電動汽車動力電池故障診斷與維修
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摘要：隨著環(huán)境形勢越來越嚴峻，世界各國都在大力推行新能源汽車，我國更是將發(fā)展新能源汽車上升為國家戰(zhàn)略，新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。預(yù)計2020年底，國內(nèi)新能源汽車保有量將達到500萬輛，但新能源汽車的維修卻沒跟上，而80%左右的售后問題都是由動力電池引發(fā)的，同時存在的問題是，現(xiàn)階段新能源汽車維修人員存在很大缺口，導(dǎo)致現(xiàn)在的新能源汽車不僅僅修不起，還有很多維修場所修不了、不敢修，尤其牽涉到動力電池。動力電池維修儼然成了行業(yè)發(fā)展的痛點。本文就純電動汽車動力電池的特點，從實際操作出發(fā)，總結(jié)動力電池的維修、診斷流程和并對常見故障進行分析。
關(guān)鍵詞：動力電池；維修；診斷；流程
目前市場上大部分純電動乘用車續(xù)航里程在300至400Km，電壓平臺在300至500V左右，帶電量在30至60Kwh之間，而動力電池組能量密度又遠遠低于汽油等化石燃料，導(dǎo)致動力電池組重量普遍在幾百公斤，商用車更甚，故針對純電動汽車動力電池組電壓平臺高、帶電量多、重量大等特點，在對其進行維修時，一定要遵循正確的操作流程。
1純電動汽車電池組拆卸
1.1拆卸前準(zhǔn)備
工具準(zhǔn)備與檢查：包括常用拆卸工具，絕緣工具，檢測工具、托舉設(shè)備，安全警示牌等等；人員防護與培訓(xùn)：操作人員必須穿戴防護用品，不得佩戴金屬物品，至少配備2人，且至少有一人經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，并持有電工證。
1.2電池組拆卸
車輛放置：將維修車輛放置于維修工位，并固定好，拔掉車鑰匙，確保鑰匙與車輛分離，取掉鉛酸電池負極，并放置安全警示牌。干涉件調(diào)整或拆除：觀察電池組與底盤件是否存在干涉，例如冷卻水管、剎車線等等，如有，可通過拆卸部分螺絲或器件進行調(diào)整，直至無干涉。接插件及維修開關(guān)拆除：按正確的方式，依次拔掉通信插件、手動維修開關(guān)和動力插件（如有冷卻水管，首先拔掉冷卻水管，并排出管道中冷卻液，確保電氣插件干燥）。電池組拆卸：拆卸電池組之前先用托舉設(shè)備頂牢電池組，確保電池組重心在托舉設(shè)備上，卸完固定螺絲后，慢慢落下托舉設(shè)備，兩人一前一后觀察電池組前后左右有無遺漏的干涉件或插件未拆除。電池組放置：拆下的電池組做好防護，清除電池組上的塵土等異物，放于動力電池維修區(qū)，設(shè)置安全警示牌；拆下的手動維修開關(guān)、螺絲等物品，收集起來，放置于專門的放置區(qū)。
2.1故障診斷流程
不同型號不同類型的車輛，維護保養(yǎng)人員在處理故障前應(yīng)提前了解項目、車輛狀態(tài)等信息，才能更快、更準(zhǔn)的找到故障點，并及時、有效的解決問題?？偨Y(jié)起來可以歸納為以下五點：“學(xué)”：在項目開始前，要系統(tǒng)性的對動力電池系統(tǒng)進行學(xué)習(xí)，包括：電池組參數(shù)、電氣原理、結(jié)構(gòu)、涉電作業(yè)安全操作規(guī)范等相關(guān)信息。在對電池組進行診斷和維修前，要熟悉掌握維修手冊中關(guān)于動力電池組部分內(nèi)容，重點關(guān)注電池組及電芯的基本參數(shù)，比如工作電壓范圍、容量、串并聯(lián)數(shù)、PACK結(jié)構(gòu)等；熟悉電池組工作原理，各個電氣元件的規(guī)格，報警策略等；牢記涉電作業(yè)安全操作規(guī)范中的一看、二判斷、三測量、四操作的基本流程；熟練掌握各測試工具的使用方法。只有掌握足夠的理論知識，才能在實踐中事半功倍。“聽”：詳細詢問、聽取駕駛員反映車輛在出現(xiàn)故障時的運行時間、使用工況、出現(xiàn)故障前后情況，對故障做好相應(yīng)記錄。認真聽取駕駛員對故障的描述，對我們快速找出問題有很大幫助，但要甄別駕駛員反饋信息的準(zhǔn)確性。駕駛員沒有反饋的信息，我們可以通過詢問的方式獲得?！翱础保翰榭磧x表、T-BOX上動力電池組上報的故障信息，記錄電池組出現(xiàn)故障時信息以備故障查找時作為參考。