新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)故障診斷與排除方式

張鵬霄

摘要：新能源汽車(chē)行業(yè)為獲得市場(chǎng)占有率，高度重視電池核心技術(shù)研發(fā)，不斷取得技術(shù)突破。但新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)在絕緣、電壓、充電等方面也暴露出諸多故障性問(wèn)題，研發(fā)者應(yīng)積極改善并解決這些問(wèn)題，促進(jìn)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)生態(tài)發(fā)展。鑒于此，基于推動(dòng)新能源汽車(chē)發(fā)展的目的，圍繞電池核心技術(shù)問(wèn)題，總結(jié)了電池核心技術(shù)的故障診斷與排除方式，以供相關(guān)從業(yè)者與研究者參考。

Abstract： In order to gain market share， the new energy automobile industry attaches great importance to the research and development of battery core technologies and continues to make technological breakthroughs. However， the core technology of new energy vehicle batteries also exposes many failure problems in terms of insulation， voltage， charging， etc.， and developers should actively improve and solve these problems to promote the sustainable ecological development of the new energy vehicle industry. In view of this， based on the purpose of promoting the development of new energy vehicles， around the core technical problems of the battery， the fault diagnosis and troubleshooting methods of the core battery technology are summarized for the reference of relevant practitioners and researchers.

關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē);電池;核心技術(shù);故障;診斷;排除

Key words： new energy vehicle;battery;core technology;malfunction;diagnose;exclude

中圖分類(lèi)號(hào)：U464.12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0126-02

0? 引言

綠色出行與節(jié)能環(huán)保已成為時(shí)代發(fā)展主題。隨著節(jié)能減排政策力度的不斷加強(qiáng)，新能源汽車(chē)的市場(chǎng)占有率與保有量逐步擴(kuò)大。電池開(kāi)發(fā)是新能源汽車(chē)的核心技術(shù)，電池核心技術(shù)必將影響新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。但目前新能源汽車(chē)電池存在顯著的技術(shù)故障，嚴(yán)重制約著新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。如果新能源汽車(chē)電池出現(xiàn)問(wèn)題，那么就可能直接影響到汽車(chē)的安全駕駛，嚴(yán)重者會(huì)發(fā)生爆炸、起火、觸電等安全事故。此外，也可能導(dǎo)致汽車(chē)無(wú)法啟動(dòng)、充電等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅到駕駛員的生命財(cái)產(chǎn)安全。基于此，如果要想從根本上上提升新能源汽車(chē)的使用性能，強(qiáng)化新能源汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就需要不斷對(duì)電池核心技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，有針對(duì)性地解決目前存在的各項(xiàng)問(wèn)題，從而促進(jìn)新能源汽車(chē)的可持續(xù)發(fā)展。

1? 新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)的研究背景

新能源汽車(chē)改變了大眾的駕駛習(xí)慣，自上市以來(lái)就獲得大批用戶(hù)青睞。從首批新能源汽車(chē)駕駛員反饋情況來(lái)看，有關(guān)電池問(wèn)題的反饋頗多。使用新能源汽車(chē)，就意味著需要充電，所以需要安設(shè)充電樁，但目前充電樁尚未真正普及，影響到汽車(chē)的體驗(yàn)感。還有一些新能源汽車(chē)對(duì)充電樁有著嚴(yán)格要求，讓駕駛員面臨著更多挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，隨著駕駛時(shí)長(zhǎng)的不斷增加，也需要面對(duì)更換電池的問(wèn)題。推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還急需強(qiáng)化電池核心技術(shù)的研究，提高續(xù)航力與安全性，增加電池壽命。除此之外，新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)故障主要包括絕緣、電壓、充電等方面的問(wèn)題，這些故障會(huì)導(dǎo)致電池組內(nèi)壓強(qiáng)與溫度升高，從而引發(fā)電池?zé)崾Э亍1]為了預(yù)防安全事故，目前研究者從車(chē)載端與云端展開(kāi)電池故障診斷與排除工作。如圖1所示，新能源汽車(chē)電池核心管理系統(tǒng)（BMS）通過(guò)對(duì)電池組的電壓、電流與溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)估電池的健康性（SOH）與充電性（SOC）來(lái)保障電池安全。

