新能源汽車動(dòng)力電池故障的診斷與維護(hù)分析

樊凱　楊麗杰

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和硬件設(shè)備的更新，為新能源技術(shù)的開發(fā)和利用創(chuàng)造了有利條件，相關(guān)技術(shù)在不同行業(yè)中的應(yīng)用日益深入，為我國的可持續(xù)發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)。新能源也逐漸成為很多行業(yè)的發(fā)展方向，新能源汽車是其中的代表，與傳統(tǒng)的汽車類型相比，新能源汽車的各項(xiàng)性能得到顯著提升，尤其是在環(huán)保性上，動(dòng)力電池作為新能源汽車中的關(guān)鍵組成，關(guān)系到汽車的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此加強(qiáng)對該系統(tǒng)的診斷和維護(hù)分析很有必要。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 動(dòng)力電池故障 診斷 維護(hù) 分析

Diagnosis and Maintenance Analysis of Power Battery Faults for New Energy Vehicles

Fan Kai，Yang Lijie

Abstract：The development of science and technology and the update of hardware equipment have created favorable conditions for the development and utilization of new energy technology， and the application of related technologies in different industries has become increasingly deep， making outstanding contributions to the sustainable development of China. New energy has gradually become the development direction of many industries， new energy vehicles are one of the representatives， compared with the traditional car type， the performance of new energy vehicles has been significantly improved， especially in environmental protection， power battery as a key component of new energy vehicles， related to the safe and stable operation of the car， so it is necessary to strengthen the diagnosis and maintenance analysis of the system.

Key words：new energy vehicles， power battery failure， diagnosis， maintenance， analysis

1 引言

新能源汽車的發(fā)展不僅順應(yīng)了低碳環(huán)保的發(fā)展主題，同時(shí)也能滿足當(dāng)前的時(shí)代潮流。新能源動(dòng)力汽車電池與新能源汽車之間的聯(lián)系較為緊密，有效規(guī)避動(dòng)力電池的故障，有助于提高汽車運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。在新能源汽車動(dòng)力電池的開發(fā)中，涉及到材料學(xué)、熱力學(xué)和化學(xué)學(xué)等多個(gè)學(xué)科，加強(qiáng)對動(dòng)力電池故障的診斷和維護(hù)，成為新能源汽車生產(chǎn)和維護(hù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵性任務(wù)。

2 新能源汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的概述

我國的新能源汽車起步時(shí)間比較晚，在早期規(guī)模并不完善，因此在新能源汽車的研發(fā)上還存在很多不足和問題，近年來，歐美國家的新能源汽車進(jìn)入全新的歷史發(fā)展階段，但是由于電池系統(tǒng)涉及到的技術(shù)較為復(fù)雜，包括能源管理系統(tǒng)、電池技術(shù)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)等。為了保障電池的穩(wěn)定運(yùn)行，需要從電池生產(chǎn)、電池運(yùn)輸和電池存儲等不同環(huán)境開展安全控制管理工作。結(jié)合新能源汽車的實(shí)際發(fā)展情況來看，石墨烯等新型材料在電池研發(fā)中的應(yīng)用日益深入。

信息化技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用為信息化管理的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，在新能源汽車中，一般都會配備動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，結(jié)合新能源汽車的發(fā)展來看，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)主要有以下幾項(xiàng)功能：首先對溫度進(jìn)行控制，能夠結(jié)合不同應(yīng)用場景下的負(fù)載，及時(shí)對電池溫度進(jìn)行控制。避免電池出現(xiàn)溫度過高或者過低的情況，一旦電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)了問題，就會對電池壽命和使用性能產(chǎn)生負(fù)面影響，嚴(yán)重時(shí)還會使得電池失去控制，引發(fā)一系列的安全事故；其次是對電池的一些關(guān)鍵性信息和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助專業(yè)的技術(shù)人員實(shí)時(shí)開展系統(tǒng)調(diào)節(jié)工作，也是提升汽車運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性的有效舉措。

