新能源汽車中的作用，以及如何準(zhǔn)確診斷和處理BMS通信故障教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法教學(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)容及步驟課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——?jiǎng)恿π铍姵毓芾硐到y(tǒng)通信故障檢修”，并根據(jù)任務(wù)工單進(jìn)行組內(nèi)分工，同時(shí)提醒同學(xué)通過超星APP或其他學(xué)習(xí)軟件，收集新能源汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)通信故障相關(guān)資料，并進(jìn)行了解?！緦W(xué)生】提前上網(wǎng)觀看相關(guān)資料，熟悉教材考勤【教師】使用超星APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到互動(dòng)導(dǎo)入【教師】講述“吉利帝豪EV450電動(dòng)汽車出現(xiàn)全車無電故障”案例，并提出問題張先生有一輛吉利EV450純電動(dòng)汽車，早上起來發(fā)現(xiàn)車輛無法行駛，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)儀表上亮起了動(dòng)力蓄電池故障燈，送到維修店經(jīng)過初步檢查，讀取故障碼為“U3472-87，動(dòng)力CAN總線數(shù)據(jù)丟失”，初步判斷為電池管理系統(tǒng)電源故障或通信故障，現(xiàn)在車間主管安排你完成此任務(wù)，你應(yīng)該如何檢修呢?【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答傳授新知【教師】通過大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，介紹BMS在電動(dòng)汽車中的作用，強(qiáng)調(diào)其在提高電池性能和安全性方面的重要性。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的故障是一個(gè)涉及多個(gè)層面的復(fù)雜過程，因?yàn)樗粌H需要關(guān)注電池單體的性能變化，還要考慮到整個(gè)電池系統(tǒng)的協(xié)同工作狀態(tài)。在這個(gè)系統(tǒng)中，電氣、機(jī)械、熱管理和控制等多個(gè)維度相互交織，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的異常都可能導(dǎo)致故障的發(fā)生。動(dòng)力蓄電池的故障主要可以按照故障發(fā)生的部位和故障的性質(zhì)進(jìn)行分類。一、BMS的作用和工作原理1.BMS的作用【教師】詳細(xì)講解BMS的主要功能，包括監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、防止過充過放、延長(zhǎng)電池壽命等。蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）是連接動(dòng)力蓄電池與整車控制器的紐帶，BMS的出現(xiàn)是為了解決蓄電池系統(tǒng)的安全性、可用性、易用性、使用壽命等關(guān)鍵問題，其主要作用是提高蓄電池的利用率，防止蓄電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，監(jiān)控蓄電池的狀態(tài)。優(yōu)秀的BMS不僅對(duì)蓄電池的電壓、電流、溫度等監(jiān)測(cè)的更為準(zhǔn)確，還能準(zhǔn)確地估算出蓄電池的SOC和SOH，對(duì)蓄電池進(jìn)行均衡以避免蓄電池過放電或過充電，同時(shí)提高能量的利用率，保證蓄電池安全、可靠地進(jìn)行工作。【學(xué)生】通過教師的講解，理解BMS的功能和對(duì)電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的重要性。2.BMS的結(jié)構(gòu)和工作原理【教師】介紹BMS的硬件組成，包括CSC模塊、BMU、高壓配電盒等，并解釋其工作原理。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)由動(dòng)力蓄電池、動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力蓄電池箱、輔助元器件組成，其中動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）是動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的核心，也是電動(dòng)汽車中非常重要的一個(gè)電氣控制子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)、安全保護(hù)和運(yùn)行管理，確保電動(dòng)汽車的安全行駛，提高動(dòng)力蓄電池的性能與壽命。