作者:深圳市龙岗区易小彪名教师工作室 易小彪,林 强
2018款比亚迪E5车低压起动蓄电池为磷酸铁锂电池(图1),也称为低压起动铁电池,由电压采样线、温度采样线、电池控制模块(LBMS)、正负极接线柱、外壳,以及4个串联的单体磷酸铁锂电池(标称电压3.2 V、最低电压2.0 V、最高电压3.6 V)组成。2018年之前生产的比亚迪E5车使用的低压起动蓄电池都是磷酸铁锂电池,但之后生产的有些是使用铅酸电池,磷酸铁锂电池相较于铅酸电池使用寿命更长,可以达到2倍,甚至3倍,但磷酸铁锂电池成本较高。
低压起动蓄电池若是大电流充放电,可能会造成温度过高导致爆炸,因此通过设置LBMS用来监控低压起动蓄电池的电压、电流、温度等信号,如果这些信号出现异常,LBMS便会与DC/DC(直流/直流转换器)控制器通信,让低压起动蓄电池停止充放电,以免造成安全事故。
低压起动蓄电池是整车低压负载的供电电源,并联在DC/DC控制器输出端上,DC/DC控制器相当于传统燃油车的发电机,可以给低压起动蓄电池充电。当车辆长时间停放后,低压起动蓄电池将进入休眠状态,不对外输出电压,在低压起动蓄电池进入休眠状态且高压系统正常时,按压左前门把手上的微动开关,低压起动蓄电池将被唤醒,并对外输出电压,同时动力电池通过DC/DC控制器也将给低压起动蓄电充电。
在OFF挡位下,若低压起动蓄电池电压低于12.8 V,且前舱盖关闭信号有效时,低压起动蓄电池会请求进行智能充电(需高压系统无故障,且动力电池电量在10%以上),智能充电完成后(低压起动蓄电池电压高于14.4 V)将自行终止充电。若在智能充电过程中,人为改变车辆挡位或打开前舱盖,智能充电将被迫终止,若智能充电失效,组合仪表上将可能出现“低压电池电量过低,请检查车辆状态”的提示。车辆上OK电后(进入Ready模式),只有在DC/DC控制器输出电压不足时,低压起动蓄电池才会参与整车低压负载供电。
低压起动蓄电池极柱内部连接LBMS,其通过通信口和整车模块交互信息,若通信异常,低压起动蓄电池将无法正常使用。此外,LBMS硬件电流通过能力有限,因此严禁使用低压起动蓄电池辅助给其他燃油车搭电。
故障现象
车辆无法上OK电。
故障诊断
接车后试车,检查低压起动蓄电池正负极连接,正常;检查LBMS线束连接,正常;使用万用表测量低压起动蓄电池电压,为0.1 V,明显异常。外接12 V铅酸蓄电池给车辆供电后,车辆可以正常上OK电,组合仪表上出现提示“起动型铁电池故障请联系服务店更换”(图2)。
将外接的12 V铅酸蓄电池拆下,测得DC/DC控制器输出端电压为13.6 V,说明DC/DC控制器能够输出足够电压给低压起动蓄电池充电,但测得充电电流为0 A,此时按压左前门把手上的微动开关,测得唤醒信号正常,低压起动蓄电池依旧无法充电,由此怀疑低压起动蓄电池自身故障。关闭车辆电源后,测得低压起动蓄电池电压为0.3 V,由此确定低压起动蓄电池处于休眠状态无法唤醒或已经损坏。由于低压起动蓄电池更换费用较高,决定拆解低压起动蓄电池进行维修。
拆下低压起动蓄电池上盖的4个固定螺栓及正、负极2个固定螺母,分离上盖(图3)。
如图4所示,LBMS中B1-、B1+、B2+、B3+、B4+分别用来检测B1、B2、B3、B4这4个单体磷酸铁锂电池电压,T+、T-用来测量电池组的温度,CAN H、CAN L用来与其他模块进行信息交互,Wake up可在低压起动蓄电池休眠状态下提供唤醒信号(正常有12 V的电压,通过按压左前门把手上的微动开关进行唤醒),继电器K1连接低压起动蓄电池正极。如果低压起动蓄电池自身故障或通信故障,继电器K1将断开,此时低压起动蓄电池停止充放电。
使用万用表测量4个单体磷酸铁锂电池电压,均为1.7 V左右,总电压约为7 V。若总电压低于8 V,LBMS将让低压起动蓄电池停止充放电,默认低压起动蓄电池故障,不能激活必须更换。
在维修低压起动蓄电池前一定要检查外观是否破损或变形,是否有电池液泄漏,是否温度过高,单体磷酸铁锂电池之间是否压差过大,如果存在异常,则要停止维修作业。检查该车低压起动蓄电池基本情况正常,将12 V直流充电器充电电压调到12.8 V,充电电流调到15 A,绕过继电器K1直接给电池充电约10 min,连接万用表和钳形电流表监测充电电压和电流情况(图5),使用红外线温度计监测单体磷酸铁锂电池温度情况。
当4个单体磷酸铁锂电池总电压上升到12.8 V左右,暂停充电,静置5 min后,将低压起动蓄电池装配好,装配时需检查正、负极密封圈,上盖密封胶条是否正常,如损坏需涂抹密封胶进行密封。
故障排除
拔掉冷却风扇熔丝,并将装配好的低压起动蓄电池装车测试,使用故障检测仪清除电压过低的故障代码,车辆可以正常上OK电,组合仪表上也不再出现提示,测得低压起动蓄电池充电电压为13.5 V,充电电压正常。使用故障检测仪读取低压起动蓄电池数据流(表1),充电状态一切正常,至此故障排除。
故障总结
有些新能源汽车在遇到低压起动蓄电池电压过低,车辆无法起动时,为保护低压起动蓄电池和用户安全,不能直接外接蓄电池跨电起动车辆,需先检查低压起动蓄电池电压,再根据电压大小,采取不同的措施。
(1)低压起动蓄电池(带LBMS)电压低于8 V,无论是混动车,还是纯电动车,都不可以直接外接蓄电池跨电起动车辆,需更换低压起动蓄电池。
(2)低压起动蓄电池电压在8 V以上,将LBMS导线连接器端子6与搭铁用细导线短接,并测量低压起动蓄电池正极与负极的电压值,若与短接前的电压值一致,则可以确定低压起动蓄电池只是进入了低功耗模式,重点排查左前门把手上的微动开关及相关线路是否有故障,低压起动蓄电池还可以继续使用,但建议尽快让车辆上OK电给低压起动蓄电池进行充电。此外还有一种可能就是LBMS故障,这时就需要更换低压起动蓄电池。