純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池故障診斷、維修與分析

方帥軍 姜東 郭姣姣 宋文科 張超

摘 要：隨著環(huán)境形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，世界各國(guó)都在大力推行新能源汽車(chē)，我國(guó)更是將發(fā)展新能源汽車(chē)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。預(yù)計(jì)2020年底，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)保有量將達(dá)到500萬(wàn)輛，但新能源汽車(chē)的維修卻沒(méi)跟上，而80%左右的售后問(wèn)題都是由動(dòng)力電池引發(fā)的，同時(shí)存在的問(wèn)題是，現(xiàn)階段新能源汽車(chē)維修人員存在很大缺口，導(dǎo)致現(xiàn)在的新能源汽車(chē)不僅僅修不起，還有很多維修場(chǎng)所修不了、不敢修，尤其牽涉到動(dòng)力電池。動(dòng)力電池維修儼然成了行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)。本文就純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的特點(diǎn)，從實(shí)際操作出發(fā)，總結(jié)動(dòng)力電池的維修、診斷流程和并對(duì)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池;維修;診斷;流程

目前市場(chǎng)上大部分純電動(dòng)乘用車(chē)?yán)m(xù)航里程在300至400Km，電壓平臺(tái)在300至500V左右，帶電量在30至60Kwh之間，而動(dòng)力電池組能量密度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于汽油等化石燃料，導(dǎo)致動(dòng)力電池組重量普遍在幾百公斤，商用車(chē)更甚，故針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池組電壓平臺(tái)高、帶電量多、重量大等特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行維修時(shí)，一定要遵循正確的操作流程。

1 純電動(dòng)汽車(chē)電池組拆卸

1.1 拆卸前準(zhǔn)備

工具準(zhǔn)備與檢查：包括常用拆卸工具，絕緣工具，檢測(cè)工具、托舉設(shè)備，安全警示牌等等;

人員防護(hù)與培訓(xùn)：操作人員必須穿戴防護(hù)用品，不得佩戴金屬物品，至少配備2人，且至少有一人經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，并持有電工證。

1.2 電池組拆卸

車(chē)輛放置：將維修車(chē)輛放置于維修工位，并固定好，拔掉車(chē)鑰匙，確保鑰匙與車(chē)輛分離，取掉鉛酸電池負(fù)極，并放置安全警示牌。

干涉件調(diào)整或拆除：觀察電池組與底盤(pán)件是否存在干涉，例如冷卻水管、剎車(chē)線等等，如有，可通過(guò)拆卸部分螺絲或器件進(jìn)行調(diào)整，直至無(wú)干涉。

接插件及維修開(kāi)關(guān)拆除：按正確的方式，依次拔掉通信插件、手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)和動(dòng)力插件（如有冷卻水管，首先拔掉冷卻水管，并排出管道中冷卻液，確保電氣插件干燥）。

電池組拆卸：拆卸電池組之前先用托舉設(shè)備頂牢電池組，確保電池組重心在托舉設(shè)備上，卸完固定螺絲后，慢慢落下托舉設(shè)備，兩人一前一后觀察電池組前后左右有無(wú)遺漏的干涉件或插件未拆除。

電池組放置：拆下的電池組做好防護(hù)，清除電池組上的塵土等異物，放于動(dòng)力電池維修區(qū)，設(shè)置安全警示牌;拆下的手動(dòng)維修開(kāi)關(guān)、螺絲等物品，收集起來(lái)，放置于專(zhuān)門(mén)的放置區(qū)。

2 電池組故障診斷與維修

2.1 故障診斷流程

不同型號(hào)不同類(lèi)型的車(chē)輛，維護(hù)保養(yǎng)人員在處理故障前應(yīng)提前了解項(xiàng)目、車(chē)輛狀態(tài)等信息，才能更快、更準(zhǔn)的找到故障點(diǎn)，并及時(shí)、有效的解決問(wèn)題?？偨Y(jié)起來(lái)可以歸納為以下五點(diǎn)：

“學(xué)”：在項(xiàng)目開(kāi)始前，要系統(tǒng)性的對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括：電池組參數(shù)、電氣原理、結(jié)構(gòu)、涉電作業(yè)安全操作規(guī)范等相關(guān)信息。

