新能源汽車動力電池的維護與保養

朱汝玲

摘 要：隨著我國低碳可持續發展戰略的提出與實施，各行業均積極響應這一政策，不斷深化綠化環保發展理念，汽車行業在新能源領域取得了很大的進步。動力電池作為新能源汽車的心臟，其是新能源汽車的主要能量來源，為了不斷提高新能源汽車整體服務質量，必須做好動力電池日常維護保養工作。鑒于此，文章就以新能源汽車動力電池的類型為切入點，分析現階段動力電池的常見故障，并對如何提升其維修與保養水平提出幾點參考性策略。

關鍵詞：新能源汽車 動力電池 維護 保養

1 引言

新能源汽車動力電池在新能源汽車整體開發過程中扮演著重要角色，它不僅是最基本的環節，也是最重要的環節之一。動力電池達到較高的性能標準，提升與新能源汽車整體構造及運行的適應性，新能源汽車行業的整體發展將得到有效促進。所以，在未來發展戰略規劃過程中，要立足于動力電池發展水平，以市場需求為導向，注重動力電池的能量、壽命、價格及安全性等各項重要因素，充分發揮現階段優勢最大的鋰電池功效。同時要積極尋求新型材料應用的突破，增強電池裝配技術、分組能力及監督管理水平，在綜合性新能源汽車中做到良好的權衡與應用，在保證安全的基礎上發揮出最高效能。

2 新能源汽車動力電池的主要類型

2.1 鉛酸電池

鉛酸電池是一種常見的蓄電池類型，由鉛板和硫酸電解液組成，它們具有較低的能量密度和較短的壽命，但相對便宜，并且在某些應用中仍然有用武之地。鉛酸電池通常用于汽車啟動、點火系統、備用電源、太陽能儲能系統和一些低功率應用等場合。然而，在新能源汽車領域，鋰離子電池被廣泛采用，因為它們具有更高的能量密度、更長的壽命和更好的性能，適合提供持久的動力供應和更大的續航里程。目前鉛酸電池在我國的主要應用場景集中于電動自行車、三輪車及燃油汽車。

2.2 鎳氫電池

鎳氫電池是一種重要的可充電電池類型，也被稱為鎳氫蓄電池，它由一個負極和一個正極之間的化學反應來儲存和釋放電能。鎳氫電池使用氫氣作為活性物質來儲存電能，并且使用二氧化鎳作為正極材料。相比于鎳鎘電池，鎳氫電池具有更高的能量密度、更長的壽命和較低的環境影響。鎳氫電池在許多應用中得到廣泛使用，包括混合動力汽車、電動汽車、便攜式電子設備和儲能系統等，其具有良好的循環壽命和高充放電效率，可以提供可靠的動力供應[1]。

2.3 鋰電池

鋰電池是一種常見的可充電電池類型，它使用鋰化合物作為其正極材料來儲存和釋放電能，鋰電池具有高能量密度、輕量化、長壽命和低自放電率等優勢，因此被廣泛應用于移動設備、電動車輛、儲能系統和許多其他電子設備中。鋰電池主要分為鋰離子電池和鋰聚合物電池兩種類型[2]。鋰離子電池以其成熟的技術和相對較高的能量密度，成為最常用的電池類型，鋰聚合物電池則采用聚合物電解質，具有更高的安全性和更薄的形狀設計靈活性，但能量密度略低于鋰離子電池。鋰電池在新能源電動汽車領域發揮著重要作用，因為它們能夠提供高性能的動力輸出和較長的續航里程。隨著技術的不斷進步，鋰電池的能量密度和充電速度也在不斷提升，使其成為新能源汽車領域的首選動力來源。

2.4 燃料電池

燃料電池是一種利用化學反應產生電能的設備，它通過將燃料（如氫氣）和氧氣在電化學反應中進行催化氧化，從而產生電流。燃料電池可以提供連續的電力輸出，并且其主要排放物是水蒸氣，因此被認為是一種清潔的能源技術。最常見的燃料電池類型是質子交換膜燃料電池（PEMFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC），質子交換膜燃料電池使用質子交換膜作為電解質，適用于低溫應用，如汽車和移動設備，固體氧化物燃料電池則使用固體氧化物作為電解質，適用于高溫應用，如工業能源和電網支持。燃料電池具有高效能轉換、低排放、靜音運行和靈活燃料選擇等優點。然而，目前燃料電池技術仍面臨挑戰，包括燃料儲存和分配、成本降低、耐久性和基礎設施建設等方面。盡管如此，燃料電池在特定應用領域，如交通運輸和能源存儲等方面顯示出潛力，并吸引著不斷的研究和發展。