2? 新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)問(wèn)題

充電難。新能源汽車(chē)包括有限傳導(dǎo)、無(wú)線感應(yīng)與更換電池三種充電方式。與傳統(tǒng)燃油車(chē)相比，有限傳導(dǎo)式的充電時(shí)間更長(zhǎng);無(wú)線傳感在充電時(shí)損耗較大，經(jīng)濟(jì)性與便捷性欠佳;電池更換式也僅僅適合小型車(chē)，對(duì)大型車(chē)并不適用。而太陽(yáng)能充電板在現(xiàn)實(shí)使用中發(fā)電效率低，陽(yáng)光充足時(shí)的續(xù)航也僅有幾公里，并且還有一定的安全隱患問(wèn)題。

續(xù)航短。與傳統(tǒng)燃油車(chē)相比，新能源汽車(chē)的最大差異就在于能源，即便新能源汽車(chē)具有不排放污染氣體、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，但由于技術(shù)并不成熟，電池密度低，傳統(tǒng)燃油車(chē)在行駛中僅需要一次充電，而新能源汽車(chē)的充電次數(shù)可能就需要三次以上，而且充電地點(diǎn)較為固定，充電時(shí)長(zhǎng)較短，嚴(yán)重影響到新能源汽車(chē)的正常使用。

技術(shù)弱。與國(guó)際新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)相比，我國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展整體水平欠佳，即便個(gè)別技術(shù)處于領(lǐng)先地位，但也僅掌握在小部分企業(yè)之中，大部分企業(yè)的技術(shù)水平無(wú)法達(dá)到大眾用車(chē)需求。[2]大多數(shù)新能源汽車(chē)生產(chǎn)商始終對(duì)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行模仿或改裝，但這些產(chǎn)品也的確存在適應(yīng)性差、尺寸不符等問(wèn)題，對(duì)新能源汽車(chē)的正常發(fā)展產(chǎn)生了負(fù)面影響。

3? 新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)故障診斷與排除

如表1所示，新能源汽車(chē)電池核心管理系統(tǒng)（BMS）具有諸多功能，其常見(jiàn)技術(shù)故障包括絕緣故障、電壓故障、預(yù)充電故障以及無(wú)法充電故障等。

3.1 絕緣故障診斷與排除

電壓采集線損壞與電池箱短接、高壓線損壞與車(chē)體短接、接插件內(nèi)芯與外殼短接均會(huì)導(dǎo)致絕緣故障產(chǎn)生。第一，當(dāng)電池箱進(jìn)水或電池漏液時(shí)，應(yīng)對(duì)電池箱內(nèi)部進(jìn)行干燥清理，如果電池?zé)o法正常使用，就需要立即更換電池。第二，當(dāng)高壓負(fù)載漏電時(shí)，應(yīng)迅速斷開(kāi)充電機(jī)、空調(diào)、PCU等設(shè)備，直到發(fā)現(xiàn)故障原因，并對(duì)故障位零部件維修或替換。第三，當(dāng)高壓線或連接器損壞時(shí)，應(yīng)用兆歐表測(cè)量確定故障位置，并對(duì)問(wèn)題部件維修或替換。第四，當(dāng)高壓板檢測(cè)出現(xiàn)誤差，應(yīng)首先確定高壓板是否出現(xiàn)故障，并及時(shí)進(jìn)行配件更換。