BMS作為一個(gè)為管理動(dòng)力蓄電池而設(shè)計(jì)的電子控制系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)電池SOC/SOH監(jiān)測(cè)、電芯狀態(tài)監(jiān)測(cè)和均衡、電池功率路徑管理等功能。如圖5-4-1所示，BMS硬件部分一般包括單體蓄電池監(jiān)測(cè)電路（CSC）模塊、控制單元（BMU）、高壓配電盒、電流傳感器和熱管理系統(tǒng)五個(gè)部分。圖5-4-1BMS的組成動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)通過傳感器及監(jiān)測(cè)模塊對(duì)動(dòng)力蓄電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、運(yùn)算分析，按一定的控制策略對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行能量控制、均衡控制、故障自診斷等，并與整車控制器（VCU）、車載充電機(jī)（OBC）、儀表等進(jìn)行交互。動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)的各組成部件故障可導(dǎo)致電動(dòng)汽車無法上電、無法充電等故障。動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)常見故障主要包括：CAN總線通信故障、BMS控制器自身故障、單體蓄電池電壓采集異常、溫度采集異常、電流采集異常、高壓絕緣故障、總電壓檢測(cè)故障、高壓互鎖故障等?！緦W(xué)生】學(xué)習(xí)BMS的各個(gè)組成部分及其在電池管理系統(tǒng)中的作用。二、EV450動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)電路分析【教師】通過電路圖和視頻，分析BMS的電路，電源電路、CAN總線、碰撞信號(hào)線和充電電路等部分，并解釋其工作機(jī)制。吉利EV450動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）采用集中式布局，BMS控制器集成主控模塊（BMU）、從控模塊（CSC）、絕緣監(jiān)測(cè)模塊、電流監(jiān)測(cè)模塊等，與高壓配電盒B-BOX共同安裝在動(dòng)力蓄電池箱內(nèi)。BMS控制器通過兩個(gè)低壓插接器CA69、CA70與外部電路連接，如圖5-4-2、圖5-4-3所示。（1）BMS電源從圖5-4-1可以看出，BMS控制器的電源電路有兩路。一路由輔助蓄電池通過EF01（10A）熔絲給CA69/1端子供電，此為常電；另一路是IG2電源，是BMS控制器的喚醒電源。為了節(jié)約電能，當(dāng)動(dòng)力蓄電池在一定時(shí)間內(nèi)不接收不到任何操作信息時(shí)，將進(jìn)入休眠狀態(tài)，若想喚醒BMS控制器，當(dāng)把點(diǎn)火開關(guān)打到ON檔或接收到充電喚醒信號(hào)時(shí)，車身控制器BCM控制前機(jī)艙熔絲繼電器盒中的IG2繼電器閉合，通過IF18（10A）熔絲給CA69/7端子給BMS控制器供電，喚醒BMS。常電與喚醒電源均通過CA69/2端子接地形成回路。圖5-4-2吉利EV450動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）電路圖1CAN總線BMS連接有三路CAN總線，分別是動(dòng)力CAN總線、快充CAN總線和診斷接口通信CAN總線。BMS通過CA69/3（CAN-H）、CA69/4（CAN-L）與VCU、電機(jī)控制器（PEU）、車載充電機(jī)（OBC）、減速器（TCU）等組成的動(dòng)力CAN網(wǎng)絡(luò)，動(dòng)力CAN網(wǎng)的傳輸速度500kbit/s，120Ω終端電阻分別在BMS和PEU控制器內(nèi)，如圖5-4-3所示。BMS通過CA70/1（CAN-H）、CA70/2（CAN-L）分別與直流充電插座BV20/4、BV20/5連接構(gòu)成快充CAN總線網(wǎng)絡(luò)，直流充電時(shí)BMS與充電樁通過快充CAN總線進(jìn)行通信。BMS通過CA69/11（CAN-H）、CA69/12（CAN-L）分別與OBD診斷接口的IP19/9、IP19/10連接，實(shí)現(xiàn)OBD診斷CAN通信，該通信線路故障時(shí)，故障診斷儀與BMS控制器無法通信。圖5-4-3吉利EV450動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）電路圖2碰撞信號(hào)線BMS通過CA69/6與安全氣囊ACU的IP54/19相連，監(jiān)測(cè)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，安全氣囊ACU傳送過來的硬線碰撞信號(hào)（PWM信號(hào)）。（4）直流快充喚醒電源信號(hào)BMS通過CA70/4（A+）、CA70/5（A-）分別與直流充電插座BV20/8、BV20/9連接，直流充電槍插入直流充電插座時(shí)，給BMS提供12V的工作電壓，喚醒BMS控制器。（5）CC2直流快充連接確認(rèn)信號(hào)線BMS通過CA70/3與直流充電插座BV20/7相連，BMS控制器通過該信號(hào)監(jiān)測(cè)直流充電槍是否連接到車輛直流充電插座上。