純電動汽車儀表有電池組電量、電壓、電流、故障報警等信息，部分有最低、最高溫度和單體電壓等信息，這些信息可快速排查部分故障。有條件的，可登錄T-BOX查看電池組數(shù)據(jù)，判斷故障。“防”：在接觸高壓線路及部件前要做好防觸電措施，并嚴格按照涉電作業(yè)安全操作規(guī)范操作。在維修高壓線路部分是，要嚴格按涉電作業(yè)和新能源汽車維修相關(guān)流程操作，確保輸出電壓低于人體安全電壓，及時對裸露金屬部位做絕緣處理，做到安全第一。“測”：查看動力電池組詳細信息，如可用診斷儀或USBCAN等設(shè)備監(jiān)控故障信息，根據(jù)故障信息，可尋找出對應(yīng)故障點。儀表中無法反應(yīng)的信息，可通過專用工具，如診斷儀、USBCAN、絕緣表等專用儀器進行收集，對于無法獲取的信息，可通過調(diào)取歷史數(shù)據(jù)、跟蹤測試等方式得到。
2.2故障維修
通過診斷流程，確定為電池組故障后，對電池組進行拆箱檢查，打開上蓋時，盡量確保密封圈的完整性，避免密封圈斷裂，造成氣密性檢查不合格。利用萬用表等工具，對故障部件進行確定，并對故障件進行更換，維修過程中一人操作，一個輔助，避免兩人同時操作。維修完成后，進行氣密性檢測，合格后裝車測試，裝車流程與拆卸流程相反，不再贅述。
3動力電池組常見故障分析與維修
新能源汽車發(fā)展前期，技術(shù)不成熟，動力電池組問題較多，隨著電芯質(zhì)量、電池管理系統(tǒng)技術(shù)、PACK工藝的提高，故障類型、數(shù)量越來越少，目前常見故障主要有單體欠壓、單體電壓跳變等，我們利用故障診斷流程對常見的故障進行分析。
3.1單體欠壓
單體欠壓是目前最常見的動力電池故障，雖然電芯質(zhì)量相比以前有很大提高，但動力電池組要用到大量的單體電芯，以特斯拉為例，一臺60KWH的ModelS就由6216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、報警閥值、電池廠家規(guī)定欠壓標(biāo)準(zhǔn)，重點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，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；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，但維修時要注意兩個事項，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，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)備對整個電池組進行均衡。
3.2單體電壓跳變
單體電壓跳變是動力電池另外一種常見故障，但因為這類故障持續(xù)時間短，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)故障時工況情況，儀表故障時報警情況等等。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平臺數(shù)據(jù)，若無T-BOX平臺又無讀取歷史數(shù)據(jù)功能，只能通過上位機監(jiān)控軟件，實車路試截取，確定故障所在串?dāng)?shù)編號。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。除了上述兩種常見故障，還有絕緣故障、繼電器黏連、電池組高壓無輸出、無法充電等等。絕緣故障在新能源汽車發(fā)展初期較多，有季節(jié)性，但此故障隨著電池組PACK水平的提高，正在逐漸減少，目前車輛報的絕緣故障絕大多數(shù)由其他高壓線路或部件引起。維修也較為簡單，利用絕緣表逐步測正、負極分別對殼體絕緣，直至找出絕緣異常點。繼電器黏連在報警控制策略中等級較高，會造成切斷高壓輸出，可通過截取數(shù)據(jù)分析，或萬用表測量判斷。電池組高壓無輸出在判斷的時候，需要先判斷通信及低壓供電線路無異常，再拆箱檢查放電熔斷器等。隨著GB/T27930、GB/T18487、GB/T20234的實施，無法充電主要體現(xiàn)在客戶使用不當(dāng)，例如地線不良、輔助電源選錯等等，相信隨著新能源汽車的普及，這種現(xiàn)象將會大大改善。
作者：方帥軍 姜東 郭姣姣 宋文科 張超 單位：河南德力新能源汽車有限公司