新能源汽車動力電池系統的故障診斷與維修技術研究

摘要：以比亞迪·秦新能源汽車的動力電池系統為研究對象，詳細分析了電池系統的構成與功能，重點探討了動力電池系統的控制方法，包括動作模式控制、預先充電控制、充放電控制過程和熱管理控制。通過對比電池組性能參數，指出鋰離子電池在比能量、能量密度、比功率、循環壽命、自放電率等方面的優勢。此外，還分析了安全類故障、嚴重故障、性能類故障和硬件故障的診斷與處理方法，提供了針對不同故障類型的表格，以便快速識別和解決問題。最后，通過對比亞迪·秦新能源汽車的動力電池系統故障案例進行深入分析，展示了故障診斷的實際操作流程和維修技巧，為新能源汽車動力電池系統的故障處理提供了理論依據和實踐指導。

關鍵詞：新能源汽車" 動力電池系統" 故障診斷" 維修技術

Research on Fault Diagnosis and Repair Technology of Power Battery System of New Energy Vehicles

-- Taking BYD-Qin New Energy Vehicle as an Example

CAI Shichun" CHANG Sheng" CHEN Cong"" ZHAO Haoran" WANG Jiahui

Hami Polytechnic， Hami， Xinjiang Uygur Autonomous Region， 839001 China

Abstract： Taking the power battery system of BYD-Qin new energy vehicle as the research object， this paper analyzes in detail the composition of the battery system and its functions， and focuses on exploring the control methods of the power battery system， including the action mode control， pre-charging control， charging and discharging control process， and thermal management control. By comparing the performance parameters of battery packs， the advantages of lithium-ion batteries in terms of specific energy， energy density， specific power， cycle life and self-discharge rate are pointed out. In addition， the article analyzes the diagnosis and treatment methods of safety related faults， serious faults， performance related faults and hardware faults， and provides tables for different fault types to facilitate quick identification and problem solving. Finally， through the in-depth analysis of the power battery system fault case of BYD-Qin new energy vehicle， it shows the actual operation process of fault diagnosis and repair techniques， which provides the theoretical basis and practical guidance for the fault handling of power battery system of new energy vehicles.

Key Words： New energy vehicles; Power battery system; Fault diagnosis; Repair technology

隨著全球對環保和可持續發展的重視，新能源汽車的推廣和應用逐漸成為汽車產業的重要趨勢。動力電池作為新能源汽車的核心組件，其性能直接影響整車的續航能力、安全性和經濟性^[1]。因此，動力電池系統的故障診斷與維修技術研究顯得尤為重要。比亞迪·秦作為國內知名的新能源汽車代表，其電池系統的設計與應用為行業提供了寶貴的經驗。近年來，針對動力電池的研究逐漸增多，涵蓋了電池管理系統（Battery Management System，BMS）[A3]"、故障檢測技術、狀態評估方法等方面。然而，現有研究仍存在一些不足，如故障診斷模型的準確性不足、維修技術的標準化程度較低等問題^[2]。

本文深入探討比亞迪·秦新能源汽車動力電池系統的故障診斷與維修技術，結合現有理論基礎和實驗數據，分析動力電池常見故障的成因與診斷方法，探索有效的維修策略。通過對比亞迪·秦相關實際案例進行研究，以期為動力電池的維護提供科學依據，推動相關技術的進步與應用。研究結果不僅有助于提升新能源汽車的安全性和可靠性，也為行業標準的制定和技術的創新提供參考，具有重要的理論價值和實際意義^[3]。[wl4]

1 比亞迪·秦新能源汽車動力電池系統主要構成

1.1 電池組

電池組是比亞迪·秦新能源汽車的動力電池系統的核心組成部分，負責儲存和提供電能。根據不同類型的電池，電池組的可能性能參數也有所不同^[4]。表1中對鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池的參數進行了比較。

1.2 BMS

BMS是新能源汽車運行過程中的核心部分^[5]，配合硬件實現對電池的監控和管理，其工作模式控制包括動作模式控制、預先充電控制、充放電控制、熱管理控制等。

1.2.1動作模式控制

BMS根據車輛運行狀態切換以下模式：（1）休眠模式：在此模式下，電池處于靜止狀態，不進行充放電操作。系統會持續監測電池的狀態，包括電壓、溫度和充電狀態等，以確保電池在安全范圍內。（2）放電模式：車輛運行時，BMS實時限制最大放電電流，防止過放。（3）充電模式：BMS通過CAN總線與車載充電機（OBC）通信，控制充電階段。（4）故障模式：當檢測到單體電壓超限、溫度異常或絕緣故障時，立即斷開高壓接觸器并報警。

1.2.2預先充電控制

預先充電控制是動力電池系統在充電過程中采取的一項重要措施。該控制方法主要用于在充電開始前對電池進行預充電，以確保電池的電壓和溫度在安全范圍內。通過對電池進行逐步充電，BMS能夠有效避免因電壓不匹配而導致的高壓電氣部件損壞或充電效率低下。

