純電動汽車的動力電池故障診斷及維護技術(shù)探討

胡銀全 陳紅紅

摘要：隨著環(huán)境形勢日益嚴峻，各國大力推行新能源純電動汽車，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。汽車電池管理系統(tǒng)是新能源企業(yè)核心構(gòu)成，新能源電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題會影響整車安全行駛，發(fā)生爆炸等重大安全事故。純電動汽車是依靠電力為驅(qū)動能源的車輛，是被認為最具發(fā)展前景的新能源汽車。動力電池決定電動汽車性能，由于電池儲能系統(tǒng)安全性得不到技術(shù)保證，制約其廣泛應用。針對純電動汽車動力電池故障診斷要點分析，探討動力電池常見故障維修方法，為純電動汽車動力電池維修提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;動力電池故障;維修技術(shù)

環(huán)境污染是當今汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的主要條件，新能源汽車研發(fā)受到汽車集團的重視。電動汽車動力驅(qū)動方式為電力驅(qū)動，使用成本，續(xù)航里程，高壓漏電等方面是電動汽車行業(yè)必須面對的問題。電動汽車有獨特動力系統(tǒng)組成，汽修技師維修電動汽車普遍存在技術(shù)障礙。在純電動汽車，燃料電池電動汽車應用中，需要通過串并聯(lián)方式組成動力電池充放電。電動汽車故障檢測診斷研究目前處于起步階段，維修行業(yè)缺乏規(guī)范化操作流程，維修技師缺乏電動汽車故障檢測經(jīng)驗。開展電鍍工汽車系統(tǒng)故障檢測診斷技術(shù)研究，有利于提高電動汽車使用安全系數(shù)，提高故障檢測診斷效率，對促進電動汽車維修行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1.電動汽車動力系統(tǒng)構(gòu)造

電動汽車由車載動力電源系統(tǒng)，動力傳動系統(tǒng)構(gòu)成，電動汽車基礎維修保養(yǎng)與燃油車相似，電動汽車使用維修中需重視高壓觸電傷害，隨著新能源汽車保有量增長，新能源汽車發(fā)展造就熱門就業(yè)崗位。燃油汽車發(fā)展出完善的售后服務體系，但新能源汽車售后服務處于起步階段，新能源汽車配件與傳統(tǒng)燃油汽車不同，燃油車維修技師維修新能源汽車普遍存在技術(shù)等障礙，難以精準判斷排除故障。

電動汽車是部分用電能驅(qū)動的汽車，由驅(qū)動電機，調(diào)速控制裝置等部件組成。電動汽車驅(qū)動電機具有良好牽引特性，電池充電系統(tǒng)是電動汽車關(guān)鍵系統(tǒng)，可以為汽車穩(wěn)定工作提供條件【1】。電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)由控制器等部分構(gòu)成。驅(qū)動電機作用是驅(qū)動車輪前景，電機調(diào)速控制裝置通過控制電機電壓完成電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。電動汽車是當今社會科技系統(tǒng)的集合體現(xiàn)，將電力技術(shù)，新材料等融為一體，具有環(huán)保效果好，熱效率高，能源可回收利用率高，控制性能佳等特點。動力電池是電動汽車動力源，型號主要有三元鋰電池組，鉛酸動力電池組等。電池組主要分布于車輛前后艙及汽車底板。電池管理系統(tǒng)對動力電池組充放電電流，電池溫度進行控制，建立動力電池組維護體系【2】。系統(tǒng)根據(jù)電池組健康狀態(tài)，功能狀態(tài)進行可靠監(jiān)測，減少電池失效導致車輛故障。

電動汽車電池分為蓄電池與燃料電池，蓄電池包括鉛酸蓄電池，鈉硫電池等，燃料電池用于燃料電池電動汽車，把控磷酸燃料電池，固體氧化物燃料電池等。動力電池性能對電動汽車行駛里程有很大影響，從溫升特性，電池容量等方面體現(xiàn)。電動汽車是由電力驅(qū)動系統(tǒng)，相關(guān)輔助系統(tǒng)構(gòu)成，動力電池內(nèi)部出現(xiàn)溫度過高，控制器功能部分喪失，內(nèi)外部短路，電解液缺失等為蓄電池常見故障。

2.新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)是通過檢測電池組各單元單體電池狀態(tài)，根據(jù)其狀態(tài)對動力電池系統(tǒng)控制調(diào)整。電池管理系統(tǒng)基本功能分為檢測保護等方面。包括數(shù)據(jù)采集，均衡控制，信息管理等功能。動力電池管理系統(tǒng)組成包括軟硬件。硬件分為主控與從控模塊，由數(shù)據(jù)采集單元，中央處理單元，均衡單元檢測模塊等組成。

