电池管理系统(BMS)功能与作用/BMS 故障分析方法/15种常见故障案例分析

提示:本篇文章仅供学习参考


一、电池管理系统(BMS)功能与作用

从整车角度,电池管理系统(BMS)作用或任务可以详述为如下几点:
1 、保护电芯和电池包不受到损害;
2 、使电池工作在合适的电压和温度范围内;
3 、在保持电池在合适的条件运行后,满足整车的需求;
4 、电池参数检测:包括总压、总电流、单体电压检测、温度检测、绝缘检测、碰撞检测、阻抗检测、烟雾检测等等;
5 、电池状态建立:包括SOC、SOH、SOF。
6 、在线诊断:故障包括传感器故障、网络故障、电池故障、电池过充、过放、过流,绝缘故障等等;
7 、电池安全保护和告警:包括温控系统控制和高压控制,当诊断出故障、BMS上报故障给整车控制器和充电机,同时切断高压来保护电池不受到损害、包括漏电保护等;
8 、充电控制:BMS慢充和快充控制;
9 、电池一致性控制:BMS采集单体电压信息、采用均衡方式使电池达到一致性、电池的均衡方式有耗散式和非耗散式;
10 、热管理功能:电池包各点的采集温度,在充电和放电过中,BMS决定是否开启加热和冷却;
11 、网络功能:包括在线标定和健康,在线程序下载。通常采用CAN网络;
12 、信息存储:BMS需要存储关键数据如SOC、SOH、充放电安时数、故障码等。可以看出,电池管理系统不但与电池密切联系,也与整车系统有着密切联系,在所有故障当中,相对其他系统,电池管理系统的故障是相对较高的,也是较难处理的。


二、BMS 故障分析方法

1 、观察法当系统发生通讯中断或控制异常时,观察系统各个模块是否有报警,显示屏上是否有报警图标,再针对得出的现象一一排查。故障复现法车辆在不同的条件下出现的故障是不同的,在条件允许的情况,尽可能在相同条件下让故障复现,对问题点进行确认。
2 、排除法当系统发生类似干扰现象时,应逐个去除系统中的各个部件,来判断是哪个部分对系统造成影响。
3 、替换法当某个模块出现温度、电压、控制等异常时,调换相同串数的模块位置,来诊断是模块问题或线束问题,
4 、环境检查法当系统出现故障时,如系统无法显示,我们先不要急于进行深入的考虑,因为往往我们会忽略一些细节问题。首先我们应该看看那些显而易见的东西:如有没有接通电源?开关是否已打开?是不是所有的接线都连接上了?或许问题的根源就在其中。
5 、程序升级法当新的程序烧录后出现不明故障,导致系统控制异常,可烧录前一版程序进行比对,来进行故障的分析处理。
6 、数据分析法当 BMS 发生控制或相关故障时,可对 BMS 存储数据进行分析,对 CAN 总线中的报文内容进行分析。

三、15种常见故障案例分析

1 、系统供电后整个系统不工作
可能原因
供电异常、线束短路或是断路、 DCDC 无电压输出
故障排除
检查外部电源给管理系统供电是否正常,是否能达到管理系统要求的最低工作电压,看外部电源是否有限流设置,导致给管理系统的供电功率不足;可以调整外部电源,使其满足管理系统的用电要求;检查管理系统的线束是否有短路或是断路,对线束进行修改,使其工作正常;外部供电和线束都正常,则查看管理系统中给整个系统供电的 DCDC 是否有电压输出;如有异常可更换坏的 DCDC 模块。

2 、 BMS 不能与 ECU 通信
可能原因
BMU (主控模块)未工作、 CAN 信号线断线
故障排除
检查 BMU 的电源 12V/24V 是否正常;检查 CAN 信号传输线是否退针或插头未插;监听 CAN 端口数据,是否能够收到 BMS 或者 ECU 数据包。

3 、 BMS 与 ECU 通信不稳定
可能原因
外部 CAN 总线匹配不良、总线分支过长
故障排除
检测总线匹配电阻是否正确;匹配位置是否正确,分支是否过长。

4 、 BMS 内部通信不稳定
可能原因
通信线插头松动、 CAN 走线不规范、 BSU 地址有重复。
故障排除
检测接线是否松动;检测总线匹配电阻是否正确,匹配位置是否正确,分支是否过长;检查 BSU 地址是否重复。

5 、绝缘检测报警
可能原因
电池或驱动器漏电。、绝缘模块检测线接错。
故障排除
使用 BDU 显示模块查看绝缘检测数据,查看电池母线电压,负母线对地电压是否正常;使用绝缘摇表分别测量母线和驱动器对地绝缘电阻。

6 、上电后主继电器不吸合
可能原因
负载检测线未接、预充继电器开路、预充电阻开路。
故障排除
使用 BDU 显示模块查看母线电压数据,查看电池母线电压,负载母线电压是否正常;检查预充过程中负载母线电压是否有上升。

