新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)與高壓配電系統(tǒng)檢修
——評《新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修》

劉時英,鐘衛(wèi)連

(懷化職業(yè)技術學院,湖南 懷化 418000)

2022年9月底,我國機動車保有量已達到4.12億輛。燃油汽車的尾氣污染嚴重,影響了空氣質量,還在一定程度上加劇了全球氣候變暖。隨著“碳達峰”“碳中和”戰(zhàn)略目標的提出與實施,我國各行各業(yè)越來越重視新能源的應用,力求實現綠色生產、清潔生產。在這一背景下,新能源汽車發(fā)展十分迅速。據公安部最新統(tǒng)計,截至2022年9月底,我國新能源汽車保有量達1 149萬輛,占汽車保有量的3.65%,其中,純電動汽車保有量為926萬輛,占新能源汽車總量的80.56%。新能源汽車作為一項新產品,某些生產技術仍有不足。作為新能源汽車最重要的構件,動力電池和高壓配電系統(tǒng)的質量與車內人員的安全息息相關,因此有必要了解動力電池管理系統(tǒng)與高壓配電系統(tǒng)的檢測與檢修技術。

吳海東等編著的《新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修》一書,全面介紹了新能源汽車動力電池和高壓配電系統(tǒng)的檢修方法。該書是“崗賽課證”模式下典型的工作任務式教材,共5個章節(jié)、16個學習任務。第1章是動力電池總成檢修,主要包括動力電池的發(fā)展概述、參數及性能指標、動力電池包絕緣阻值檢測;第2章是動力電池管理系統(tǒng)檢修,主要包括動力電池管理系統(tǒng)概述、動力電池狀態(tài)檢測與分析、動力電池能量管理以及動力電池管理系統(tǒng)通信管理;第3章是動力電池管理系統(tǒng)控制器檢修,主要包括動力電池管理系統(tǒng)的組成與常見的故障、動力電池管理系統(tǒng)能量控制策略,之后以吉利EV450為例,介紹了該動力電池管理系統(tǒng)的電路分析和故障診斷的一般流程;第4章是動力電池熱管理系統(tǒng)檢修,主要介紹了動力電池熱管理系統(tǒng)的概述和類型;第5章是高壓配電系統(tǒng)檢修,主要介紹了高壓配電系統(tǒng)概述、電氣要求和器件,還分析了比亞迪E5的高壓配電系統(tǒng)。

1 動力電池管理系統(tǒng)概述

新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)在設計過程中會涉及到多項關鍵技術,總體來講,新能源汽車動力電池的關鍵技術可以歸納為工作參數檢測、荷電狀態(tài)(SOC)計算和均衡控制等3方面。

①工作參數檢測:動力電池管理系統(tǒng)的參數主要有電池電壓、工作電流和溫度。在檢測工作參數時,檢測人員往往注重參數的采集與分析,旨在通過詳盡的數據分析了解動力電池目前的工作狀態(tài)。

②SOC計算:SOC反映的是動力電池的剩余電量,數值上定義為剩余容量占電池容量的比值,常用百分數表示,一般為0～100%:當SOC=0時,電池完全放電;當SOC=100%時,電池完全充滿電。電池SOC不能直接測量,只能通過電池端電壓、充放電電流和內阻等參數來估算其大小。

③均衡控制:新能源汽車動力電池管理系統(tǒng)的設計難點一般都集中在均衡控制上,一旦均衡控制達不到預期,動力電池管理系統(tǒng)就會出現漏洞,整個動力電池性能也會受到較大影響。這與“木桶原理”極為相似,即系統(tǒng)的整體效果由最差的單體電池性能決定。根據均衡控制的經驗,整體電池組一般是均衡控制的重點。

2 動力電池管理系統(tǒng)常見故障與處理方法

動力電池管理系統(tǒng)在運行過程中,由于受到外界環(huán)境因素以及內部運行時間、使用壽命的影響,難免會出現各種故障,影響動力電池管理系統(tǒng)的使用效果,給電池健康和使用壽命造成較大的負面影響。以下為動力電池管理系統(tǒng)常見的幾種故障以及故障處理方法。

2.1 控制器局域網(CAN)總線故障

控制器局域網(CAN)總線發(fā)生故障的原因有兩個:一是CAN線脫落,二是端子推針。CAN總線故障會導致儀表板異常顯示、車輛無法正常啟動及車輛動力不足等問題的出現。在檢修過程中,檢修人員需要首先確認電池管理系統(tǒng)是否正常供電,確保供電正常后,用多用表將電壓調整為交流電壓,然后測量兩個輸出端CANH和CANL之間的電壓。正常情況下,CANH和CANL之間的電壓為1.5 V,如果測量的電壓值不是1.5 V,則說明BMS存在故障,需要更換相關硬件。