3 新能源汽車動力電池的常見故障及原因

3.1 預充電故障

新能源汽車動力電池一旦發生預充電故障可能會導致電池無法正常充電或放電，影響車輛的動力性能、續航里程和安全性。以下是一些常見的原因：

（1）控制系統故障：預充電功能是由車輛的電池管理系統控制的，如果控制系統出現故障或錯誤，可能導致預充電無法正常進行。（2）傳感器問題：預充電過程中使用的傳感器可能出現故障或失靈，導致無法準確監測電池狀態或電流輸入。（3）電路故障：預充電系統的電路包括連接線路、繼電器和保險絲等組件，若這些電路元件發生故障或損壞，可能導致預充電無法進行或電流異常。（4）電池組問題：動力電池組本身的故障也可能導致預充電故障，例如，電池單體失效、電池短路或電池均衡性問題都可能影響預充電過程。

3.2 溫度異常故障

溫度異常故障也是動力電池中較為常見的一類故障，多是因為以下原因所引起：

（1）過高溫度：當動力電池過熱時，可能會導致溫度異常故障，這可以是由于長時間高功率充電或放電、過度使用或在高環境溫度下運行造成的。（2）過低溫度：動力電池在極寒條件下可能會出現溫度異常故障，低溫環境下，電池的化學反應速率減緩，導致電池性能下降或無法正常工作。（3）溫度傳感器故障：動力電池系統配備了溫度傳感器來監測電池的溫度，如果傳感器本身出現故障，可能會導致溫度異常報警或錯誤的溫度讀數[3]。（4）散熱系統問題：動力電池通常通過散熱系統（如冷卻液或風扇）來控制溫度。如果散熱系統失效或阻塞，可能導致電池溫度異常上升。

3.3 電壓異常故障

新能源汽車動力電池電壓異常故障可能由以下原因引起：

（1）過高電壓：動力電池充電過程中，如果電壓超過了設計或安全范圍，可能會導致電壓異常故障，這可能是由于充電系統故障、充電設備問題或電池管理系統失效等原因引起的。（2）過低電壓：動力電池放電過程中，如果電壓降至非正常水平，也會導致電壓異常故障，這可能是由于電池損壞、放電系統故障或負載過重等原因引起的。（3）電池單體故障：動力電池由多個電池單體組成，如果其中一個或多個電池單體出現故障，可能會導致電壓異常，例如，電池單體失效、內部短路或不均衡狀態都可能導致電壓異常。（4）電池管理系統故障：電池管理系統（BMS）是監測和控制電池狀態的關鍵組件，如果BMS出現故障或錯誤，可能會導致對電池電壓的監測和控制失效，進而引發電壓異常故障。

4 新能源汽車動力電池的維護和保養策略

4.1 定期檢測動力電池

（1）電池容量檢測：通過充電和放電測試，評估電池的容量是否符合預期值，這可以幫助判斷電池的健康狀況和剩余壽命。（2）電池內阻檢測：測量電池的內阻，以評估電池的性能和劣化程度，較高的內阻可能表明電池存在問題或老化。（3）電池溫度監測：檢查電池組各個單體的溫度，確保在正常范圍內運行，異常的溫度可能表明散熱系統故障或電池單體問題[4]。（4）BMS功能檢測：驗證電池管理系統（BMS）的正常工作，包括電壓監測、溫度控制、均衡充電等功能。（5）充電/放電效率檢測：評估電池在充電和放電過程中的能量轉換效率，以確定電池的性能和損耗情況。（6）安全性能檢測：檢查電池組及其相關部件的安全性能，包括防火措施、絕緣狀況和過電壓/過溫保護等。

4.2 合理使用動力電池

合理使用新能源汽車動力電池可以延長電池的壽命并最大限度地發揮其性能，延長電池壽命、提高性能，并確保安全可靠的駕駛體驗，同時也有助于降低維修和更換電池的成本，具體需注意：

（1）避免過度充電和過度放電：盡量避免將電池充滿或完全放空，因為這對電池的健康不利，保持電池在適當的充電范圍內，通常是在20%到80%之間。（2）控制高溫和低溫環境：避免暴露電池于極端高溫或低溫環境中，因為這會導致電池性能下降并加速老化，盡量停放車輛在陰涼處，并避免長時間暴曬或暴露在極寒條件下[5]。（3）平穩駕駛和加速：避免頻繁的急加速、急剎車以及劇烈的行駛方式，平穩駕駛有助于減少電池的負荷和功耗，提高續航里程。