3 新能源汽車動(dòng)力電池的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 工作原理

該類動(dòng)力電池的工作原理相對較為簡單，實(shí)現(xiàn)對該類電池的有效應(yīng)用，能夠幫助工程施工人員實(shí)現(xiàn)對能源成本的有效管控。在電力能源的發(fā)展初期，雖然有一些專業(yè)的技術(shù)人員開展了新能源電池的研發(fā)工作，但是受到電池材料和電池技術(shù)的阻礙無法推進(jìn)。泡沫石墨烯等新型材料的應(yīng)用為新能源汽車動(dòng)力電池的工作注入了全新的活力。得益于石墨烯材料的特殊結(jié)構(gòu)，能夠?qū)︹c離子進(jìn)行吸收，高效完成電池的充電和放電，對于提升電池運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和安全性有著巨大的幫助。

3.2 優(yōu)缺點(diǎn)

新能源動(dòng)力電池與傳統(tǒng)的汽車電池相比，在續(xù)航里程時(shí)間上得到了有效的提升，同時(shí)充電速度也實(shí)現(xiàn)了大幅的提高，之所以能夠減短電池的充電時(shí)間，主要得益于石墨烯材料的良好導(dǎo)電性。結(jié)合新能源汽車電池的后期維護(hù)工作來看，電池的循環(huán)性也得到了一定的提高。在經(jīng)過7500次充電后，電池也不會發(fā)生什么較大的變化，即便是長期的使用，也不會對周邊的居民產(chǎn)生什么較大的負(fù)面影響，符合電池生產(chǎn)和使用的具體需求。通過相關(guān)的試驗(yàn)可以得知，即便是在電池內(nèi)塞入電鉆，也不會引發(fā)燃燒和爆炸等安全隱患，從長遠(yuǎn)角度來看，也能夠有效降低電池的生產(chǎn)和維護(hù)成本。

4 新能源汽車動(dòng)力電池的分類

4.1 燃料電池

燃料電磁能夠借助氧化劑和燃料之間的電級作用，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，與傳統(tǒng)的蓄電池和充電電池相比，燃料電池不需要進(jìn)行充電操作，同時(shí)蘊(yùn)含的能量也更為龐大，后期的維護(hù)工作較為簡便，電池的使用壽命也得到有效的延長，電池的供電功率也有顯著的提升。結(jié)合電解質(zhì)材料的不同，可以將燃料電池細(xì)分為質(zhì)子交換燃料電池和堿性燃料電池，不同的燃料電池有著不同的適用場景，因此在電池故障的診斷和維護(hù)上也需要采取不同的應(yīng)對策略。

4.2 蓄電池

蓄電池是保障汽車動(dòng)力能源的一種位置動(dòng)力源，可以細(xì)分為鋰電子電池和鎳鉻。結(jié)合鋰離子電池的實(shí)際發(fā)展情況來看，鋰離子電池的資源較為豐富，再加上成本也并不昂貴，因此在汽車電池生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛。

5 新能源汽車動(dòng)力電池維護(hù)與保養(yǎng)的現(xiàn)狀

5.1 無法匹配設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

在后期的電池維護(hù)和保養(yǎng)工作中，為了保障后期工作的穩(wěn)步推進(jìn)，首先要明確電池的內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，尤其是管理系統(tǒng)與電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之間的匹配性。一些汽車企業(yè)在新能源汽車的規(guī)劃中，無法充分符當(dāng)前國內(nèi)汽車企業(yè)的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，從長遠(yuǎn)角度來看，不僅影響了汽車行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也在無形中增加了電池檢修人員的工作壓力。

5.2 管理意識較為淡薄

合理的管理意識能夠?yàn)楹笃诘墓芾砉ぷ魈峁┱_的指引和導(dǎo)向，雖然新能源汽車的開發(fā)和應(yīng)用關(guān)系到經(jīng)濟(jì)社會的后期發(fā)展，但是相關(guān)電池正處于關(guān)鍵的起步階段，因此多數(shù)企業(yè)的管理人員都是將汽車的制造和管控作為日常工作中的重點(diǎn)。很多企業(yè)員工和領(lǐng)導(dǎo)層都忽略了動(dòng)力電池維護(hù)和檢修工作的重要性，如何推進(jìn)管理意識的轉(zhuǎn)變成為電池維護(hù)和保養(yǎng)工作中的關(guān)鍵任務(wù)。