2.2 電壓采集故障

電池管理系統(tǒng)具有實時監(jiān)控電壓的功能,當電壓采集異常時,檢修人員可以從以下幾個方面入手,進行檢查。①電池存在欠壓。這種情況下,檢修人員需要獲取電壓的監(jiān)控值,之后使用多用表測量電壓值,對比兩個電壓數值是否有差異。如果確定存在欠壓問題,需要更換電池。②采集線端子緊固螺栓松動或接觸不良。這種情況下,檢修人員可以輕輕搖晃采集端子,觀察緊固螺栓是否松動或者接觸不良。如果緊固螺栓松動,需要擰緊螺栓;如果接觸不良,需要更換一條新的采集線。③保險絲損毀。這種情況下,檢修人員需要測量保險絲的電阻值。如果保險絲的電阻值大于1 Ω,就需要更換保險絲。

2.3 溫度測量故障

電池管理系統(tǒng)可以測量溫度,以保證電池運行環(huán)境的溫度與外界保持一致。當溫度測量數據出現異常時,檢修人員可以從以下兩方面入手。①溫度傳感器無法正常工作。這種情況下,檢修人員首先要確認中間對接插頭是否連接異常,確認無異常之后,才能說明溫度傳感器出現問題,此時可更換溫度傳感器。②溫度傳感器連接異常。這種情況下,檢修人員可查看中間對接插頭和線束是否出現松動、脫落等問題。如果出現這些問題,就需要更換線束。

2.4 絕緣故障

絕緣故障是電池管理系統(tǒng)常見故障之一,電壓采集線破損、高壓線破損和箱體短接等情況,都會造成電池管理系統(tǒng)絕緣故障。確認絕緣故障之后,檢修人員可以從以下幾個方面入手。①高壓負載漏電。這種情況下,檢修人員需要依次斷開設備的開關,以此找出發(fā)生絕緣故障的設備,然后對故障設備進行維修或者更換。②高壓線/連接器損壞。這種情況下,檢修人員可以使用兆歐表測量,確認損壞后需更換設備。③電池箱進水、電池漏液。這種情況下,檢修人員需要檢查電池箱內的情況,及時清理箱內的水,保證電池箱內干凈、干燥。如果電池漏液,需要及時更換電池。

3 動力電池熱管理系統(tǒng)常見故障與處理方法

動力電池對溫度的變化極為敏感,過熱或者過冷都會影響活性,進而影響動力電池的容量、電壓、壽命等,甚至造成一系列安全事故。動力電池熱管理系統(tǒng)作為新能源汽車的關鍵技術之一,若發(fā)生故障,將會放大新能源汽車的安全隱患,嚴重影響車內人員的人身安全。新能源汽車動力電池熱管理系統(tǒng)最常見的故障是冷卻液溫度過高,造成這一故障的原因可能是空調系統(tǒng)、電驅動系統(tǒng)或電池管理系統(tǒng)出現故障。

3.1 空調系統(tǒng)故障

這種情況下,檢修人員可以檢查空調驅動器、壓縮機、傳感器、其他制冷部件和線路等,確認是設備故障還是線路故障。故障確認后,可對設備或線路進行維修或更換。

3.2 電驅動系統(tǒng)故障

這種情況下,檢修人員可以檢查驅動電機、驅動電機控制器、旋轉變壓器、傳感器、冷卻系統(tǒng)和線路故障等。故障確認后,及時維修和更換相關設備、線路。

3.3 電池管理系統(tǒng)故障

這種情況下,檢修人員可以檢查電池管理系統(tǒng)、動力電池、電池信息采集器和冷卻系統(tǒng)等。如果發(fā)現設備損壞、接觸不良或線路不良等問題,可采取針對性解決措施。

4 高壓配電系統(tǒng)常見故障

新能源汽車的高壓配電系統(tǒng)包括主電池系統(tǒng)、動力總成、高壓電控系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、高壓設備及線束系統(tǒng)等,主要負責啟動、運行、充放電和空功率調節(jié)等。高壓配電系統(tǒng)的電壓高達幾百伏,系統(tǒng)內的任何一個組件發(fā)生故障,都會給新能源汽車帶來極大的安全隱患。一般來說,高壓配電系統(tǒng)故障可以分為動力電池組故障、互鎖故障和上電故障等,具體的故障類型和故障現象如表1所示。

表1 高壓配電系統(tǒng)的常見故障

5 結語

隨著新能源汽車的普及,各種電池管理系統(tǒng)故障、熱管理系統(tǒng)故障和高壓配電系統(tǒng)故障越來越常見。檢修人員只有充分了解和掌握故障的類型和解決方法,才能更好地解決故障,保障新能源汽車的安全?！缎履茉雌噭恿﹄姵丶肮芾硐到y(tǒng)檢修》系統(tǒng)地介紹了電動汽車的動力電池總成檢修、動力電池管理系統(tǒng)檢修、動力電池管理系統(tǒng)控制器檢修、動力電池熱管理系統(tǒng)檢修和高壓配電系統(tǒng)檢修等內容。該書內容翔實、分析全面、語言嚴謹、通俗易懂,可作為中高職汽車專業(yè)及汽車“1+X”證書培訓教材,也可供學習電動汽車保養(yǎng)、維修及診斷等知識和技能的汽車從業(yè)人員參考。

書名:新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修

作者:吳海東袁牧蘇慶列編著

ISBN:9787111701637

出版社:機械工業(yè)出版社

出版時間:2022-02-01

定價:￥59.00元