（6）直流快充口溫度傳感器信號(hào)直流充電插座上有兩個(gè)溫度傳感器，分別是直流充電口正極溫度傳感器和負(fù)極溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)直流快充時(shí)，充電器正、負(fù)極的溫度。正極溫度傳感器由BMS的CA69/9、CA69/10與直流充電插座BV21/8、BV21/9相連。負(fù)極溫度傳感器由BMS的CA70/11、CA70/12與直流充電插座BV21/12、BV21/11相連。（7）電池管理系統(tǒng)（BMS）低壓供電及通信電路如圖5-4-4所示，吉利EV450中BMS通過動(dòng)力CAN總線與VCU、OBC等通信，通過直流快充CAN與直流充電樁進(jìn)行通信。CAN總線通信故障將導(dǎo)致電動(dòng)汽車無法上電、無法充電故障。CAN總線通信故障常見原因如下：1）CAN總線對(duì)地、對(duì)電源短路或CAN總線斷路、端子退針、虛接等。在保證BMS供電電源正常的狀態(tài)下，可用萬用表檢查CAN總線線路是否導(dǎo)通，是否對(duì)地或?qū)﹄娫炊搪?，必要時(shí)用示波器檢測(cè)CAN-H、CAN-L信號(hào)波形判斷CAN總線是否正常。2）CAN網(wǎng)絡(luò)故障。3）BMS控制器自身故障。圖5-4-4吉利EV450BMS動(dòng)力CAN總線【學(xué)生】認(rèn)真聽講，分析EV450動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）在發(fā)生通信故障時(shí)可能出現(xiàn)的癥狀，并討論如何通過診斷流程快速定位問題，以及采取哪些應(yīng)對(duì)措施來最小化故障對(duì)車輛運(yùn)行的影響?！窘處煛侩S機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生完成以下任務(wù)請(qǐng)用自己的話，通過電路圖簡(jiǎn)要分析BMS的工作原理。【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶實(shí)踐應(yīng)用【教師】掃碼播放“動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)通信故障檢修”視頻，然后帶領(lǐng)學(xué)生到車間進(jìn)行實(shí)踐操作。1．準(zhǔn)備工作（1）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所：理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室。（2）工具及設(shè)備：拆裝專用工具、防護(hù)用具等。（3）臺(tái)架/車輛：帝豪EV450。（4）輔助資料：車輛維修手冊(cè)、教材等。2．操作步驟【教師】通過實(shí)操或播放視頻，并進(jìn)行講解1）讀取故障碼、數(shù)據(jù)流：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，連接OBDⅡ測(cè)量線至VCI設(shè)備，確保VCI設(shè)備電源指示燈亮起。打開點(diǎn)火開關(guān)，選擇相應(yīng)車型并讀取故障碼，記錄故障碼及其含義。讀取與故障相關(guān)數(shù)據(jù)流，記錄數(shù)據(jù)流名稱及數(shù)據(jù)值。2）檢查蓄電池電壓：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，安全存放鑰匙，斷開蓄電池負(fù)極。測(cè)量蓄電池電壓，記錄測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值，判斷電壓是否正常。3）檢查BMS供電電源保險(xiǎn)EF01和IF18：將點(diǎn)火開關(guān)置于OFF檔，拆下蓄電池負(fù)極。拔下保險(xiǎn)EF01和IF18，測(cè)量熔絲電阻值，判斷熔絲是否損壞，記錄測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值。4）檢查BMS控制器線束插接器側(cè)電源電壓與CA66之間的連接情況：斷開BMS控制器線束連接CA69，連接蓄電池負(fù)極。測(cè)量線束插接器CA69/()與接地電壓，記錄測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值，判斷是否正常。將點(diǎn)火開關(guān)打至ON檔，再次測(cè)量線束插接器CA69/()與接地電壓，記錄測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值。測(cè)量線束插接器CA69/2與車身接地電阻，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于1Ω，記錄測(cè)量值。拆下蓄電池負(fù)極電纜，等待90秒，斷開VCU線束插接器CA66。測(cè)量BMS插接器CA69/3與VCU插接器CA66/8之間電阻，記錄測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值。測(cè)量BMS插接器CA69/4與VCU插接器CA66