3.2 電壓故障診斷與排除

如果電壓出現(xiàn)故障，就需要從五方面考慮：第一，電池欠壓。一般出現(xiàn)此問(wèn)題需要用萬(wàn)用表對(duì)電池電壓進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并將測(cè)量值與監(jiān)控電壓值對(duì)比，如果偏差較大，就能判定是電池的問(wèn)題，此時(shí)可以考慮更換新電池。第二，采集線端口松動(dòng)。如果采集線固定栓松動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致單體電壓采集不準(zhǔn)。此時(shí)應(yīng)對(duì)采集端口輕輕晃動(dòng)并確認(rèn)接觸故障，及時(shí)更換或加固采集線。第三，采集線保險(xiǎn)絲故障。對(duì)保險(xiǎn)絲測(cè)量得到精確阻值，如果超出一兆范圍，就能判定保險(xiǎn)絲出現(xiàn)問(wèn)題，此時(shí)需要及時(shí)更換保險(xiǎn)絲，確保行駛安全。第四，從板故障。懷疑從板出現(xiàn)問(wèn)題可對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，將電壓測(cè)量值與采集電壓值對(duì)比，若結(jié)果不一致，而其他從板電壓測(cè)量值與采集電壓值處于正常狀態(tài)，那么就可以判定從板出現(xiàn)問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)仔細(xì)研究故障數(shù)據(jù)，及時(shí)更換從板。[3]第五，高壓回路連接失常。用萬(wàn)用表對(duì)點(diǎn)總壓與監(jiān)控總壓檢測(cè)，對(duì)二者數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，就需要對(duì)螺栓、開(kāi)關(guān)等部件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修或替換。

3.3 預(yù)充電故障診斷與排除

預(yù)充電故障一般表現(xiàn)為四方面：第一，外部高壓件故障。如果預(yù)充電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，會(huì)出現(xiàn)斷開(kāi)總正負(fù)后預(yù)充電成功，那么需要分段檢查高壓接線盒與電源控制器（PCU），最終確定原因并合理解決。第二，高壓板外部總壓故障。此時(shí)需要替換高壓板，并再進(jìn)行預(yù)充電，如果成功就可以判定時(shí)高壓板的問(wèn)題。第三，主板無(wú)法及時(shí)閉合預(yù)充電繼電器。出現(xiàn)此問(wèn)題時(shí)要及時(shí)檢查預(yù)充電繼電器的電壓值，如果沒(méi)有達(dá)到12V的標(biāo)準(zhǔn)，就可再更換新主板后進(jìn)行預(yù)充電，如果能夠充電，那么故障就能完全鎖定在主板之上。第四，預(yù)充電阻出現(xiàn)故障。如果檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)預(yù)充電阻異常，就需要即刻更換配件，確保新能源汽車(chē)的正常行駛。

3.4 無(wú)法充電故障診斷與排除

導(dǎo)致新能源汽車(chē)無(wú)法正常充電有多方面原因，其中電池故障可以概括為：第一，充電機(jī)與主板無(wú)法正常連接。如果對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)異常，要檢查線路損壞與接插件接觸不良問(wèn)題，及時(shí)維修或替換。第二，充電機(jī)故障導(dǎo)致新能源汽車(chē)無(wú)法正常啟動(dòng)。對(duì)于此種問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)更換充電機(jī)并嘗試加載電壓，如果能夠正常充電，就可以判定充電機(jī)有問(wèn)題。第三，新能源汽車(chē)電池核心管理系統(tǒng)（BMS）檢測(cè)到故障。監(jiān)控綜合判斷故障因素并解決故障，之后能夠正常充電。第四，充電保險(xiǎn)絲故障。此時(shí)可用萬(wàn)用表檢測(cè)保險(xiǎn)絲的通導(dǎo)情況，根據(jù)結(jié)果判斷保險(xiǎn)絲是否存在問(wèn)題，如果通導(dǎo)不正常就需要即刻更換保險(xiǎn)絲，并嘗試能否正常充電。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上，電池核心技術(shù)的完善對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。應(yīng)不斷加大對(duì)新能源汽車(chē)電池核心技術(shù)的研發(fā)與投入，從池包、模塊、結(jié)構(gòu)、電熱等方面對(duì)電池核心技術(shù)加以?xún)?yōu)化，不斷提升電池的使用性能與壽命，強(qiáng)化可再生資源的使用范圍，由此推進(jìn)綠色出行理念，落實(shí)環(huán)保政策，從而減少傳統(tǒng)能源對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，提高新能源汽車(chē)的占有率，推動(dòng)我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]包科杰，路凌然.新能源汽車(chē)電池負(fù)極材料的制備與性能研究[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2021（03）：54-59.

[2]張利雯.新能源汽車(chē)電機(jī)振動(dòng)的故障監(jiān)測(cè)與診斷研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)，2021（04）：150.

[3]楊小剛，王慧華.基于負(fù)載的新能源汽車(chē)充電樁控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020（24）：131-134.