北汽EU5 为何在电池均衡后很快又报故障码

文：安文涛

关键词：单体电芯电压、电压均衡、动力电池组信息采集器BIC

故障现象：一辆2019 年产北汽EU5 纯电动车，行驶里程16.7 万km，用户反映该车续航里程严重偏低，电池荷电状态SOC 低于40%时，车辆就会进入龟速行驶模式，仪表中的动力电池故障警告灯点亮（图1）。

图1 动力电池故障灯点亮

检查分析：维修人员根据故障现象分析可能的故障原因有：①动力电池故障；②动力电池管理系统BMS 故障；③动力电池线路故障。连接诊断设备对全车进行故障扫描，动力电池管理系统报故障码“P118522——电池单体电压不均衡”（图2）。

图2 动力电池管理系统故障记录

读取数据流发现，该组动力电池SOC 为42%，总电压365.640 V，整包压差0.625 V，单体最高电压3.752 V，单体最低电压3.127 V，其中M2 单模组压差最大为0.607 V（图3）。

图3 动力电池组数据

进一步读取M2 模组的数据，可以确定故障就发生在M2 模组3 号电芯电压过低上（图4）。在电池组中单个电芯电压过低，一般可以认为是电池损坏或采样电路故障，所以接下来要对电池包进行拆解，实测并进行故障排查。

图4 动力电池M2 模组数据流

测量动力电池组信息采集器BIC的采样电路，M2 模组3 号电芯电压为2.937 V（图5），使用万用表实测电压为2.940 V（图6）。电压一致，证明采样电路正常。检查线路也未发现虚接、腐蚀、破损等情况，至此可以确认M2 模组的3号单体电池有问题。

图5 测量BIC 采样电路得到的数据

图6 使用万用表实测电压值

由于该车经常直流充电，因此怀疑均衡不好导致单体压差过大，尝试对电池进行均衡充电。装车后进行测试，故障没有复现，也没有其他异常，于是将车交还客户并进行跟踪。但是好景不长，大约一个月后用户再次回厂，依旧是动力电池管理系统报P118522 故障码。

由于刚进行过电池均衡，所以这次怀疑电池是不是真的彻底坏了。考虑到拆装比较繁琐，所以先使用诊断设备的“电池动态测试”功能，看动力电池是否存在老化问题。进入该功能并按照提示试车，得出的测试结果显示：在加减速动态试车时，7 号电芯的电压波动值最大，达到了0.213 V，其最低电压为2.898 V（图7）；28 号电芯的电压波动值最小，仅有0.092 V，其最低电压为3.646 V。

图7 电池动态测试结果（部分）

看似7 号电芯存在问题，但根据锂电池的放电特性，能量存储多的电池放电压差小，而当SOC 小于30%时，电压波动就会比较大。此时7 号电芯的最低电压仅有2.898 V，所以波动较大也在合理范围内，并不能判定其电池健康状态SOH 较差。

继续分析电池内阻情况，该参数是鉴定电池老化程度比较准确的参数之一，相同使用条件下的电芯如果内阻变大，说明其已经发生老化。虽然该参数会随结构、材料成分、生产批次等因素存在差异，但是经过配组后的电池包，各种因素的差异较小，参考价值还是很大的。根据电池的电化学特性，一般当电池的SOH 老化至80%时，内阻会升高2～3 倍，但是这一过程并不是线性的，可能老化到某个程度时内阻会突然大幅增加。

查看该车动态路试后的内阻判断结果。39 号电芯的内阻最高，为0.930 mΩ；4 号和42 号内阻最低，为0.550 mΩ，平均值为0.622 mΩ，而7号电芯的内阻是0.870 mΩ，介于平均值和最大之间（图8）。内阻最大的电芯并没有出现异常，那么7 号电芯应该也没有问题。这里需要注意锂电池SOC 小于30%或大于90%时，内阻变化较大；此外，单模组两端的电芯内阻会受螺栓连接及线束长度的影响，导致动态测试数值偏大。

图8 内阻最大和最小的电芯

综合以上情况分析，可以得出三条结论：①静态测量单体电芯的电压，证实7 号电芯电压过低直接导致了故障报警；②动态测试电压波动情况，虽然7号电芯电压波动较大，但是考虑到7 号电芯SOC 低于30%，在电压变化较大的区间，数值应该在正常范围内；③动态测试内阻，7 号电芯内阻在整包平均值与最大值之间，并没有明显异常。

问题变得越来越矛盾，考虑到电池动态测试可能会受到BMS、BIC、线路等硬件条件干扰，导致测试结果不准确，于是又对动力电池进行了拆解测量，并为此借来了一个内阻测试仪。直接测量结果测得7 号电芯内阻为0.416 mΩ，说明该电芯健康状态并没有问题（图9）。那么现在的问题就在于为什么7 号电芯会在使用一个多月后出现电压下降的问题。思来想去还有另外一种可能，也就是7 号电芯会独立于其他电芯而发生放电的情况。

图9 7 号电芯内阻实测值

对7 号电芯进行静态电流测量，发现此时该电芯竟然有92 mA 的静态电流（图10），拔下BIC 后电流消失，至此故障点终于得到确认：问题就发生在BIC 内部电路，存在自耗电的情况。这就解释了为什么电池均衡后试车正常，但用了一个多月后故障又复发，因为漏电电流较小，经过一段时间的积累，电压降低至限值，故障才被触发。

图10 7 号电芯静态电流测量值

故障排除：更换动力电池组信息采集器BIC 后使用至今，故障未再出现，至此故障彻底排除。

回顾总结：电动汽车已普及多年，随着时间的推移，各种故障也日渐增多，但是因车辆动力系统的巨大变革而给传统维修技师带来了不小的挑战。电池健康状态这一重要参数极大影响着车辆性能及续航里程，对其性能的准确评估尤为重要，这里总结几个方法供大家参考借鉴。

（1）读取静态数据流：检查电压是否均衡，正常情况下各单体电芯的压差一般在100 mV 内（不同车型也会有差异，还有的车型为了少报故障码，会设定比较高的极限值，例如本案例车型是高于500 mV 报故障码）。如果个别电芯电压过高或过低，需要考虑BIC 采样异常或电池故障。

（2）动态测试单体电压差变化：性能一致性好的动力电池，各电芯的压差动态变化比较均匀。如果个别电芯动态压差变化非常大，说明该电芯容量降低、内阻升高、健康状态下降，电池包整体性能也会因“木桶效应”而容量降低，进而影响续航里程。需要注意的是，动态测试要注意避开电芯电压波动较大的低SOC 区域。

（3）检测单个电芯内阻：正常的电池包中各电芯内阻在出厂时经过适配，一致性较好，如果个别电芯内阻明显变大，说明该电芯已经老化，需要拆解后对该电芯做进一步测试。