電動車電池故障診斷技術分析

潘小明 王寧

摘 要：本文通過檢索、統計、分析電動車電池故障診斷的相關專利申請文獻，從中獲取電動車電池故障診斷主要采取的技術種類，并重點分析該領域重點企業的研究方向，為該領域創新主體開展技術創新及專利布局提供一定的參考。

關鍵詞：電池;故障;診斷

電池的故障診斷是指對電池的故障、失效進行診斷、分析、預警、修復等，該裝置能夠將電池的安全隱患消滅在萌芽狀態，防止電池發生爆炸等更嚴重事故的發生，所以該裝置和汽車的安全指標息息相關，而對電池故障的診斷一直是個難題，各個企業所運用的技術也不盡相同。

1 電池故障診斷的技術主題分析

目前的技術手段歸納起來大致有三個方向。

（1）直接測量電池的電壓、電流、溫度、氣壓等數據，根據該數據是否在正常閾值內，來判斷電池的故障，而該測量的過程又細分為兩類：1）直接用傳感器測量;2）通過其它方式測量，例如通過交變電流的失真率或是溫度評估模型。

（2）通過比較單體電池的電壓和總電壓，來判斷是否出現故障（這兩個數值正常情況下應該相等）。

（3）通過電池的充放電過程，來判斷故障（例如測量其過充或過放的電壓或是運用電化學頻譜）。

2 重點企業的技術特點分析

中國的企業對電池故障診斷方面的技術研發比較重視，專利申請也遍布上述三類方向，但是由于我國電動車起步較晚，所以專利申請的年代普遍較晚。

奇瑞的技術特點分為兩個部分：（1）通過檢測電池的電壓、溫度來診斷電池是否故障。（2）通過充放電的過程判斷電池是否故障，找出放電容量較低和充電容量較高的電池單體，如果電池單體二者都具備，則認為該單體已損壞。

惠州市億能電子有限公司在電池的故障診斷方面申請了大量的專利，其主要的技術特點是建立電池故障診斷的系統，當電池出現故障時，通過先進的互聯網通訊等手段，將信息及時傳導出。

比亞迪的技術路線主要是比較單體電池電壓和總電壓（或雙節電池電壓），來判斷電池的故障。

國家電網作為非電動車生產商也在電池的故障診斷方面進行了專利的布局，其主要技術手段分為兩個方向：（1）測量電池的溫度、氣壓等數據來判斷故障。（2）在充放電過程中運用電化學頻譜方法快速判斷電池的劣化程度。

日韓企業在這一分支的專利分布也比較完善，遍布三個方向，而且由于其電動車發展比較早，所以相關專利申請的年代普遍早于國內企業。

LG的技術路線為基于電池組的電壓和多個電池胞的每一個的電壓來確定電池組的狀態是否正常，正常情況下，二者應該相同。

現代技術路線也是測量電池的電壓，內阻等，但是其特點在于不是通過傳感器，而是基于交變電流的失真率診斷電池電壓的下降，以及電池的阻抗，水量等。

日產的專利分布遍布上述三類：（1）檢測電壓溫度來判斷電池的故障。（2）通過單體電池電壓和總電壓比較來判斷電池是否故障。（3）在電池過充或過放的狀態下，檢測電池的電壓，來分析其是否故障。

歐美企業在這一分支的專利申請較少，而且技術手段也是普遍采用最基本的第一類方法。

3 總結

從上面的分析可以看出，第一類方法即直接測量電池的電壓、電流、溫度、氣壓等數據，然后在該數據的基礎上進一步分析是國內外企業應用最廣泛、最成熟的技術，而第二類方法通過比較單體電池的電壓和總電壓，來判斷是否出現故障的特點是對連接線的故障能夠及時發現，第二類方法采集的數據不如第一類方法全面，可能某些情況下不能反應出電池的一個全面的狀態，電池的工作過程就是一個充放電的過程，所以電池的充放電情況最能反應出電池的性能，一些企業（例如奇瑞、國家電網、日產）在這方面也投入了研發力量，通過分析電池充放電過程中的數據，來反應電池的一個客觀的狀態，但是該方法可能對電池的瞬間故障難以做出及時的回應，通過以上分析可以看出，三種方法各有優缺點，而國內外各個企業采用的技術手段也不盡相同，可喜的是，中國的企業在這方面的研發遍布各個技術方向，已經不落后于國外企業，相信如果國內企業再接再厲，投入研發力量，在這一分支上，中國技術能夠領先于國外技術，從而制作出安全性能指標更高的國產電動車。

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