電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)與電池常見故障診斷

陸天龍

摘 要：近年來，我國新能源汽車的發(fā)展勢頭良好，受到廣泛關(guān)注，但其銷售量仍遠低于油罐車?？蛻魧冸妱永锍痰慕箲]一直是阻礙這些汽車發(fā)展的主要因素，而汽車公司在改善旅程方面一直精力充沛。例如，特斯拉的超級充電樁與替代動力裝置是解決里程焦慮的有效措施。但無論是增壓還是替代電廠，都需要一個發(fā)展的過程，以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的廣泛使用。對于汽車制造商來說，最低和最重要的成本是在有限的空間內(nèi)提高電池放置的效率并增加里程。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 驅(qū)動系統(tǒng) 電池常見故障 診斷對策

Diagnosis of Common Fault of Electric Vehicle Drive System and Battery

Lu Tianlong

Abstract：In recent years， the development momentum of new energy vehicles in China has been good and has received widespread attention， but its sales volume is still far lower than that of tank trucks. Customer anxiety about pure electric range has been a major factor hindering the development of these vehicles， and car companies have been energetic in improving the journey. For example， Tesla's Supercharger and alternative power units are effective measures to address range anxiety. But whether it is a booster or alternative power plant， a process of development is required， as well as the widespread use of the relevant infrastructure. For automakers， the lowest and most important cost is to improve the efficiency of battery placement and increase range in a limited space.

Key words：new energy vehicles; drive systems; Common battery failures; Diagnostic countermeasures

1 引言

如果新能源汽車使用鋰電池作為服役的主發(fā)動機，如果使用許多鋰電池來構(gòu)建整個電池裝置，以滿足電動車的運行條件。盡管如此，正式服役期間的鋰電池，在發(fā)生故障的情況下，大多都是鋰電池。當(dāng)鋰電池的功能不同時，小型鋰電池的充電量不足或放電，使電池壽命逐漸縮短，造成明顯故障。同時，使用新能源的汽車，在電池上帶電，以至于點火線圈保持高溫，高壓發(fā)電的隔離情況長期惡化，造成電路的漏電和短路，如果問題沒有完全解決，甚至可能對使用新能源的汽車的駕駛產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。

2 新能源的汽車電池的發(fā)展概況

在中國，鋰電池行業(yè)與新汽車的新能源生產(chǎn)密切相關(guān)。2014年以來，國內(nèi)新車的蓬勃發(fā)展帶動了動力型鋰電池產(chǎn)能的爆發(fā)式增長，2018年高達56.89GWh%，在全球超過60%。但在2019年，由于國內(nèi)新車的負(fù)增長，電動鋰電池的增速明顯放緩，全年增速為62.2GWh，較上年僅增長9.3%。從電動機電池的安裝結(jié)構(gòu)來看，目前的電動機電池是鋰、磷酸鐵、錳、鋰三合一。2021年上半年，三合一鋰電池裝機量為4.27GWh，占64.5%；磷酸鐵鋰電池裝機量為1.7GWh，占25.68%；鋰錳電池裝機量為0.07GWh，占1.06%；其他類型電池裝機量為0.58GWh，占8.76%。據(jù)廠家介紹，我國新能源汽車鋰電池廠家主要集中在廣東，黑龍江、北京、天津、河北、河南、江蘇、福建等省市也有分布。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，鋰電池生產(chǎn)廠家的數(shù)量在逐年減少，一些產(chǎn)能落后的企業(yè)逐漸被市場淘汰。