5.3 電池技術(shù)水平較低

我國新能源汽車正處于關(guān)鍵的發(fā)展階段，因此電池技術(shù)水平相對較低，尤其缺乏對電池結(jié)構(gòu)和電池性能的研究和分析工作。一些電池在設(shè)計(jì)和使用過程中無法契合大眾的實(shí)際需求，缺乏實(shí)質(zhì)性的新技術(shù)，不僅無法設(shè)立具有權(quán)威性的電池評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也會對動(dòng)力電池的安全性和可靠性產(chǎn)生負(fù)面影響。

5.4 缺乏專業(yè)技術(shù)人才

專業(yè)技術(shù)人才能夠大幅提升電池維護(hù)和保養(yǎng)工作的針對性，對于提升電池的維護(hù)和保養(yǎng)質(zhì)量有著重要的影響。但是結(jié)合我國相關(guān)行業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況來看，專業(yè)性的技術(shù)人才相對較為匱乏，由于相關(guān)行業(yè)屬于一種新興產(chǎn)業(yè)，因此缺乏對電池保養(yǎng)人員和技術(shù)人員的指導(dǎo)工作，電池維護(hù)和保養(yǎng)人員缺乏對電池管理工作的正確認(rèn)識和了解，導(dǎo)致在后續(xù)的電池檢修工作中，忽略了電池維護(hù)和保養(yǎng)工作的重要性。因此，推進(jìn)綜合性專業(yè)人才的培養(yǎng)也成為新能源汽車動(dòng)力電池維護(hù)和保養(yǎng)中的關(guān)鍵性任務(wù)。

6 新能源汽車動(dòng)力電池的常見故障診斷與維護(hù)

6.1 預(yù)充電故障

預(yù)充電故障的成因較為多樣，主要可以細(xì)分為以下幾項(xiàng)：首先是主保險(xiǎn)或者預(yù)充電阻出現(xiàn)了故障，在后期的檢測工作中如果發(fā)現(xiàn)預(yù)充電組或者預(yù)充電的主保險(xiǎn)存在風(fēng)險(xiǎn)或者出現(xiàn)了異常，需要及時(shí)進(jìn)行零部件的更換，能夠減少動(dòng)力電池中的風(fēng)險(xiǎn)因素；其次，主板出現(xiàn)了故障，該種故障的成因主要表現(xiàn)為充電繼電器無法及時(shí)閉合，在后期的診斷工作中，要對充電繼電器的電壓進(jìn)行測量和控制，如果沒有達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求，可能就是主板出現(xiàn)了問題，需要及時(shí)對主板進(jìn)行更換；第三，外部高壓部件故障，如果BMS預(yù)充電過程中出現(xiàn)了故障或者問題，可能就會出現(xiàn)斷開的情況，但是并不會對預(yù)充電產(chǎn)生影響，這時(shí)一般可以診斷為外部的高壓部件出現(xiàn)了故障，可以通過分段處理的方式對高壓接線盒等零部件和設(shè)備進(jìn)行檢查，完成故障點(diǎn)的定位和處理工作。

6.2 溫度異常故障

溫度異常故障也是動(dòng)力電池中較為常見的一類故障。鑒于該類故障的成因，主要有以下幾項(xiàng)：首先，考慮是BMS的硬件出現(xiàn)了故障，一般表現(xiàn)為相關(guān)的系統(tǒng)無法及時(shí)獲取相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，同時(shí)溫度傳感器的探頭線束能夠正常運(yùn)行，這時(shí)一般考慮是BMS硬件出現(xiàn)了故障，在出現(xiàn)了該類故障后，要及時(shí)對相關(guān)部件進(jìn)行更換，從而保障線路的穩(wěn)定運(yùn)行；其次，溫度傳感器出現(xiàn)了故障，溫度傳感器的故障需要進(jìn)行排查，如果是單個(gè)溫度數(shù)據(jù)出現(xiàn)了問題，需要對對接插頭進(jìn)行排查，如果并沒有出現(xiàn)故障，一般判斷為是傳感器出現(xiàn)了故障，需要及時(shí)進(jìn)行檢修和更換；第三，連接線松動(dòng)故障，通過對對接插頭部位的檢查，如果線路出現(xiàn)了脫落或者松動(dòng)的情況，需要及時(shí)采取有效的加固措施，也能在短時(shí)間內(nèi)解決相關(guān)故障。