1.2.3充放電控制

充放電控制過程是動力電池系統的核心功能之一。BMS通過實時監控電池的電壓、電流、溫度等參數，精確控制充放電過程。具體而言，在充電過程中，BMS會根據電池的狀態向OBC或整車控制器發送電流限值指令，確保充電過程不會超過電池的最大承受能力。在放電過程中，系統則會根據電動機的需求動態向（VCU）發送放電電流上限，以確保車輛能夠獲得穩定的動力輸出。此外，充放電控制過程還包括恒壓充電時對電池的均衡管理，以防止電池組中各個單體電池因充放電不均而導致性能下降。

1.2.4熱管理控制

熱管理控制是保證電池系統安全和性能的重要環節。電池在充放電過程中會產生熱量，過高的溫度會影響電池的可用性能和壽命，甚至導致安全隱患。因此，BMS會實時監測電池的溫度，并采取相應的熱管理措施。例如[A6]"：BMS通過控制冷卻系統來降低電池的溫度，確保其在合理的工作范圍內。同時，在低溫環境下，BMS也會采取加熱措施，以確保電池能夠正常工作。通過有效的熱管理控制，BMS能夠提升電池的安全性和可靠性，確保比亞迪·秦在各種工況下的穩定運行。

2比亞迪·秦新能源汽車的動力電池系統故障

2.1 安全類電池故障

安全類故障主要涉及電池的熱管理系統。當電池組或系統的熱控制失效時，導致電池內部溫度異常升高，從而引發熱事故。為了保障安全，電池系統會在熱量過高的情況下，在危險發生前一定時間內發出熱事故警告信號。若電池組中有一個電池單元出現熱失控，系統會實時監測并上報警信號。在接收到報警信號后，汽車控制器會立即啟動電池冷卻系統，以確保電池組的溫度迅速降低，防止進一步的安全隱患。

2.2 嚴重功能故障

嚴重功能故障通常包括電池外部短路、電池絕緣失效、電池過充電、過放電、過熱、充放電不當、過流等問題。若不及時處理這些故障，則會對電池的安全和性能造成嚴重影響。

2.3 一般類電池故障

一般類故障主要包括電池性能下降或不穩定的情況，如電池壓差過大、電池溫差過大等。雖然這些問題不如安全類故障嚴重，但仍需要及時處理，以維護電池的正常運行。

2.4 硬件故障

硬件故障主要涉及電池系統的物理組件，包括電壓收集線路、傳感器等。如果這些組件出現問題，將直接影響電池的可靠性和安全性。

3新能源汽車的動力電池系統故障案例分析

3.1故障現象

一輛比亞迪秦混動車型在正常行駛時，儀表盤突然彈出“動力系統故障”警示提示，同時出現以下異常狀況：無法切換至純電驅動模式，制動能量回收功能失靈。相關用戶反映，初期通過熄火重啟可以暫時消除故障，但反復出現后重啟方案失效，并且連接充電槍時車輛無法正常充電。

3.2故障診斷

根據判斷，此故障涉及電池、電池包數據采集卡、動力電池系統（BMS）、高壓配電箱、電機控制部分[A8]"等方面。

3.3故障分析與排除

在系統診斷過程中，檢測到故障代碼P0A5F，經初步排查，電池模塊存在異常工況，實測電壓為50 V。為此，打開位于貨艙的電池箱蓋，檢查以下部件：高壓配電單元、BMS、電池組監控單元、220 V車載充電機。打開電池盒蓋后，移除電池箱上蓋緩沖襯墊，拆下緩沖墊，分離電池組固定支架，連接雙通道電池空氣監測控制模塊，最后拆下電池組防護蓋板。斷開高壓維修開關接插件（注意橙色高壓警示標識）。斷開后等待時間5 min以上，進行高壓互鎖回路檢查和絕緣測試。經過檢查，發現5號電池模組端子存在位移，BMS系統持續報錯（歷史故障碼未清除），懷疑電池損壞。正常車輛電池組（10組模塊，單組容量為10～15 kWh）參數正常，將正常車輛5號模組移植至故障車后，系統警報消除。確認故障源為5號電池模組內部單體電池失效，建議更換整個模組。維修后，需要使用專用診斷儀重置BMS，并執行完整的充放電測試流程。

4結語

新能源汽車的普及和發展離不開高效、安全的BMS。研究表明，完善的動力電池系統不僅能夠提升電池的可靠性和安全性，還能夠有效延長電池的使用壽命。通過對故障診斷與維修技術的深入研究，為電動汽車的可靠性和用戶體驗提供有力保障。

參考文獻

[1]陳嘉樂.基于神經網絡的動力電池故障診斷研究[D].上海：上海電機學院[A9]"，2023.

[2]劉啟全，馬建，趙軒，等.基于優化熵算法的真實場景下電動汽車動力電池系統故障診斷[J].中國公路學報，2024，37（10）：233-248.

[3]廖力，馬明東，常春，等.基于改進CNN-SVM的動力電池組故障診斷研究[J].電源技術，2024，48（7）：1273-1280.

[4]歐陽天成，徐裴行，葉今祿，等.數據采集異常下的車用動力電池狀態監測與故障診斷[J].中國電機工程學報，2023.[A10]

[5]林世明.新能源汽車電池管理系統的技術創新與發展[J].汽車維修與保養， 2025，（07）：117-118.