2020款比亚迪秦无法上电

◆文/福建省陈育彬技能大师工作室 陈育彬 沈洪松

故障现象

一辆2020款比亚迪秦纯电动汽车，搭载永磁同步电机，行驶了大约10 000km。该车无法上“OK”电，组合仪表上显示“EV功能受限”，且整车动力系统故障指示灯点亮。

故障诊断与排除

使用诊断仪器读取动力电池管理模块(BMS)的故障信息，发现存有三个故障码(图1)：P1A4200-负极接触器烧结故障(间歇故障)；P1A5100-碰撞硬线信号PWM异常报警(当前故障)；U016400-与空调通信故障(当前故障)。读取BMS系统的数据流，观察“预充接触器状态、负极接触器状态、主接触器状态、预充状态”的数据流(图2)，发现预充状态显示“预充失败”，主接触器状态和负极接触器状态均显示“断开”，车辆无法正常上电。

图1 故障车上存储的故障码

图2 故障车BMS系统数据流

根据维修手册的提示，多次尝试上“OK”电，但故障依旧。尝试清除故障码，发现故障码有时可以清除，但大多数情况下无法清除。通过上述检测，并结合故障现象进行综合分析，导致该车故障的可能原因有：动力电池内部的负极继电器烧结故障、负极继电器控制线路对地短路、BMS模块故障。

纯电动汽车动力电池的内部组成部件主要包括：各电池模组、CSC采集系统、电池控制单元(BMU)、电池高压分配单元(B-BOX)、电池内部冷却系统、电池内部加热系统等。不同的电动汽车，电池内部的高压分配单元所包含的部件有所不同，一般由正极继电器、负极继电器、预充继电器、预充电阻和电流传感器组成，部分车型还包括直流充电继电器、电池加热继电器。有些车型将预充继电器、预充电阻器、电流传感器、直充充电继电器安装在动力电子单元(PEU)或高压电控总成内部，例如比亚迪e5电动汽车。2020款比亚迪秦电动汽车的动力电池内部结构及原理如图3所示。

图3 故障车型动力电池系统结构及原理图

动力电池内部的主继电器主要包括正极继电器、负极继电器，其作用是接通和关闭高压系统。故障码中的“负极接触器”，实际上就是GB/T 19596-2017电动汽车术语提到的高压继电器，只是有些厂家称之为接触器，有些称之为继电器。为了叙述规范，本文统一用高压继电器、负极继电器、正极继电器这类术语。高压继电器的内部电路如图4所示，继电器线圈的电源电压为12V，通过低压电路拉低控制高压电路的接通或断开。

图4 高压继电器内部电路

预充继电器和预充电阻的安装位置因车型而异，大部分电动汽车的预充继电器和预充电阻安装在动力电池箱内部，如：2020款比亚迪秦、北汽EU260和EX360、吉利EV300和EV450、广汽合创G07系列等；有些安装在“四合一”或“三合一”内部，如比亚迪e5。

电动车动力电池为什么需要安装预充电系统？在电动汽车上“READY”或“OK”电时，为缓解对高压系统的冲击，电池管理器先吸合预充继电器，电池包的高压电经过预充继电器并联的限流电阻后，加载到电机控制器母线上，对电机控制器内的电容器进行预充电，电池管理器检测到母线上的电压与电池包电压之差为电池包电压的5%以内时，控制主继电器吸合，断开预充继电器。也就是说，预充继电器用于预负载，在闭合正极继电器、负极继电器前，以小电流给高压系统上的电容器进行预充电，以检查高压车载网络上的连接是否正常，同时避免高电压对高压部件的冲击。

电流霍尔传感器用于监测动力电池包正极的充、放电电流。不同的车型，电流霍尔传感器的安装位置有所不同，有些安装在动力电池内部，有些安装在动力电子单元(PEU)或高压电控总成内部。图5所示为2020款比亚迪秦动力电池高压配电箱内部的电流霍尔传感器，该传感器安装在动力电池内部的高压配电箱正极接线柱上。2016～2018款比亚迪e5电流霍尔传感器则安装在前机舱高压电控总成内部，如图6所示。

图5 故障车型电流霍尔传感器的安装位置

图6 比亚迪e5电流霍尔传感器的安装位置

该车故障码指示的故障较为明确，在检查负极继电器外部控制线路正常的前提下(比亚迪秦的电池管理器安装在动力电池外部)，决定更换动力电池内部的负极继电器。为保险起见，同时更换了正极和负极继电器后试车，该车故障被彻底解决。

维修小结

动力电池的常见故障包括：电压采样功能异常、温度采样异常、熔丝烧毁、内部通信故障，以及其他故障(充电管理、放电管理、高压继电器控制、电池均衡、数据记录、SOC/SOH计算功能)等，继电器(接触器)烧蚀故障是其中比较常见的故障之一。动力电池属于高压器件，电池内部组件的维修是一项需要特殊维修资质的工作，一方面涉及到高压安全，操作不当易造成人员伤亡；另一方面涉及到维修后电池的密封性能测试结果是否符合厂家规定的防护等级标准。如果电池包密封结构受损，电动车辆在涉水或短时间泡水后，电池包内部会有进水的危险。因此，维修动力电池时务必严格遵守厂家的操作规范。

最后，借此机会，顺便介绍更换负极继电器的操作规范和流程。

1.前期准备工作。主要是准备人员防护工具和操作工具。人员防护工具包括：绝缘手套(耐压1 000V以上)、帆布手套、绝缘鞋(耐压1 000V以上)、绝缘胶布、防护面罩。操作工具包括：高压绝缘工具组件、举升机、简易支架车、套筒扳手组件、动力电池升降平台车。

2.完成高压系统切断后，按照维修手册的操作流程拆卸动力电池总成。拆卸过程中需要注意动力电池及车辆上贴有的高压警示标识，同时对动力电池进行防护。非专业人员，不得随意打开高压蓄电池外罩。

3.从车上拆下动力电池后，打开动力电池外罩。拆卸高压配电箱外罩(图7)，拆卸动力电池正极、负极桩头与高压继电器之间的连接螺栓，并做好绝缘防护措施(图8)。

图7 拆卸高压配电箱外罩

图8 拆卸继电器附件

4.拆卸高压继电器上的相关附件，如：拆卸预充电阻(图9)、高压熔断器(图10)。

图9 拆卸预充电阻

图10 拆卸高压熔断器

5.拆卸负极继电器(图11)，使用万用表测量负极继电器两个高压触点端的电阻值小于1Ω，说明负极继电器触点内部烧结。在安装新的负极继电器之前，有必要进行通电测试(图12)。

图11 拆卸负极继电器

图12 对新的负极继电器进行通电测试

6.为了保险起见，本次维修同时更换了正极继电器和负极继电器(图13)，安装高压继电器相关附件(图14)。

图13 更换正极和负极继电器

图14 安装高压继电器相关附件

7.按照拆卸高压继电器相反的顺序，安装新的动力电池密封垫(图15)，并进行密封性能测试，添加电池冷却液至合适位置(图16)。

图15 安装动力电池外罩

图16 添加电池冷却液

8.清除故障码，打开点火开关后，完成车辆上电，“OK”灯能够正常点亮(图17)，使用仪器检测BMS系统，清除故障码，读取数据流“预充状态”显示“预充完成”(图18)，至此故障排除。

图17 故障车恢复正常时的仪表台

图18 故障车修复后的数据流