当前社会经济快速发展使得我国出现环境污染等问题,汽车保有量增加导致环境污染日益严重,新能源电动汽车以其环境污染小等优点得到广泛应用。动力电池系统是电动汽车的关键部分,电动汽车动力电池系统包括控制器等,锂离子电池以其体积小、密度大等优点在电动汽车上得到应用,动力电池直接制约电动汽车产业的发展,目前电动汽车发展处于初级阶段,电动汽车使用控制技术功能复杂,动力电池发生故障会导致发生严重的交通事故,为维护电池一致性状态,提高动力电池能量利用率,需要加强对动力电池系统故障维修技术研究。
1. 新能源电动汽车电力电池系统
当前随着社会经济不断发展,引发环境污染等问题,快速发展新能源电动汽车,以动力电池替代石油为能源对节能环保具有重要意义[1]。实现电动汽车产业化是解决石油资源匮乏的有效途径,锂离子电池以其能量密度大等特点应用于电动汽车生产。电池运行中出现碰撞等不安全因素,电池电压不稳定引发故障,为保证电池运行安全性,必须装载高效的智能电池管理系统,及时检测判断电池故障避免受到人为环境因素的影响。
新能源汽车大多运用全新动力技术,分为纯电与混电汽车,结构包含充电器与SV电池等,电池提供电动汽车动力来源,串联单体电池为汽车提供动力,供电产生压差不稳定会影响汽车运行,不同电动汽车电池类型不同,导致压差等级不同,技术人员要了解掌握新能源汽车电池类型,有效控制压差范围降低故障率[2]。锂离子电池能量密度高,使用寿命较长,在我国新能源汽车中具有可观发展前景。镍氢电池碱性较强,由于制造成本高价格较贵。铅酸电池释放能量较低,由于稳定性好可以回收利用。动力电池系统包括电池管理系统BMS,高压电器盒等部件,复杂的结构导致单体电池存在不一致问题,压差大影响汽车动力性。
电池是电动汽车发展的关键技术,低成本循环寿命长是电池性能的重要因素,推广应用电传动汽车需要具备先进的蓄电池[3]。电动汽车对电池性能要求高,必须具备自放电功率小,能源效率高等性能。通常选用铅酸锂离子等二次电池。锂离子电池以其使用寿命长等优点得到广泛应用。锂离子工作不同于其他化学能源,锂离子从正极材料脱出经过电解液进入负极材料。电动汽车行驶中出现各种故障,车用电池安全威胁表现为温度过高,电流不稳定等,主要由于锂电池自身特性造成。锂电池具有沸点低等缺点,是导致出现安全事故的重要原因[4]。
2. 电动汽车动力电池常见故障原因
电动汽车动力电池系统在工作环境等方面不同于传统电机变频调速系统,电驱动系统相同故障表象不同于传统工业变频调速系统,需要分析电池系统主要故障机理[5]。电池压差故障是动力电池系统常见故障,动力电池压差故障原因包括工厂生产装配不良等,排查方法包括单体电池内部故障,电池系统低压线束故障排查等。
电池系统管理器采集通道有限,配电铜排与电池模组定位螺栓未拧紧,故障模式为单体压差过大导致车辆行驶动力中断,应防止定位螺栓歪斜。单体电池内部异物杂质导致电芯内阻异常,检查发现模组某单体电压过高确定为电池内部故障。单体电池性能造成电池压差过大现象,应使用电池均衡设备进行充分电均衡。电池模组由采样板串联组成,拆开电池模组绝缘看到出现单体电池电压异常,采样板常见故障为电池采样芯损坏,采样板均衡电路损坏。
电驱动系统是工作在特殊环境下的电极变频调速系统,电池动力系统具有特别运行特点,找出电池系统主要故障需要熟悉其工作环境,电极频繁启停加减速,系统工作区域较大,复杂工况下系统振动等原因发生插件接触脱落故障。电驱动系统母线输入电压随着电池储能减少降低,需要实时检测母线电压。电池系统由控制与驱动电机组成,电驱动系统控制芯片具备运算核心,通信模块等。电机是电驱动系统主要机械执行部件,传感器是故障诊断系统数据采集基础,蓄电池故障分为内外部故障,蓄电池内部产生各种故障,主要有极板硫酸盐化等。
3. 电动汽车动力电池故障维修
新能源汽车电池中有很多单体电池,需要对单体电池检查更换确保稳定性,维修人员探测单体电池电压,发现电池出现故障后进行维修。要定期检测电池延长使用寿命,动力电池控制器与配电铜排列工作原理相同, 电池出现故障控制器提前预警,电池使用中控制器有重要的作用,要定期保养检测清洁内部灰尘,避免触碰接头处防止出接触不良情况。电池检测器维修要观察相关部件接触情况,发现问题及时维修定期检测。
电池管理系统是电动汽车测量电池参数的指南电池测量系统,对整车安全运行起到重要作用。见图1。主要功能是建立电池管理系统通信总线,利用电池管理系统对电池均衡管理等。电池管理系统可预测电池剩余电量,保护电池进行智能充电,主要由数据显示采集等模块组成。动力电池维护要引导用户规范使用车辆,要引导用户正确使用车辆。用户可以观察仪表盘故障灯判断动力电池是否存在压差故障,发现续驶里程变短可能是电池压差故障,可通过诊断仪查看故障码检查,长时间不适用汽车要定时充电。检测BMS控制器切断电源,检查发现电池压差故障后需要对低压线束插接复位,电池包维修后需要检测电池包气密性。
图1 电池管理系统
电池系统故障诊断软硬件不同于工频系统故障诊断功能,传统工频系统故障诊断由主控器完成,电源供给功能是主控系统与部分故障诊断模块完成,系统失效时未对故障信息严格保护,故障诊断系统是独立运行的系统,电驱动系统故障诊断子系统设计要求安全存储故障信息,电驱动系统运行中可以完成信号采集与信息上传,要求故障诊断系统具有处理芯片,时钟系统与部分传感器。故障诊断系统采样覆盖框架全部功能,在信号分析处理方面独立于电驱动控制系统硬件结构。故障诊断系统软件系统与电驱动控制系统独立,信号流避免系统相互干扰。故障诊断系统基于控制系统硬件结构完成数据采集,电驱动系统设计控制电机额定转速2000rpm。
结语
新能源汽车是汽车行业的革命,在国家提倡节能环保可持续发展战略性下,为促进汽车工业产业结构升级,中国政府积极实施电动汽车科技战略。汽车在不同情况下出现各种故障,及时发现处理故障对保证汽车安全性非常重要。动力电池是新能源电动汽车的核心,要关注动力电池售后保养工作,促进新能源汽车的发展。传统故障诊断技术分为基于知识与信号诊断,当前成熟诊断管理技术分为专家系统与汽车电控单元自诊断。电动汽车故障诊断要使用现代电子技术,加强电池动力系统检查维护,保证汽车运行安全。
参考文献
[1]张利. 新能源汽车动力电池压差故障与维修技术研究[J]. 时代汽车,2022,(08):113-114.
[2]杨丽君,许刚. 探究新能源汽车动力电池压差故障与维修技术[J]. 内燃机与配件,2021,(07):146-147.
[3]钱强. 新能源汽车动力电池压差故障与维修技术研究[J]. 电子测试,2020,(05):139-140+18.
[4]徐晓东,樊玖林. 新能源汽车高压系统故障及维修技术研究[J]. 汽车实用技术,2020,(01):30-32.
[5]彭锦振. 比亚迪16款e5 SOC从30%跳变为0%并无法行驶的故障诊断技术总结[J]. 时代汽车,2019,(03):174-175.