在對(duì)電池組進(jìn)行診斷和維修前，要熟悉掌握維修手冊(cè)中關(guān)于動(dòng)力電池組部分內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注電池組及電芯的基本參數(shù)，比如工作電壓范圍、容量、串并聯(lián)數(shù)、PACK結(jié)構(gòu)等;熟悉電池組工作原理，各個(gè)電氣元件的規(guī)格，報(bào)警策略等;牢記涉電作業(yè)安全操作規(guī)范中的一看、二判斷、三測(cè)量、四操作的基本流程;熟練掌握各測(cè)試工具的使用方法。只有掌握足夠的理論知識(shí)，才能在實(shí)踐中事半功倍。

“聽(tīng)”：詳細(xì)詢問(wèn)、聽(tīng)取駕駛員反映車(chē)輛在出現(xiàn)故障時(shí)的運(yùn)行時(shí)間、使用工況、出現(xiàn)故障前后情況，對(duì)故障做好相應(yīng)記錄。

認(rèn)真聽(tīng)取駕駛員對(duì)故障的描述，對(duì)我們快速找出問(wèn)題有很大幫助，但要甄別駕駛員反饋信息的準(zhǔn)確性。駕駛員沒(méi)有反饋的信息，我們可以通過(guò)詢問(wèn)的方式獲得。

“看”：查看儀表、T-BOX上動(dòng)力電池組上報(bào)的故障信息，記錄電池組出現(xiàn)故障時(shí)信息以備故障查找時(shí)作為參考。

純電動(dòng)汽車(chē)儀表有電池組電量、電壓、電流、故障報(bào)警等信息，部分有最低、最高溫度和單體電壓等信息，這些信息可快速排查部分故障。有條件的，可登錄T-BOX查看電池組數(shù)據(jù)，判斷故障。

“防”：在接觸高壓線路及部件前要做好防觸電措施，并嚴(yán)格按照涉電作業(yè)安全操作規(guī)范操作。

在維修高壓線路部分是，要嚴(yán)格按涉電作業(yè)和新能源汽車(chē)維修相關(guān)流程操作，確保輸出電壓低于人體安全電壓，及時(shí)對(duì)裸露金屬部位做絕緣處理，做到安全第一。

“測(cè)”：查看動(dòng)力電池組詳細(xì)信息，如可用診斷儀或USBCAN等設(shè)備監(jiān)控故障信息，根據(jù)故障信息，可尋找出對(duì)應(yīng)故障點(diǎn)。

儀表中無(wú)法反應(yīng)的信息，可通過(guò)專(zhuān)用工具，如診斷儀、USBCAN、絕緣表等專(zhuān)用儀器進(jìn)行收集，對(duì)于無(wú)法獲取的信息，可通過(guò)調(diào)取歷史數(shù)據(jù)、跟蹤測(cè)試等方式得到。

2.2 故障維修

通過(guò)診斷流程，確定為電池組故障后，對(duì)電池組進(jìn)行拆箱檢查，打開(kāi)上蓋時(shí)，盡量確保密封圈的完整性，避免密封圈斷裂，造成氣密性檢查不合格。

利用萬(wàn)用表等工具，對(duì)故障部件進(jìn)行確定，并對(duì)故障件進(jìn)行更換，維修過(guò)程中一人操作，一個(gè)輔助，避免兩人同時(shí)操作。維修完成后，進(jìn)行氣密性檢測(cè)，合格后裝車(chē)測(cè)試，裝車(chē)流程與拆卸流程相反，不再贅述。

3 動(dòng)力電池組常見(jiàn)故障分析與維修

新能源汽車(chē)發(fā)展前期，技術(shù)不成熟，動(dòng)力電池組問(wèn)題較多，隨著電芯質(zhì)量、電池管理系統(tǒng)技術(shù)、PACK工藝的提高，故障類(lèi)型、數(shù)量越來(lái)越少，目前常見(jiàn)故障主要有單體欠壓、單體電壓跳變等，我們利用故障診斷流程對(duì)常見(jiàn)的故障進(jìn)行分析。