3 新能源汽車電池管理系統(tǒng)的常見故障

3.1 放電的損失

電池容量的變化直接影響到電池的壽命。電池容量的損失分為電池容量的可逆變化和電池容量的不可逆損失，主要是由于電池在定位和充電過程中的自發(fā)反應(yīng)，影響了電池容量。蓄電池的充電狀態(tài)是指蓄電池的剩余電量與名義總電量的比率，比率越低，蓄電池的放電深度就越高，越容易影響蓄電池的使用壽命。此外，電池充電翻倍會影響電池容量，電池容量過高，電池的功率轉(zhuǎn)換率增加，反應(yīng)速度加快，導(dǎo)致電池溫度升高，容易發(fā)生短路、起火，對電池造成不可逆的損害，降低其使用壽命。

3.2 電解質(zhì)界膜

在電池運行過程中，電池的負(fù)極表面會產(chǎn)生電解質(zhì)液的孔膜層，從而導(dǎo)致電池失去平衡，電池內(nèi)的電能失去平衡，經(jīng)過幾次充放電循環(huán)后，電池容量下降，并且由于界面膜的形成，電池的內(nèi)部容量減少，影響了電池的壽命。此外，在充電過程中，電解液與電極發(fā)生反應(yīng)，消耗部分電解液，影響電池的效率和轉(zhuǎn)換能力，從而影響電池的使用壽命。由電解質(zhì)和電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體增加了電池的內(nèi)部壓力并對電池系統(tǒng)的安全構(gòu)成威脅。

3.3 異常電壓故障

在出現(xiàn)異常電壓故障時，應(yīng)重點關(guān)注以下幾點。第一，電池的原因是壓力不足的情況。診斷方法也需要數(shù)以萬計的表格來測量電池電壓，并將其與監(jiān)測電壓進行比較。如果有很大的差異，就可以確定電池的原因，并考慮更換電池。第二，收集終端的原因。一旦采集線的固定螺栓松動，或者采集線和端口連接不緊密，就會嚴(yán)重影響單電壓采集的準(zhǔn)確性。采光線，在確認(rèn)接觸失敗后，要更換或固化，以確定正確的接觸狀況。第三，接力線上的保險絲失效。對提貨線上的保險絲進行物理測量可以提供準(zhǔn)確的保險絲電阻值，一旦超過閾值，就可以得出結(jié)論，保險絲已經(jīng)失效，必須及時更換，以確保新汽車的正常運行。第四，來自董事會的失敗。為了從電路板上識別故障，應(yīng)進行電壓的物理測量，將電路板的電壓與實際電壓進行比較，如果有不一致的地方，而其他讀數(shù)和電路板的電壓都正常，就可以斷定電路板出現(xiàn)了故障，應(yīng)及時更換電路板，并認(rèn)真研究故障數(shù)據(jù)。

3.4 蓄電池的低電壓線束問題

低電壓線束是獲得單體電池的電壓和溫度信息的重要工具。它主要與單體電池相連，并由表梁、電池齒輪和銅質(zhì)配電裝置串聯(lián)。它利用制表光束收集單體電池的電壓和溫度變化信息，然后通過光束傳輸給控制器，由控制器監(jiān)測和調(diào)節(jié)電壓和溫度。導(dǎo)致低壓束故障的原因是多方面的，在大多數(shù)情況下，是由于制表束短路或斷路，其次是制表束和單體電池之間的接觸不足，這不僅影響到壓力的可變性及其正常使用，也影響到制表電池的使用壽命和生產(chǎn)力。因此，維修人員在維修低壓梁時應(yīng)首先觀察故障情況。如果是卡口梁短路或斷裂，可以直接更換卡口梁，如果是卡口梁，應(yīng)檢查卡口梁是否斷開，并采取適當(dāng)措施調(diào)整低壓梁與電池的連接。