4.3 避免動力電池暴曬

（1）避免停放在陽光下：盡量選擇陰涼的停車位置，避免將車輛長時間停放在陽光直射的地方，例如室外停車場或高溫地區。（2）使用遮陽擋：如果必須停放在陽光下，使用遮陽擋可以減少太陽直射到車輛內部和電池組的熱量。（3）尋找遮蔽物：在停車時盡量選擇有樹蔭或建筑物遮蔽的區域，以減少陽光直接照射到車輛和電池組上的時間和強度。（4）室內或地下停車：在可能的情況下，選擇停放在室內或地下停車場，這些地方通常溫度較為穩定，可以有效減少電池受熱的機會。

4.4 定期給閑置車輛充電

（1）充電頻率：根據實際情況，可以選擇每個月或每隔幾周為閑置的新能源車輛進行一次充電，這有助于保持電池的適當充電狀態，并防止過度放電。（2）充電方式：建議使用慢速充電方式（如家用插座充電）進行閑置電池的充電，慢速充電有助于避免過度充電和電池過熱的風險。（3）充電至適當SOC：將電池充至適當的SOC（State of Charge，電量百分比），通常建議在20%到80%之間。避免將電池完全充滿或完全放空。（4）定期驅動：除了充電之外，定期驅動車輛也有助于保持電池的健康，幫助電池進行周期性的充放電，使其保持活躍狀態。

4.5 合理使用充電器

（1）使用原廠或認證的充電器：使用制造商推薦的原廠充電器或經過認證的充電器，確保其符合相應的標準和安全要求。（2）選擇適當的充電模式：根據實際需求和充電時間，選擇適當的充電模式，常見的模式包括快速充電模式（如快充）、標準充電模式和恒流恒壓充電模式等。（3）控制充電速度：在可行的情況下，控制充電速度以避免過快充電導致電池過熱，慢速充電通常更有利于電池壽命和性能的長期維護[6]。（4）注意充電環境：確保充電環境通風良好，避免充電器暴露在潮濕或易燃物品附近，定期檢查充電器的線纜、插頭和連接器等部件，確保其正常工作和安全可靠。（5）定期檢查充電器狀態：定期檢查充電器的狀態，包括外觀損壞、線纜磨損或斷裂等情況，如果發現任何問題，應停止使用充電器，并咨詢專業維修服務中心進行檢修或更換。

4.6 提升電池故障診斷及維修技術

（1）學習相關知識：通過參加相關培訓課程、研討會或在線資源，了解新能源汽車動力電池的工作原理、組成結構、故障診斷方法和維修技術等方面的知識。（2）掌握必備工具：了解并配備適合進行動力電池故障診斷和維修所需的工具和設備，包括專用的診斷工具、電池管理系統軟件、安全設備以及正確的工具和儀器。（3）跟隨制造商指南：嚴格遵循制造商提供的故障診斷和維修指南，每個品牌和型號的新能源車輛都可能有不同的電池系統和維修程序，因此按照制造商指南進行操作是至關重要的。（4）保持更新：跟蹤新能源汽車動力電池技術的最新發展和更新，由于該領域處于不斷變化，持續學習和保持與行業信息同步是提高技術水平的關鍵。（5）建立合作網絡：與其他專業技師、工程師和維修服務中心建立合作網絡，共享經驗和知識，并從他們那里獲取指導和支持。

5 結束語

總而言之，新能源汽車動力電池的維護與保養是確保其性能和壽命的關鍵。通過定期充電、避免暴曬、控制溫度、遵循制造商指南以及科學使用充電器等方法，可以延長電池的壽命、提高續航里程，并保障電池系統的安全性和可靠性。隨著科學技術的不斷發展，新能源汽車動力電池的維護與保養成效不斷提升，同時也伴隨著更先進的故障診斷和維修技術的發展，為用戶提供更便捷、高效和可靠的服務。同時社會大眾環境保護意識不斷提高，政府出臺了系列相關支持政策，新能源汽車動力電池的發展勢頭迅猛，不斷提升能量密度、降低成本、延長壽命，并積極推動可再生能源與儲能技術的發展，為實現可持續交通和減少碳排放做出重要貢獻。

參考文獻：

[1]李紹圓.淺析新能源汽車動力電池統一標準化運營[J].中國標準化，2021（24）：138-140.

[2]張清郁.新能源汽車動力電池安全問題分析及解決對策[J].科技創新與生產力，2021（12）：73-74+77.

[3]田茂江.新能源汽車動力電池關鍵技術的思考[J].時代汽車，2021（19）：113-114.

[4]汪廣豐.新能源汽車退役動力電池回收利用存在問題與對策[J].城鄉建設，2021（19）：48-49.

[5]周新，陳忠愷.新能源汽車動力電池健康狀態監測的研究[J].內燃機與配件，2021（12）：164-165.

[6]趙建東.新能源汽車動力電池熱管理系統開發[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2021.