軟件包括控制策略，底層操作系統(tǒng)。動力電池管理系統(tǒng)中軟件設計，功能包括自檢功能，電壓檢測，電流檢測，CAN通訊，放電均衡功能等。動力電池管理技術(shù)指標包括最大可測量電流，單體電壓測量精度，溫度測量精度，CAN通訊，在線監(jiān)測與調(diào)試功能等。BMS通過通訊接口與整車控制器，能量管理系統(tǒng)，遠程監(jiān)控終端等通訊。如在北汽新能源EV200車型中，電池管理系統(tǒng)，車載充電器為通訊報文收發(fā)節(jié)點，可相互通訊了解其他部件工作狀態(tài)【3】。電動汽車動力電池廠商控制策略基本相同，但選用控制元器件精度不同，成為廠家特色。各廠商控制軟件開發(fā)中根據(jù)使用中發(fā)現(xiàn)問題不斷完善，通過刷程序為汽車升級，維修人員取得廠商授權(quán)，可通過OBD接口對有關(guān)控制程序重刷升級。

新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)通過總電壓等實時監(jiān)控采樣，動力電池管理系統(tǒng)對電池性能參數(shù)進行監(jiān)控，可以進行應用環(huán)境管理，使得電池保持在優(yōu)良環(huán)境溫度。動力電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題不能對電池準確監(jiān)控，使得電池過載等問題發(fā)生嚴重影響電池性能，損害電池使用壽命。動力電池管理系統(tǒng)任務是保證高壓供電系統(tǒng)絕緣安全，實現(xiàn)電池信息交流通訊等。

3.純電動汽車動力電池常見故障診斷維修技術(shù)

新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)中，常見故障有電壓異常，預充電故障等。電動汽車管理系統(tǒng)常見故障分為通訊類，絕緣類與溫度類等。汽車故障檢測診斷目的是確定汽車技術(shù)狀況，確定故障原因部位，確保車輛行駛安全。由于驅(qū)動系統(tǒng)動力源自高壓動力電池，使用檢修車輛需注意操作安全性。汽車使用中出現(xiàn)故障原因包括自然老化，設計技術(shù)，車輛使用條件等。車輛出現(xiàn)故障需借助故障檢測方法及時排除故障。

新能源汽車通信故障主要原因包括CAN線等，BMS正常通電下使用萬能表測量，直流電壓檔紅表筆觸碰CANH，對輸出電壓測量。正常通信線路CANH與CANL電壓保持在1.5伏左右，如測量出現(xiàn)較大偏差斷定動力電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障。電壓出現(xiàn)異常故障需要重點關(guān)注電池原因，采集線端子原因，采集第線保險絲故障等。診斷欠壓故障需使用萬用表，測量電池電壓值與監(jiān)控電壓值比較，出現(xiàn)較大偏差確定電池原因。采集線固定螺栓出現(xiàn)松動，可能影響單體電壓采集準確性。確認解除故障后對采集線加固確保良好接觸性能。采集線上保險絲測量得出阻值，超出一兆范圍斷，需及時更換確保汽車良好行駛性能。確定從板故障需對電壓測量，比較采集電壓出現(xiàn)異常狀況斷定從板故障，及時更換并研究故障數(shù)據(jù)。

新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)中，工作線束接插件內(nèi)芯短接導致絕緣故障，電壓采集線破損導致絕緣故障。電動汽車絕緣故障包括高壓負載漏電，高壓線出現(xiàn)破損情況，電池箱進水，電壓采集線損壞等情況。出現(xiàn)高壓負載漏電情況需及時斷開PCU，空調(diào)等設備，找到故障原因及時維修零配件。連接器出現(xiàn)破損需用兆歐表進行測量，依據(jù)測量結(jié)果確定故障位置，及時維修更換配件。出現(xiàn)電池漏液需對電池箱內(nèi)徹底清理，電池不能使用需及時更換。電壓采集線出現(xiàn)損壞需準確判斷漏電部位，更換修補破損線路。高壓板檢測出現(xiàn)誤差需及時采取更換措施。

4.結(jié)語

隨著國家加大對新能源汽車的支持力度，促進新能源汽車普及到人們生活中。新能源汽車動力主要依靠電池，加強對新能源汽車電池管理系統(tǒng)故障診斷研究具有重要現(xiàn)實意義。純電動汽車動力電池故障維修難度較大，但把握好電池組拆卸等故障維修要點，掌握單體欠壓等常見故障診斷方法，可以有效維修動力電池故障，保證新能源汽車安全使用。

參考文獻

[1]郭偉偉.純電動汽車動力電池故障診斷、維修探究[J].湖北農(nóng)機化，2020（14）：123-124.

[2]晏和坤.新能源汽車的故障問題與維修技術(shù)分析[J].湖北農(nóng)機化，2020（12）：112-113.

[3]鄧寧.新能源汽車動力電池故障的診斷與維護[J].汽車實用技術(shù)，2020（08）：1-3.

基金項目：

項目名稱：電動汽車電池健康狀態(tài)診斷分析與研究

項目編號：KJA202006