3.5 電池的不正確使用

如果說電池設(shè)計是電池使用的內(nèi)部原因，那么電池的濫用就是電池壽命減少的外部原因。電池問題是影響使用新能源的汽車運行的主要因素，而不正確的使用模式是導(dǎo)致電池故障的主要原因。電池放電和過度充電會對電池容量產(chǎn)生不可恢復(fù)的影響，并導(dǎo)致電池壽命直接縮短。此外，許多用戶沒有適當(dāng)維護，甚至沒有辦法維護新能源電池。電池維護可以有效地維修和排除電池故障，及時維護可以延長電池的壽命。電池放電過程是能量轉(zhuǎn)換和電池材料消耗的內(nèi)部過程。在這個階段，電池管理系統(tǒng)不能實時檢測電池的性能狀態(tài)，預(yù)測和監(jiān)測電池的充電狀態(tài)、剩余壽命和性能狀態(tài)，早期檢測電池故障，早期制定策略和維護任務(wù)，更不用說對電池進行有針對性的維護。

4 分析新能源的汽車的電池管理系統(tǒng)設(shè)計有關(guān)的難點

在新能源汽車的動力系統(tǒng)中，設(shè)置了多個電池組，形成了一個強大有力的電池系統(tǒng)，還需要另一個電池管理系統(tǒng)來保證這個系統(tǒng)的高效、協(xié)調(diào)運行。該系統(tǒng)通過測試每個電池組的電壓和電流，確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和有效運行，由于幾個電池組在一起工作時可能會造成彼此的損壞，所以電池管理系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測每個電池組的工作狀態(tài)，對工作強度進行合理分配，并在電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時盡早提醒司機，以防止司機對配電系統(tǒng)不了解，發(fā)生嚴(yán)重事故。另一方面，在電池的充電和放電過程中，必須對電池管理系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，以避免因電池過度充電而出現(xiàn)故障。這些功能要求給目前的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計帶來了許多問題，這在一定程度上影響了使用新能源的汽車的發(fā)展。

4.1 新能源的電池管理系統(tǒng)設(shè)計不完善

由于新能源汽車仍處于發(fā)展的早期階段，其設(shè)計的許多方面帶來了問題，需要設(shè)計者仔細考慮。電池管理系統(tǒng)設(shè)計的主要問題是，設(shè)計概念和實際需求之間存在許多差異。一般來說，這項研究需要由專業(yè)人員進行，他們不僅需要對汽車使用有很好的了解，還需要對動力管理系統(tǒng)的效率有很好的了解，但很多公司缺乏合格的人員。

4.2 對使用新能源的汽車的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計重視不夠

新能源的汽車的電池管理系統(tǒng)是維持電池系統(tǒng)穩(wěn)定和確保所有使用新能源的汽車正常運作的重要基礎(chǔ)設(shè)施。然而，由于許多新能源企業(yè)的管理者和生產(chǎn)者大多來自于傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)管理，他們受傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)流程的影響較大，往往沒有意識到電池管理系統(tǒng)的重要性，從而忽視了使用新能源的汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計。

4.3 對新能源的汽車的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計效果缺乏評價

上述兩個問題都發(fā)生在新的汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計的早期，其對新系統(tǒng)設(shè)計的影響是在宏觀層面上的，而許多問題在系統(tǒng)設(shè)計的后期階段仍然存在。例如，對系統(tǒng)產(chǎn)出影響最大的是缺乏對新電池管理系統(tǒng)設(shè)計效果的評價和評估，這導(dǎo)致在整個新汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計階段缺乏反饋，無法在設(shè)計階段改進數(shù)據(jù)收集。

5 電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)與電池常見故障診斷技術(shù)要點

5.1 執(zhí)行故障排除技術(shù)

①確定故障的原因。在電驅(qū)動電機系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，為了確保后續(xù)維修技術(shù)的適用性和有效性，工作人員應(yīng)首先確定發(fā)生故障的位置，并根據(jù)電機的運行狀況、故障的外部特征，在第一時間確定故障的類別和原因。②選擇適當(dāng)?shù)墓收吓懦ぞ?。在故障排除過程中，故障排除工具選擇的科學(xué)性會對故障排除的準(zhǔn)確性產(chǎn)生重大影響。為了快速鎖定故障位置，工作人員應(yīng)在鎖定故障的大致位置和系統(tǒng)故障類型后選擇適當(dāng)?shù)脑\斷工具。