6.3 電壓異常故障

電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)電壓異常故障后，也會對動(dòng)力電池的運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，針對該類問題的成因，首先考慮是采集線保險(xiǎn)絲出現(xiàn)了故障，針對該種故障的診斷，一般需要安排專業(yè)的技術(shù)人員對保險(xiǎn)絲進(jìn)行測量和檢查，如果保險(xiǎn)絲的阻值超過了額定標(biāo)準(zhǔn)，大多是保險(xiǎn)絲出現(xiàn)了故障，需要及時(shí)進(jìn)行更換；其次，從板故障，針對該類故障主要是通過電壓的測量來進(jìn)行診斷，對采集電壓與測量電壓進(jìn)行對比，如果出現(xiàn)了較大的差異，一般考慮是從板出現(xiàn)了故障；第三，電池欠壓故障，如果電池存在欠壓問題，會導(dǎo)致電壓出現(xiàn)異常，針對該類故障的診斷需要應(yīng)用萬用表，對監(jiān)控電壓值與測量電壓值進(jìn)行對比，如果偏差較大，一般是電池出現(xiàn)了問題，需要及時(shí)對電池進(jìn)行更換；最后，采集線段子故障，如果采集線端口出現(xiàn)了松動(dòng)或者連接失常的情況，都會對單體電壓的采集結(jié)果纏身負(fù)面影響，這時(shí)可以借助輕搖法進(jìn)行判斷，如果采集線出現(xiàn)了損壞的情況，及時(shí)進(jìn)行更換，如果出現(xiàn)了松動(dòng)的情況，采取相關(guān)的加固措施。

7 新能源汽車動(dòng)力電池的維護(hù)和保養(yǎng)策略

7.1 開展定期檢測工作

合理的檢測工作能夠?qū)?dòng)力電池中的一些潛在風(fēng)險(xiǎn)和隱患進(jìn)行把握，有助于提升新能源汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，但是結(jié)合我國相關(guān)行業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況來看，一些行業(yè)為了減少管理工作量，忽略了定期檢測工作的重要性。想要保障定期檢測工作的穩(wěn)步推進(jìn)，主要有以下幾項(xiàng)要點(diǎn)：首先，推進(jìn)電池組的檢查工作，對電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行清理，避免電池內(nèi)部存在灰塵等各類雜物，如果在檢查的過程中存在各類污染物，可以通過空氣壓縮法等多種方式進(jìn)行清理，同時(shí)對電池組的外殼進(jìn)行檢查，保障電池組外殼的完整性，尤其是裂紋和形變問題，對電池蓋和托盤之間的密封性進(jìn)行控制，提升車身和電池的連接性，實(shí)際上也有助于提升電池運(yùn)行的穩(wěn)定性。

其次，安排專業(yè)的技術(shù)人員對電池的連接狀況進(jìn)行分析和把握，保障極柱連接的穩(wěn)定與安全，如果相關(guān)部件出現(xiàn)了腐蝕的情況，及時(shí)對相關(guān)零部件進(jìn)行更換，避免電池組溫度導(dǎo)電帶和單體電池連接點(diǎn)之間的連接出現(xiàn)松動(dòng)，在后期的充電過程中，要保證插頭接觸和插座之間的安全插入，避免出現(xiàn)脫落的情況。

最后對系統(tǒng)中的漏洞進(jìn)行檢測，在大多數(shù)情況下，為了保證電池中電流的穩(wěn)定性，一般需要將鋰電子電池組的電壓控制在300v左右，對于電力技術(shù)人員來說是一項(xiàng)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外，日常維護(hù)工作的推進(jìn)也顯得尤為重要，因?yàn)槿绻姵胤磸?fù)充電和更換，也會對其使用時(shí)間產(chǎn)生負(fù)面影響，這時(shí)需要聘請專業(yè)的電池維護(hù)和保養(yǎng)機(jī)構(gòu)對動(dòng)力電池進(jìn)行修復(fù)。在日常的檢測工作中按照相關(guān)的管理方案推進(jìn)管理工作，加強(qiáng)對電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)的把握，不僅能夠規(guī)避一些常見的電力故障，也能降低檢修成本。

