新能源汽车动力电池故障检修

汽车   2024-12-04 22:21   北京  


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新能源汽车故障分类及案例分析

一、新能源汽车故障分类

不同的故障对整车的影响不同,以北汽EU5为例,故障划分为四个等级

二、动力蓄电池故障典型案例分析

1. 故障现象:

起动车辆,仪表上READY灯不亮,系统故障灯点亮,动力电池故障灯点亮,动力电池电量为0,连接充电枪,车辆不能充电。

2. 读取故障码:VCU:U34AD82U34EC82BMS报文循环计数错误,U34EE82车载充电机报文循环计数错误。BMS模块无法进入。

3.  主要原因:

BMS供电线路故障、BMS搭铁线路故障、BMS模块故障等。

4. 线路检测

(1)BMS供电线路故障:

1)测量BMSB+供电线路,CA49-1正常值应为蓄电池电压。

2)测量BMSIG供电线路,CA49-7,点火开关ON,

CA49-7正常电压值为蓄电池电压。

(2) BMS搭铁线路故障:

1)测量BMS搭铁线路,断开CA49插接器,

CA49-2正常为与搭铁间的阻值<1Ω。

(3)BMS模块故障

5. 故障机理分析

动力电池管理系统BMS供电线路存在故障,造成BMS无法启动运行,BMS无法监测动力蓄电池的电压、电量、温度等信息。

BMS也无法进行信息传输,因此仪表上无法显示动力电池电量,也无法点亮动力电池故障灯。

整车控制器VCU无法正常接收到BMS模块发送的动力蓄电池的电量、电压、故障等状态信息,从而无法确认动力蓄电池的工作状态。

VCU启动整车保护功能,导致整车高压系统不上电,READY灯不亮。

同样,该线路上的其他部件出现故障,如:熔断器断路、虚接, CA49-1端子退针、虚接,线束插接器接触不良、损坏等都能造成BMS无法正常运行,以致车辆READY灯不亮,车辆不能正常上电,不能正常充电。

动力电池失效模式

一、动力蓄电池的失效模式

1.电芯失效模式(安全性失效模式、非安全性失效模式)

2.BMS失效模式

3.Pack系统集成失效模式

二、电芯安全性失效模式

1.电芯内部正负极短路

2.电芯漏液

3.电池负极析锂

4.电芯胀气鼓胀

1. 电芯内部正负极短路

动力蓄电池内短路是由电芯内部引起的。

可能是电芯生产过程中的缺陷或长期振动外力导致的电芯变形。

一旦发生严重内短路,无法阻止控制,外部保险不起作用,肯定会发生冒烟或者燃烧。

如果遇到该情况,我们能做的就是第一时间通知车上人员逃生。对于动力蓄电池内部短路问题,目前为止电池厂家没有办法在出厂时100%将有可能发生内短路的电芯筛选出来,只能在后期充分做好检测以降低发生内短路的概率。

2.电芯漏液

电动汽车着火的事故很多是电芯漏液造成的。

电芯漏液的原因有外力损伤和制造原因两种。

(1)外力损伤:碰撞、安装不规范造成密封结构被破坏。

(2)制造原因:焊接缺陷、封合胶量不足造成密封性能不好等。

电池漏液后整个电池包的绝缘会失效。

单点绝缘失效问题不大,如果有两点或以上绝缘失效会发生外短路。

从实际应用情况来看,与软包电芯和塑壳电芯相比,金属壳电芯更容易发生漏液情况导致绝缘失效。

3. 电池负极析锂

电池使用不当,如过充电、低温充电、大电流充电等都会导致电池负极析锂。    

国内大部分厂家生产的磷酸铁锂或三元锂电池在0℃以下充电会发生析锂0℃以上时,根据电芯特性,只能小电流充电。

发生负极析锂后,锂金属不可还原,导致电池容量不可逆的衰减。析锂达到一定程度,形成锂晶枝,会刺穿隔膜发生内短路。所以动力蓄电池在使用时应严禁在低温下进行充电。

4.电芯胀气鼓胀

产生胀气的原因很多,主要是因为电池内部发生副反应产生气体,最为典型的是与水发生副反应。

胀气问题可以通过在电芯生产过程中严格控制水分避免。一旦发生电池胀气就会发生漏液等情况。

三、电芯非安全性失效模式

1. 容量一致性差

2. 自放电过大

3. 低温放电容量减少

4. 电芯容量衰减

1. 容量一致性差

目前解决电芯不一致性的方法主要是:

提高电芯的生产制造工艺控制水平,从生产关尽可能保证电芯的一致性,使用同一批次电芯进行配组。这种方法有一定效果,但无法从根本上消除。动力蓄电池使用一段时间后一致性差的问题还会出现。电芯发生不一致性问题后,如果不能及时处理,问题会愈加严重,甚至发生危险。

2. 自放电过大

电芯制造时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应是造成个别电芯自放电偏大的最主要原因。大多电池生产厂家对电芯的微小自放电可以忽略。电芯在长时间的充电及搁置过程中,随环境条件发生化学反应,会发生自放电现象,使电芯容量降低,性能下降,不能满足使用需求。

3. 低温放电容量减少

随着温度的降低,电解质性能下降,参与反应不够,电解质电导率降低,导致电芯电阻增大,电芯起始放电的电压降低,容量也降低。

目前厂家电芯在-20℃下放电容量是额定容量的70%~75%。低温下电芯放电容量减少,且放电性能差,影响电动汽车的使用性能和续驶里程。

4. 电芯容量衰减

缘于活性锂离子的损失以及电极活性材料的损失。正极活性材料层状结构规整度下降,负极活性材料上沉积钝化膜,石墨化程度降低,隔膜孔隙率下降,导致电芯电荷传递阻抗增大,脱嵌锂离子的能力下降,从而导致容量损失。  

电芯容量衰减是电池不可避免的问题。目前电池厂家应该首要解决安全性失效问题和电池一致性问题,在这个基础上再考虑延长电池的循环寿命。

动力电池常见故障及故障原因






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