5.2 控制器部分的維修技術(shù)研究

電力電池的控制器部分與配電銅管有類似的效果?？刂破髦饕?fù)責(zé)檢測和監(jiān)測電池組的電壓故障和制表集群。在電壓發(fā)生重大變化的情況下，控制器可以通過調(diào)整電池組兩端的電壓來恢復(fù)正常的欠壓狀態(tài)。如果出現(xiàn)標(biāo)簽束問題，控制器可以及時發(fā)出報警信號，提醒維修人員注意問題，防止維修人員花太多時間尋找問題的原因。因此，控制器對動力電池的正常工作是很重要的。維護人員應(yīng)該對控制器進行維修和保養(yǎng)操作，徹底檢查其運行情況，定期清理控制器表面的灰塵和污垢，清洗時要保證水的凈化，保證水中的雜質(zhì)不影響控制器的正常使用。此外，維護人員應(yīng)減少與控制器接觸點的接觸，避免與控制器的接觸問題。

5.3 電路系統(tǒng)

汽車電路系統(tǒng)更加復(fù)雜，特別是那些帶有新能源電池的汽車，是新能源電池的核心。新能源汽車的電路相當(dāng)于人體的血液，其次是新能源汽車的所有部件，假設(shè)電路被涂上古董，汽車的其他部件受到嚴(yán)重影響，甚至可能使新能源汽車整體癱瘓，如果系統(tǒng)過載，可能導(dǎo)致電路自燃，從而危及使用者的生命安全。使用新能源的汽車的電氣系統(tǒng)是分散的、結(jié)構(gòu)化的、難以診斷的。在檢測和診斷使用新能源的汽車的電路時，有必要使用電子診斷技術(shù)，仔細觀察使用新能源的汽車的整個工作系統(tǒng)的運行情況，直到發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。此外，管理和維修人員對新車的能源電路進行分類和調(diào)整，以避免因電路混亂和串聯(lián)問題導(dǎo)致的安全事故，同時減少汽車維修時的操作壓力。

5.4 電機電池測試

發(fā)動機電池是純電動汽車的重要組成部分之一，發(fā)動機電池本身的高質(zhì)量對汽車的整體性能有很大影響。鑒于發(fā)動機電池的多樣性，使用電子診斷技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)需要將響應(yīng)電池的接口連接起來，并收集相關(guān)數(shù)據(jù)用于維修設(shè)備的診斷分析。

5.5 傳感器組件的技術(shù)維護研究

傳感器和控制器相互加強。它們將結(jié)果傳送給控制器，控制器根據(jù)對結(jié)果的分析對其進行調(diào)節(jié)和監(jiān)督，以確保電池始終正常工作。維修人員在維修探測器時，應(yīng)重點檢查探測器與其他部件的接觸是否滿意，然后檢查探測器內(nèi)部是否存在內(nèi)部切割或拉動問題，再檢查探測器的接觸和傳輸路徑，以消除接觸和電壓問題，最后維修和更換探測器內(nèi)部，確保其功能正常。維修人員還應(yīng)該對探測器進行簡單的定期測試，以確保它們不會被測試不足。

5.6 注重新能源汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計方向

為了解決新的汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計與實際需求之間的差距，生產(chǎn)新能源的公司必須在宏觀層面上迅速調(diào)整設(shè)計方向，并制定現(xiàn)實的戰(zhàn)略。通常情況下，這些策略是由管理層通過篩選和審核制定的，所以設(shè)計師需要與高級管理層進行廣泛的溝通，以便在調(diào)整設(shè)計方向時了解對方的概念和設(shè)計需求。為了確保設(shè)計方向符合市場需求，市場研究部門的專家必須與專家合作，這部分人員必須對新的和有用的汽車設(shè)計有足夠的了解，以協(xié)助管理層進行這種重新定位。