7.2 加大科技研發(fā)力度

我國新能源動(dòng)力電池的發(fā)展周期比較短，一些核心技術(shù)還需要依靠其他的發(fā)達(dá)國家，尤其是一些關(guān)鍵的零部件，伴隨我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在零件自主研發(fā)領(lǐng)域中取得了一些成就，但是同發(fā)達(dá)國家之間還存在明顯的差距，加大對動(dòng)力電池零件功能和質(zhì)量的重視顯得尤為重要。

結(jié)合我國的動(dòng)力電池的生產(chǎn)和養(yǎng)護(hù)工作來看，也具有一定的價(jià)格優(yōu)勢，因此在提升購買量的過程中，不僅要延長使用時(shí)長，同時(shí)也要保障動(dòng)力電池的各項(xiàng)性能。相關(guān)行業(yè)的工作人員要借助以往的經(jīng)驗(yàn)積累，明確動(dòng)力電池研發(fā)、故障診斷和養(yǎng)護(hù)工作中的一些薄弱之處，有針對性地推進(jìn)科技研發(fā)工作，不僅能夠減少電池故障診斷和維護(hù)中的一些風(fēng)險(xiǎn)因素，同時(shí)也能為后期的故障診斷和維護(hù)工作創(chuàng)造有利條件，對于我國新能源汽車行業(yè)的建設(shè)和發(fā)展有著重要意義。

7.3 推進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)

專業(yè)性技術(shù)人才的培養(yǎng)能夠?yàn)殡姵毓收系脑\斷和維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)的人才基礎(chǔ)，結(jié)合我國新能源汽車動(dòng)力電池的研發(fā)和養(yǎng)護(hù)工作來看，專業(yè)性的技術(shù)人才較為匱乏，因此推進(jìn)專業(yè)性技術(shù)人才的培養(yǎng)很有必要。針對專業(yè)性技術(shù)人才的培養(yǎng)，首先，要結(jié)合電池故障診斷和養(yǎng)護(hù)工作的實(shí)際需求，制定科學(xué)的人才培養(yǎng)計(jì)劃，有助于大幅提升人才培養(yǎng)工作的效率和質(zhì)量；其次，借助信息化技術(shù)構(gòu)建信息化學(xué)習(xí)和交流平臺，為不同專業(yè)性人才的溝通和交流提供高效的平臺，也是提升人才培養(yǎng)效率和質(zhì)量的有效舉措；最后，推進(jìn)不同企業(yè)之間的合作，因?yàn)椴煌髽I(yè)有著不同的企業(yè)文化，在電池研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)上也存在一些差異，因此為相關(guān)人才提供更多的實(shí)踐機(jī)會顯得尤為重要，不僅要致力于維修技術(shù)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，也要推進(jìn)技術(shù)和理論的進(jìn)一步融合。

8 結(jié)語

新能源動(dòng)力電池作為新能源汽車中的關(guān)鍵部件，關(guān)系到整個(gè)汽車的行駛質(zhì)量和行駛安全，針對不同類型的電池故障，需要采取不同的診斷和維護(hù)方法。相關(guān)技術(shù)人員在日常的電池維護(hù)工作中要發(fā)揮自身的能動(dòng)性，緊跟行業(yè)和時(shí)代的發(fā)展腳步，加強(qiáng)對新型電力診斷技術(shù)和電力維護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)加強(qiáng)電池診斷和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的積累，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹泉.新能源汽車故障維修關(guān)鍵技術(shù)探究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2021（20）.

[2]張微.新能源汽車電池技術(shù)發(fā)展瓶頸分析及對策研究[J].金屬功能材料，2021（01）.

[3]錢伯章.復(fù)旦大學(xué)提出纖維電池規(guī)?；a(chǎn)路線[J].合成纖維工業(yè)，2022（02）.

[4]張利.新能源汽車動(dòng)力電池壓差故障與維修技術(shù)研究[J].時(shí)代汽車，2022（08）.

[5]李小靜.鄭州市新能源汽車動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2020（16）.