新能源汽車動(dòng)力電池技術(shù)綜述

孫雪峰　張碩

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，我國汽車行業(yè)發(fā)展十分迅速度，動(dòng)力電池是新能源汽車“三電”（電驅(qū)動(dòng)、電池、電控）核心部件之一，動(dòng)力電池包內(nèi)包括電池模組、連接件、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和電池外殼等部件。動(dòng)力電池是新能源汽車的動(dòng)力來源，電池的性能和質(zhì)量對新能源汽車的用戶體驗(yàn)有著重要的影響。動(dòng)力電池包在裝車之前都需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢測過程，每一個(gè)環(huán)節(jié)的檢測對最終產(chǎn)品質(zhì)量都是一道保障。得益于檢測體系和質(zhì)量管控體系的發(fā)展，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展才有了良好保障。圍繞著新能源電池領(lǐng)域，各家檢測機(jī)構(gòu)不斷地增加投入，從基礎(chǔ)設(shè)施、人員配置到能力擴(kuò)建，以期在新能源電池檢測領(lǐng)域中取得自己的一席之地。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池;維修;診斷

引言

1新能源汽車動(dòng)力電池管理系統(tǒng)

在新能源汽車中，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）通常低單體電壓、總電壓、總電流和溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控采樣，并將實(shí)時(shí)參數(shù)反饋給整車控制器。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)，一方面對電池性能參數(shù)今夕鞥監(jiān)控、實(shí)時(shí)電性能管理，另一方面，還可以進(jìn)行應(yīng)用環(huán)境管理，對電池開展加熱和冷卻處理，使得電池保持在優(yōu)良的環(huán)境溫度內(nèi)。一旦動(dòng)力電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就不能對電池進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)控，不能估計(jì)電池的荷電狀態(tài)，使得電池的充電處于不受控的狀態(tài)，過充、過放、過載及過熱等問題都可能發(fā)生，不僅嚴(yán)重影響電池的性能，而且還對電池的使用壽命造成一定的損害，不利于汽車的安全行駛。

2新能源汽車動(dòng)力電池檢測存在的主要問題

2.1單體欠壓

單體欠壓是目前最常見的動(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，以長城汽車旗下的歐拉品牌為例，一臺(tái)60KWh的歐拉好貓就由108顆單體電芯組成，如果有一顆電芯出現(xiàn)低壓情況，隨著車輛的使用，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)聽取或詢問駕駛員行駛里程有無縮短，車輛限速或無法行駛時(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，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。對于第一個(gè)，可通過讀取歷史數(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，更換低壓單體，或者利用均衡設(shè)備對整個(gè)電池組進(jìn)行均衡。

2.2絕緣的故障問題

新能源汽車的動(dòng)力電池管理系統(tǒng)中，工作線束的接插件內(nèi)芯和外殼短接、高壓線破損與車體短接會(huì)導(dǎo)致絕緣故障，同時(shí)電壓采集線破損與電池箱體短接，也會(huì)導(dǎo)致絕緣故障。診斷方法如下：其一，高壓負(fù)載出現(xiàn)漏電的情況。一旦出現(xiàn)這種情況，我們需要及時(shí)的斷開DC/DC、PCU、充電機(jī)、空調(diào)等設(shè)備，直到找到真正的故障原因，及時(shí)對發(fā)生故障的零配件進(jìn)行維修或者是更換新件兒。其二，高壓線或連接器出現(xiàn)破損的情況。在出現(xiàn)這個(gè)狀況時(shí)，就需要用到兆歐表，利用兆歐表進(jìn)行實(shí)際的測量，依照測量的結(jié)果，最后確定故障的出處，對出現(xiàn)問題的配件進(jìn)行及時(shí)的維修或者更換新件。其三，電池箱進(jìn)水或者電池漏液情況的發(fā)生。一旦出現(xiàn)這樣的情況，要對電池箱內(nèi)部進(jìn)行徹底的清理，并進(jìn)行干燥處理，一旦電池不能正常使用，就要及時(shí)的更換電池。其四，電壓采集線出現(xiàn)損壞。一旦出現(xiàn)漏電狀況，就要對漏電部位進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并對破損的線路進(jìn)行修補(bǔ)和更換。其五，高壓板檢測出現(xiàn)錯(cuò)誤。如果是高壓板檢測出現(xiàn)誤差，就要考慮高壓板出現(xiàn)了故障，及時(shí)的采取更換的措施。

2.3單體電壓跳變

單體電壓跳變是動(dòng)力電池另外一種常見故障，但因?yàn)檫@類故障持續(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，詢問駕駛員故障出現(xiàn)后是否有重啟車輛，重啟以后現(xiàn)象，剩余電量有無變化，出現(xiàn)故障時(shí)工況情況，儀表故障時(shí)報(bào)警情況等等。可通過專用軟件或設(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T-BOX平臺(tái)又無讀取歷史數(shù)據(jù)功能，只能通過上位機(jī)監(jiān)控軟件，實(shí)車路試截取，確定故障所在串?dāng)?shù)編號(hào)。單體電壓跳變原因較多，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。

3新能源汽車動(dòng)力電池檢測未來主要發(fā)展方向

3.1均衡管理

電池系統(tǒng)內(nèi)單體一致性對系統(tǒng)的續(xù)航能力、運(yùn)行壽命、安全性等方面具有重要的影響。BMS的均衡管理則是解決電池系統(tǒng)一致性的重要舉措，一般分為能量非耗散式的主動(dòng)均衡和能量耗散式的被動(dòng)均衡兩種。主動(dòng)均衡控制復(fù)雜，成本較高，多應(yīng)用于乘用車。被動(dòng)均衡方式簡單，價(jià)格便宜，但不利于電池能量充分利用，多應(yīng)用于專用車、商用車等車型。均衡管理作為BMS的重要功能之一，但在QC/T897-2011標(biāo)準(zhǔn)中尚沒有BMS均衡管理檢測項(xiàng)目。因此，增加BMS的主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡檢測是完善BMS標(biāo)準(zhǔn)化的必然趨勢。

3.2未來檢測服務(wù)模式

未來檢測服務(wù)模式應(yīng)該是“一站式”的檢測服務(wù)模式和定制化檢測服務(wù)模式，需要檢測團(tuán)隊(duì)深入了解客戶產(chǎn)品信息，針對客戶要求或者標(biāo)準(zhǔn)制定完整的測試大綱及保障方案，項(xiàng)目實(shí)施中需要檢測機(jī)構(gòu)銜接好主機(jī)廠、下游配套企業(yè)之間的關(guān)系。這種模式主要依賴檢測機(jī)構(gòu)和客戶之間高度的信任。隨著新能源汽車動(dòng)力電池檢測行業(yè)的深入發(fā)展，這種模式也會(huì)越來越多地被采用。

結(jié)語

新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展離不開其動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)的不斷研究與提升，這需要我們繼續(xù)加強(qiáng)對動(dòng)力電池系統(tǒng)內(nèi)各組件的設(shè)計(jì)工作的探索，不僅要對動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行更加科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，更要保障系統(tǒng)的各方面性能指標(biāo)，以更好的推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]敖翔.以新能源汽車為例探討燃料電池的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2018，8（15）：50-52.