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新能源电动汽车动力电池故障浅析及维修
文/陈小国
摘要：新能源电动汽车的故障75%左右都是动力电池故障引起的，动力电池故障主要有电压故障和温度故障。本文中主要探讨新能源电动汽车动力电池电压故障并给出一个排障思路和流程供读者参考。
关键词：电动汽车；动力电池；压差过大；温度故障
新能源电动汽车的故障75%左右都是动力电池故障引起的，动力电池故障主要是电压故障或温度故障。下面我们分别来分析新能源电动汽车的动力电池故障。1 常见故障分析思路1.1 常见故障分析思路
（1）如果动力电池故障引起车辆高压不能上电的情况，我们可以插看车能否充电，因为纯电动汽车的设计考虑充电优先的原则，如果能够正常充电，可以排除电池管理系统和低压控制电路的故障。特别是比亚迪E5采用的是双路电供电，在充电状态下BCM、BMS、双路电IG3继电器、
整车控制器都要参与工作。
图2 比亚迪19款电池子网E5电路图
（2）SOC 有显示，说明通讯系统正常，排除CAN 网故障。比亚迪19款E5靠的是电池管理器和电池包通过电池子网进行通讯。其电路图如图2所示，电池管理系统通过级联模块电源为电池子网供低压直流电，通过电池子网CAN-H 和CAN-L 连接电池管理系统和电池
包，实现数据的交流。此案例中仪表“OK 指示灯”点亮，说明预充已经完成，能够实现高压对外放电，排除动力系统故障，预充之前的上电流程都没问题，但仪表动力电池故障警告灯点亮，说明可能是电池子网故障，电池子网故障最常见的是压差过大。1.2 动力电池模块SOC 跳变
动力电池模块SOC 跳变原因是由于动力电池模块内部单体有一节或几节自身故障导致单节电压被拉低，车辆SOC 根据电压对其进行修正，在此情况下，SOC 会进行跳变，车辆对其的反应为续航里程自动修正为当前SOC 值下的续航里程。处理方法是对电池模组进行检修。1.3 模块及线路问题
每个电池包内有多个动力电池组采集单元，电池组采集系统包含采集模块、采集线束、温度传感器等组成，主要功能有电池电压采集、温度采样、电池均衡等，任意一个部分出现问题都会导致整车无法正常运行。1.4 故障检修
（1）DTC 分析
使用上位机软件或诊断仪查看动力电池组故障码如下：PTA9400      因电压低导致限放电功率为0进一步读取单体电池的数据流如下：最低电压电池编号：45最低单节电池电压：2.509V 最高电压电池编号：65最高单节电池电压：3.200V
（2）单体电池电压过低的原因可能是单体电池问题也可能是电池信息采集模块和采集线束的问题，先
要用电池分析仪测量该单体电池的电压，若测量的电压与数据流中采集的电压一致，可以排除电池采集模块和采集线束的故障。
（3）根据故障码和数据流，参考厂家维修资料，出电池编号为45的电池模组进行维修，如果该电池模组是激光焊接的只能整体更换，如果是螺栓式连接的，可以考虑维修单体电池。
（4）对待维修的电池模组/单体进行外观检查，看有无漏液、鼓包现象（操作时注意带防酸碱手套），如果出现漏液、鼓包必须进行更换，否则可以考虑进行均衡处理。更换电池模组/单体要保证电池内阻基本一致，
新旧电池不能混装。要保证电池组的一致性，电池组的整体性能和寿命取决于其中性能较差的一个电芯，电池组的一致性主要包括：单体电压、电阻、温度等参数一致。如果电池充满电静置15分钟后测量电压下降明显，说明该电池储电能力较差或者说是自放电电流较大，也需要更换。2 动力电池温度故障
动力电池模块过温分两种情况：一种是动力电池模块自身内阻过大，导致在充电或放电过程中发热过大；一种是传感器故障导致信号采集失真；还有一种是电池散热系统出现故障。电池组温度异常可分为：电池组温度过高、电池组温差过大、电池组温度传感器异常偏高、电池组温度传感器异常偏低、冷却系统5种故障。2.1 动力电池模块自身故障
（1）电池组温度过高分为两类：普通温度过高（≥50℃）和电池组整体温差过大（≥10℃）。
（2）利用上位机软件/诊断仪确认温度异常的电池模组及编号。（3））电池内阻如果偏会引起自放电，自放电引起电池温度过高，我们需要更换电池模组。
2.2 传感器故障导致信号采集失真
温度明显异常，比如-40℃或者125℃等，通常首先怀疑温度传感器故障。排查步骤：检查采集插头是否松动；测量故障模组温度传感器的阻值与正常阻值进行比对；如果温度传感器无故障更换采集模块（注意：更换采集模块时要配对模块地址）。2.3 电池散热系统
为防止电池过热，要靠电池热管理系统实现温控。电池的习性既受不了太热也不喜欢太冷，最适宜的工作温度在10-30℃之间。当温度过高时，电池热管理系统通常有两种方式给电池降温，即风冷和液冷。
（1）冷却液不足
对冷却液处于冷态时目视检查，膨胀水箱中冷却液液位高度应保持在“MAX”和“MIN”两条标线之间。膨胀水箱为冷却液的排气、膨胀和收缩提供受压容积，补充冷却液和缓冲“热胀冷缩”的变化，同时也作为冷却液加注口。如果冷却液不足，首先要检查散热器、各种冷却管路有无泄漏，然后进行添加。
（2）水泵、风扇、空调系统
在车辆行驶过程中，动力电池温度会上升，如果不进行散热，将严重影响电池性能，甚至导致火灾事故。因此电池管理系统检测到电池温度高于设定值时（比亚迪E5约38℃）要进行散热，比亚迪19款比亚迪E5的冷却系统有电池包冷却水泵、四通水阀、散热器、散热风扇和空调系统构成。空调系统包含空调控制器、压缩机、电子膨胀阀、压力温度传感器、压力传感器等构成。电池管理器发出动力电池冷却请求信息至空调控制器，空调控制器关闭制冷管路电磁阀，打开热交换器电磁阀，通过空调子网让空调压缩机启动，制冷剂流入热交换器；空调控制器打开四通水阀，同时通过LIN 线通知电池包冷却水泵工作，电池水泵带动冷却液通过热交换器降温后压如动力电池，形成散热冷循环，降低动力电池温度。因此在温度过高时要检查热交换器前段是否制冷，电池水泵是否正常运转，散热风扇是否工作等。
小结：动力电池的故障主要是电压和温度两类故障，我们在维修中要借助诊断设备和诊断思路确定故障原因。如果电压故障考虑均衡或者更换不一致的电池；如果温度异常，要考虑冷却循环是否正常工作或者是否有单节电池出现过放电电路过大。
作者简介：陈小国（1978—），男，河南辉县人，硕士，新能源汽车专业教师，研究方向：纯电动汽车（电控技术）。
（作者单位：新乡职业技术学院汽车技术系）
模块电源故障