5.7 提高管理人員的知名度和設(shè)計師的專業(yè)技能

在21世紀(jì)的新時代，人才是最有價值的資產(chǎn)，一個公司只有擁有足夠的優(yōu)質(zhì)人才才能發(fā)展。因此，生產(chǎn)新能源的公司必須充分利用他們的人才，新能源的電池管理系統(tǒng)必須設(shè)計得很好，這個新行業(yè)必須讓具有先進思想的人參與進來，并鼓勵他們工作，在選擇項目管理人員時，必須招募大膽的先驅(qū)者，并重視使用新能源的汽車項目。對于設(shè)計人員的選擇，要根據(jù)公司的具體情況，引進有實力的設(shè)計人員，培養(yǎng)自己的優(yōu)質(zhì)設(shè)計人員。

5.8 完善新能源汽車電池管理系統(tǒng)的設(shè)計評估體系

如上所述，在新能源汽車電池管理系統(tǒng)設(shè)計的高級階段，公司完善其評估系統(tǒng)是非常重要的。例如，設(shè)計者在設(shè)計階段選擇了一個不穩(wěn)定的電壓控制裝置，但覺得它在其他地方有重要作用，或者沒有意識到它帶來的風(fēng)險。然后可以測試控制裝置，確定其來源和原因。一般來說，設(shè)計良好的評估系統(tǒng)可以對設(shè)計階段出現(xiàn)的所有問題進行檢查，從而進一步改進設(shè)計，確定其方向和最佳結(jié)果。

5.9 制定科學(xué)有效的維護和修理方案

新的發(fā)動機維護和修理操作的復(fù)雜性需要大量的時間和努力，以逐步檢測新的發(fā)動機故障，以及故障維修能力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。保養(yǎng)和維修人員需要熟悉各種專業(yè)設(shè)備的使用，使用準(zhǔn)確的設(shè)備對新發(fā)動機進行保養(yǎng)和維修，及時發(fā)現(xiàn)故障和危險，確保新機動車的安全和可靠運行。建立科學(xué)有效的保養(yǎng)和故障維修方案，確保保養(yǎng)和故障維修人員的責(zé)任心，優(yōu)化新發(fā)動機的保養(yǎng)和維修過程，減少新發(fā)動機的運行故障，提供安全和可靠的發(fā)動機運行。加強了對使用新能源的汽車發(fā)動機的試點研究，并投入更多資源進行使用新能源的汽車發(fā)動機的試點研究，以確保汽車發(fā)動機故障的維護和修理符合實際需要。

5.10 激發(fā)維護和故障修復(fù)工作隊伍的活力

隨著社會的發(fā)展和科技的創(chuàng)新，使用新能源的汽車將努力確保使用新能源的汽車所驅(qū)動的電力機械的維護和修理滿足實際需要。通過與時俱進，激發(fā)養(yǎng)護維修人員的活力，增強養(yǎng)護維修人員的創(chuàng)新意識，提高養(yǎng)護維修人員的技術(shù)水平。保養(yǎng)維修人員可以創(chuàng)新方法，利用先進的保養(yǎng)維修技術(shù)提高工作效率，利用科技創(chuàng)新開發(fā)新的保養(yǎng)維修設(shè)備，促進新能源電機保養(yǎng)維修技術(shù)的不斷發(fā)展。

6 結(jié)語

總之，在今天的新市場經(jīng)濟中，新能源的汽車的效率在一定程度上受到了故障頻率的影響，利用電子診斷技術(shù)快速處理故障是現(xiàn)階段行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心。

江蘇省職業(yè)教育教學(xué)改革研究課題《產(chǎn)教融合背景下校企協(xié)同共建學(xué)習(xí)空間與支持體系的實踐研究——以新能源汽車技術(shù)專業(yè)》? 項目編號：ZYB584。

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