比亞迪老款E5磷酸鐵鋰動(dòng)力電池不均衡故障的研究

中圖分類號(hào)：U463.633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003-8639(2025)06-0185-02

Research on the Unbalanced Fault of BYD's Old E5 Lithium Iron Phosphate Power Battery

Li Guiqiang，Lv jie（BeihaiVocational College，Beihai ，China）

【Abstract】This paper focuses on the unbalanced fault of BYD'sold E5 lithium iron phosphate power battery，and analyzes thatthecorecauseis the inconsistencyof individualcelscaused byproductionprocesserorsandmaterial characteristicdiferences，which isexacerbatedbythe influenceof charginganddischarging，temperatureand humidity environment，and working conditions.A diagnosticsystem basedon BMS data monitoring，professional equipment testing (such asbattery testersand multimeters），and fault code analysis hasbeen constructed.Active balancing (energy transfer）and passive balancing（energy dissipation）technologies have been proposed，as wellas batry cells BMS、 Repair andreplacement plan forconnecting lines.Theresearch pointsout thatthereal-time diagnosisand equipment popularizationneedtobeimproved.Inthefutue，intellgenttechnologyneeds tobeintegrated，effcientandbalanced solutionsneed tobedeveloped，andnewbattery maintenancestandards need tobe improved to ensure thesafe and reliable operation of new energy vehicles.

【Keywords】power battery；battery unbalanced；fault

動(dòng)力電池作為新能源汽車核心部件，其性能和安全性備受關(guān)注。比亞迪老款E5使用了磷酸鐵鋰電池，由于電池材料、動(dòng)力電池系統(tǒng)的復(fù)雜性以及使用環(huán)境的多樣性，動(dòng)力電池不均衡故障成為了一種較為典型且棘手的故障類型，它不僅會(huì)導(dǎo)致電池組整體性能下降，還可能引發(fā)其他更為嚴(yán)重的故障，影響車輛的正常使用和行駛安全。

1故障現(xiàn)象

1.1車輛續(xù)航里程縮短

當(dāng)動(dòng)力電池出現(xiàn)不均衡故障時(shí)，BMS可能無(wú)法準(zhǔn)確估算電池的剩余容量和健康狀態(tài)，從而影響電動(dòng)汽車的能量管理策略和續(xù)航里程預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。原車輛續(xù)航里程可達(dá) 305km ，在故障發(fā)生后，車輛的續(xù)航里程甚至可能減少至正常水平的 50%～70% 。

1.2 充電異常

動(dòng)力電池中各單體電池的電壓和內(nèi)阻差異會(huì)導(dǎo)致充電過(guò)程中電流分布不均勻，導(dǎo)致充電困難、充電速度慢以及無(wú)法正常充電等現(xiàn)象。

1.3車輛動(dòng)力性能下降

電池作為新能源汽車動(dòng)力的來(lái)源，其不均衡故障會(huì)直接影響車輛的動(dòng)力性能。由于電池組中各電池單元的電壓和容量存在差異，在放電過(guò)程中，電壓較低的電池單元會(huì)限制整個(gè)電池組的輸出電壓，導(dǎo)致電池組輸出功率下降。這使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)法獲得足夠的電能，車輛的加速性能和最高車速都會(huì)受到影響。

2 故障診斷方法

2.1基于BMS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析

比亞迪E5的電池管理系統(tǒng)BMS作為動(dòng)力電池的智能管家，通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析為不均衡故障診斷提供關(guān)鍵依據(jù)。日常運(yùn)行中，BMS實(shí)時(shí)采集各單體電池的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)：以毫秒級(jí)間隔監(jiān)測(cè)電壓，當(dāng)單體電壓偏差超 ±50mV （如高于其他單體 100mV 以上）時(shí)，可能預(yù)示不均衡；監(jiān)測(cè)充放電電流的大小、方向及趨勢(shì)，電流異常波動(dòng)（如偏離正常充電曲線）或反映內(nèi)阻不一致；通過(guò)分布在單體附近的溫度傳感器采集溫度，溫差超 ±5^°C 時(shí)，可能由產(chǎn)熱異?；蛏岵痪l(fā)不均衡。

BMS還通過(guò)內(nèi)置算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。利用統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算電壓、電流、溫度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)，對(duì)比預(yù)設(shè)范圍識(shí)別異常（如電壓標(biāo)準(zhǔn)差過(guò)大）。借助數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立預(yù)測(cè)模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)電池健康狀態(tài)，當(dāng)預(yù)測(cè)到單體容量衰減加速或壽命閾值不足時(shí)，及時(shí)預(yù)警。

2.2 專業(yè)診斷設(shè)備的應(yīng)用

1）電池測(cè)試儀可高精度檢測(cè)內(nèi)阻與容量，其內(nèi)阻測(cè)量精度達(dá) ±0.1mΩ ，當(dāng)單體電池內(nèi)阻差異超過(guò) ±10% 時(shí)，可能預(yù)示內(nèi)部電極老化、電解液干涸或短路等問(wèn)題。通過(guò)模擬充放電過(guò)程，能計(jì)算實(shí)際容量，若單體實(shí)際容量低于標(biāo)稱值 80% ，表明存在容量衰減，可能由過(guò)充過(guò)放或惡劣環(huán)境引發(fā)。