3.1 單體欠壓

單體欠壓是目前最常見(jiàn)的動(dòng)力電池故障，雖然電芯質(zhì)量相比以前有很大提高，但動(dòng)力電池組要用到大量的單體電芯，以特斯拉為例，一臺(tái)60KWH的Model S就由6216顆單體電芯組成，如果有一顆電芯出現(xiàn)低壓情況，隨著車(chē)輛的使用，電池老化，就可能引起此電芯所在串的低壓。

單體欠壓故障比較容易判斷，但需要我們掌握單體電芯電壓工作范圍、報(bào)警閥值、電池廠家規(guī)定欠壓標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)聽(tīng)取或詢問(wèn)駕駛員行駛里程有無(wú)縮短，車(chē)輛限速或無(wú)法行駛時(shí)，剩余多少電量。如果儀表有最低最高單體電壓顯示，可快速查看儀表，確定具體數(shù)值和所在串?dāng)?shù)編號(hào);若無(wú)，可利用USBCAN等工具，調(diào)取歷史數(shù)據(jù)確定。

單體欠壓故障易判斷，但維修時(shí)要注意兩個(gè)事項(xiàng)，一是要確定單體欠壓數(shù)量，一共有幾串出現(xiàn)欠壓，二是如何保障與電池組電量一致。對(duì)于第一個(gè)，可通過(guò)讀取歷史數(shù)據(jù)或放電末期數(shù)據(jù)得到;第二個(gè)處理方法，通常采用滿電狀態(tài)下，更換低壓?jiǎn)误w，或者利用均衡設(shè)備對(duì)整個(gè)電池組進(jìn)行均衡。

3.2 單體電壓跳變

單體電壓跳變是動(dòng)力電池另外一種常見(jiàn)故障，但因?yàn)檫@類(lèi)故障持續(xù)時(shí)間短，數(shù)據(jù)難收集，誘發(fā)原因多，造成判斷難度大、排查繁瑣。

維修分析此故障，除了要掌握電芯電壓工作范圍、報(bào)警閥值外，還需要我們熟悉電池組采壓原理及其線路，詢問(wèn)駕駛員故障出現(xiàn)后是否有重啟車(chē)輛，重啟以后現(xiàn)象，剩余電量有無(wú)變化，出現(xiàn)故障時(shí)工況情況，儀表故障時(shí)報(bào)警情況等等?？赏ㄟ^(guò)專(zhuān)用軟件或設(shè)備讀取歷史數(shù)據(jù)，或者調(diào)取T-BOX平臺(tái)數(shù)據(jù)，若無(wú)T-BOX平臺(tái)又無(wú)讀取歷史數(shù)據(jù)功能，只能通過(guò)上位機(jī)監(jiān)控軟件，實(shí)車(chē)路試截取，確定故障所在串?dāng)?shù)編號(hào)。

單體電壓跳變?cè)蜉^多，包括采壓線虛焊、采壓線插件接觸不良、電池管理系統(tǒng)采壓異常、大電流干擾等等，需要我們由易到難，一一去排查。

除了上述兩種常見(jiàn)故障，還有絕緣故障、繼電器黏連、電池組高壓無(wú)輸出、無(wú)法充電等等。絕緣故障在新能源汽車(chē)發(fā)展初期較多，有季節(jié)性，但此故障隨著電池組PACK水平的提高，正在逐漸減少，目前車(chē)輛報(bào)的絕緣故障絕大多數(shù)由其他高壓線路或部件引起。維修也較為簡(jiǎn)單，利用絕緣表逐步測(cè)正、負(fù)極分別對(duì)殼體絕緣，直至找出絕緣異常點(diǎn)。繼電器黏連在報(bào)警控制策略中等級(jí)較高，會(huì)造成切斷高壓輸出，可通過(guò)截取數(shù)據(jù)分析，或萬(wàn)用表測(cè)量判斷。電池組高壓無(wú)輸出在判斷的時(shí)候，需要先判斷通信及低壓供電線路無(wú)異常，再拆箱檢查放電熔斷器等。隨著GB/T 27930、GB/T 18487、GB/T 20234的實(shí)施，無(wú)法充電主要體現(xiàn)在客戶使用不當(dāng)，例如地線不良、輔助電源選錯(cuò)等等，相信隨著新能源汽車(chē)的普及，這種現(xiàn)象將會(huì)大大改善。