7 、采集模块数据为 0
可能原因
采集模块采集线断开、采集模块损坏。
故障排除
重新拔插模块接线,在采集线接头处测量电池电压是否正常,在温度传感器线插头处测量阻值是否正常。

8 、电池电流数据错误
可能原因
霍尔信号线插头松动、霍尔传感器损坏、采集模块损坏。
故障排除
重新拔插电流霍尔传感器信号线;检查霍尔传感器电源是否正常,信号输出是否正常;更换采集模块。

9 、电池温差过大
可能原因
散热风扇插头松动,散热风扇故障。
故障排除
重新拔插风扇插头线;给风扇单独供电,检查风扇是否正常。

10 、电池温度过高或过低
可能原因
散热风扇插头松动,散热风扇故障,温度探头损坏。
故障排除
重新拔插风扇插头线;给风扇单独供电,检查风扇是否正常;检查电池实际温度是否过高或过低;测量温度探头内阻。

11 、继电器动作后系统报错
可能原因
继电器辅助触点断线,继电器触点粘连
故障排除
重新拔插线束;用万用表测量辅助触点通断状态是否正确。

12 、不能使用充电机充电
可能原因
充电机与 BMS 通信不正常
故障排除
更换一台充电机或 BMS ,以确认是 BMS 故障还是充电机故障;检查 BMS 充电端口的匹配电阻是否正常。

13 、车载仪表无BMS数据显示
可能原因
主控模块线束连接异常
故障排除
检查主控模块线束是否有连接完备,是否有汽车正常的低压工作电压,该模块是否工作正常

14 、部分电池箱的检测数据丢失
可能原因
整车部分接插件可能接触不良,或者BMS从控模块不能正常工作
故障排除
检查接插件接触情况,或更换 BMS 模块;。

15 、 SOC 异常现象: SOC 在系统工作过程中变化幅度很大,或者在几个数值之间反复跳变;在系统充放电过程中, SOC 有较大偏差; SOC 一直显示固定数值不变。
可能原因
电流不校准;电流传感器型号与主机程序不匹配;电池长期未深度充放电;数据采集模块采集跳变,导致 SOC 进行自动校准;SOC 校准的两个条件:
1 )达到过充保护;
2 )平均电压达到 xxV 以上。客户电池一致性较差,过充时,第二个条件无法达到。通过显示查看电池的剩余容量和总容量;电流传感器未正确连接;

故障排除:在触摸屏配置页面里校准电流;改主机程序或者更换电流传感器;
对电池进行一次深度充放电;更换数据采集模块,对系统 SOC 进行手动校准,建议客户每周做一次深度充放电;修改主机程序,根据客户实际情况调整“平均电压达到 xxV 以 上 ” 这个条件中的 xxV 。设置正确的电池总容量和剩余容量的;正确连接电流传感器,使其工作正常;