2）萬(wàn)用表用于電路與電壓檢測(cè)。測(cè)量電池模組連接點(diǎn)電阻時(shí)，若阻值超過(guò) 1Ω ，提示接觸不良，可能導(dǎo)致電流傳輸不暢及局部過(guò)熱。獨(dú)立測(cè)量單體電壓可驗(yàn)證BMS數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，若與BMS顯示值偏差較大，需排查電壓傳感器故障或電池異常。

2.3故障代碼讀取與解析

比亞迪E5動(dòng)力電池系統(tǒng)的故障診斷功能可通過(guò)讀取故障代碼快速定位故障，為不均衡故障診斷提供關(guān)鍵線索。技術(shù)人員借助比亞迪專用診斷儀連接車輛OBD接口，通過(guò)CAN總線與BMS通信，讀取并解析故障代碼。不同故障代碼對(duì)應(yīng)特定問(wèn)題：如P1A6000表示高壓互鎖故障，需檢查高壓回路連接點(diǎn)是否松動(dòng)、腐蝕；P0A8000（電池組能量不平衡）則需結(jié)合電壓、電流、溫度數(shù)據(jù)，分析單體容量衰減、內(nèi)阻增大或自放電率差異等原因。若出現(xiàn)多個(gè)代碼，需綜合判斷關(guān)聯(lián)性，區(qū)分主因與連鎖反應(yīng)，避免被次要代碼誤導(dǎo)。故障代碼解析是診斷核心環(huán)節(jié)，它幫助技術(shù)人員快速鎖定故障范圍（如電路連接、單體性能異常等)，尤其在復(fù)雜故障中可理清邏輯，提升診斷效率。

3故障排除方法

3.1 主動(dòng)均衡

主動(dòng)均衡又稱非耗散性均衡，通過(guò)能量轉(zhuǎn)移的方式實(shí)現(xiàn)能量平衡，減少了能量耗散，具有節(jié)能環(huán)

保的特點(diǎn)，發(fā)熱量小的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更大的均衡電流。主動(dòng)均衡主要是通過(guò)儲(chǔ)能元件進(jìn)行電池間能量的轉(zhuǎn)移，儲(chǔ)能元件主要有電容、電感和變壓器。

1）開(kāi)關(guān)電容式。利用電容存儲(chǔ)能量，通過(guò)開(kāi)關(guān)切換在單體間轉(zhuǎn)移電量。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但能量轉(zhuǎn)移效率低、均衡速度慢。

2）電感式。借助電感儲(chǔ)能特性，通過(guò)通斷操作實(shí)現(xiàn)能量傳遞。效率高、速度快，但電路復(fù)雜、成本較高。

3）變壓器式?；陔姶鸥袘?yīng)原理，實(shí)現(xiàn)多單體 間能量均衡。效率高，但體積大、質(zhì)量重、成本高。

3.2 被動(dòng)均衡

該技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低，僅需在單體或模組安裝電阻，由BMS監(jiān)測(cè)電壓，當(dāng)單體電壓超閥值時(shí)導(dǎo)通電阻放電，直至電壓趨同。被動(dòng)均衡存在明顯局限：一是能量利用率低，耗散熱能不僅浪費(fèi)能量，還可能導(dǎo)致電池溫升，影響性能與壽命；二是均衡速度慢，對(duì)電壓差異大的單體需更長(zhǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)。在比亞迪E5中，頻繁使用被動(dòng)均衡會(huì)增加能量損耗，縮短續(xù)航，且散熱不及時(shí)可能引發(fā)過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)工況選擇均衡技術(shù)：主動(dòng)均衡適用于高速行駛、頻繁快充等對(duì)能量效率和速度要求高的場(chǎng)景；被動(dòng)均衡則可作為城市通勤等低成本、低復(fù)雜度場(chǎng)景的補(bǔ)充。兩者結(jié)合使用，能更高效地解決電池不均衡問(wèn)題，提升電池組可靠性與車輛續(xù)航表現(xiàn)。

4總結(jié)

本研究圍繞比亞迪E5動(dòng)力電池不均衡故障，剖析其原理為生產(chǎn)工藝、材料特性等導(dǎo)致單體不一致、充放電及環(huán)境因素加劇問(wèn)題。構(gòu)建了包含BMS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、專業(yè)設(shè)備檢測(cè)、故障代碼解析的診斷體系，提出主動(dòng)與被動(dòng)均衡技術(shù)等排除措施。研究的不足在于診斷準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性及設(shè)備普及性有待提升，均衡技術(shù)存在局限，新型電池維修經(jīng)驗(yàn)不足。展望未來(lái)，技術(shù)將朝智能化、集成化、高效化發(fā)展，融合新興技術(shù)研發(fā)新型均衡技術(shù)并建立維修標(biāo)準(zhǔn)。

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(編輯楊凱麟)