16 、 BSU 电压采集不准
可能原因:
电池组 PACK 后没有校准

<think>好的,用户现在想要查找关于BMS测试用例编写的指南或示例,并且询问如何编写BMS电池管理系统的测试用例。根据用户之前的对话历史,我之前已经提供了一个BMS测试计划的概述,现在需要进一步细化到测试用例的具体编写方法。 首先,我需要回顾用户提供的引用内容,特别是引用[1]和[4]提到了BMS功能和测试方法,比如电压、电流、温度监测,SOC估算,异常状态管理等。引用[2]和[3]则强调了测试自动化和仿真环境的重要性,避免直接使用真实电池组带来的风险。 用户之前的回答中提到了测试范围、功能测试、性能指标、安全防护和自动化部署等方面,现在需要将这些内容转化为具体的测试用例编写指南。用户可能需要的是一个结构化的步骤,以及每个步骤中的具体测试点,最好有示例。 接下来,我需要确定测试用例的基本结构,通常包括用例编号、测试目的、前置条件、输入数据、执行步骤、预期结果、实际结果等。结合BMS功能,测试用例应覆盖功能测试、异常测试、性能测试、安全测试和兼容性测试等。 例如,针对电压监测功能,需要设计正常和异常情况下的测试用例,比如过压、欠压的情况,并验证BMS是否能正确触发保护机制。同时,SOC估算的准确性也是一个关键点,可能需要使用仿真工具来模拟不同的电池状态。 另外,引用[3]提到使用仿真环境的重要性,因此在编写测试用例时,需要强调如何在仿真环境中进行测试,确保安全性和可重复性。比如,可以建议使用数字孪生技术来模拟电池组的不同工况,而无需实际物理电池。 用户可能还关心如何自动化测试用例,特别是持续集成中的自动化部署,如引用[5]提到的CI/CD流水线。因此,测试用例的设计需要考虑到自动化脚本的编写,比如使用Python或YAML配置的示例。 还需要注意测试用例的优先级,区分基本功能和高级功能,如标准电池监测和高级电池监测的不同测试点,这可能涉及到不同的测试场景和数据输入。 最后,确保测试用例的可维护性和可扩展性,方便后续迭代和优化。同时,引用[2]提到的极端情况测试,如过热、短路等,这些也需要在测试用例中体现,确保BMS在各种异常情况下的稳定性和安全性。 总结来说,用户需要的是一个结构清晰、覆盖全面、结合仿真和自动化实践的测试用例编写指南,并提供具体示例,以帮助他们系统地设计和实施BMS的测试用例。</think>### BMS测试用例编写指南及示例 编写BMS测试用例需基于其核心功能和测试目标,结合引用内容中的关键需求(如功能验证、异常处理、仿真测试)进行结构化设计。以下是具体步骤和示例: --- #### **一、测试用例设计原则** 1. **覆盖核心功能**:包括电压/电流监测、SOC/SOH估算、均衡控制、故障诊断等[^1][^4] 2. **分层设计**:分基本功能测试、异常场景测试、性能压力测试、安全防护测试 3. **可重复性自动化**:利用数字孪生技术模拟真实电池工况,避免物理风险[^3],支持自动化脚本集成[^2] --- #### **二、测试用例编写框架** | **用例编号** | **测试目的** | **前置条件** | **输入数据** | **执行步骤** | **预期结果** | **实际结果** | |--------------|--------------|--------------|-------------|-------------|-------------|-------------| | *示例见下文* | | | | | | | --- #### **三、典型测试用例示例** ##### **1. 基本功能测试** - **用例1:单体电压监测准确性验证** - **测试目的**:验证BMS电池单体电压的采样精度 - **前置条件**:仿真环境模拟电池组(如电压范围2.5V~4.2V)[^3] - **输入数据**:设定单体电压为3.7V(±0.5%误差允许) - **执行步骤**: 1. BMS启动并连接仿真电池 2. 读取电压采样值 - **预期结果**:BMS显示电压值为3.7V±0.0185V - **用例2:SOC估算逻辑验证** - **测试目的**:验证SOC算法在充放电循环中的准确性 - **输入数据**:模拟电池从20%充至80% - **执行步骤**: 1. 设定初始SOC=20% 2. 注入充电电流(如1C速率) 3. 监测BMS输出的SOC值 - **预期结果**:SOC值随时间线性增长,最终误差≤3% ```python # 自动化测试脚本示例(SOC估算) def test_soc_estimation(): bms = connect_to_simulator() initial_soc = 20 bms.set_initial_soc(initial_soc) charge_current = 1.0 # 1C充电 for _ in range(3600): # 模拟1小时充电 bms.update_current(charge_current) time.sleep(1) assert abs(bms.get_soc() - 80) <= 3, "SOC估算误差超限" ``` ##### **2. 异常场景测试** - **用例3:过压保护触发测试** - **测试目的**:验证BMS在单体电压超过阈值时切断充电 - **输入数据**:仿真电压升至4.3V(阈值4.2V) - **执行步骤**: 1. 逐步提升单体电压至4.3V 2. 监测BMS保护信号 - **预期结果**:BMS触发过压报警并断开充电回路 - **用例4:温度传感器失效处理** - **测试目的**:验证BMS检测传感器丢失并启用冗余机制 - **输入数据**:模拟温度传感器信号中断 - **预期结果**:BMS切换至备用传感器,记录故障码[^1] ##### **3. 性能安全测试** - **用例5:高负载通信稳定性测试** - **测试目的**:验证CAN总线在满负荷下的响应延迟 - **输入数据**:模拟100条/秒的CAN消息 - **预期结果**:BMS响应延迟≤10ms,无数据丢失 - **用例6:短路保护响应时间** - **测试目的**:测试BMS检测到短路后的断开速度 - **输入数据**:模拟电池组输出端短路 - **预期结果**:保护动作时间≤50ms[^2] --- #### **四、测试用例管理建议** 1. **优先级划分**:按功能关键性分级(如P0:安全保护,P1:核心监测) 2. **自动化集成**:通过CI/CD流水线实现测试脚本自动执行(参考YAML配置)[^5] 3. **仿真工具选择**:使用MATLAB/Simulink或专用BMS测试平台构建数字孪生环境[^3] --- ### 结论 BMS测试用例需紧密围绕功能需求和安全标准,通过分层设计和仿真验证确保覆盖所有关键场景。实际编写时可参考上述框架,结合具体项目需求调整参数和测试深度。 --- ### 相关问题 1. 如何验证BMS均衡控制算法的有效性? 2. 在仿真测试中如何模拟电池老化对SOC估算的影响? 3. BMS测试中如何设计符合ISO 26262标准的故障注入场景?
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