新能源汽车电池论文(新能源汽车动力电池故障诊断和排除（论文）)

#头条创作挑战赛#

第1章 新能源汽车动力电池分析

1.1 优点

1.1.1 环保性

相较于传统汽车燃油动力，新能源汽车动力电池具有高度的环保性。动力电池使用的是电能，无直接排放有害物质，对环境无污染，能够有效地降低空气和噪音污染。

1.1.2节能性

动力电池车辆采用的是电力驱动系统，而电力驱动系统效率高，不像内燃机会有能量损失，因此具有较好的节能性，且能够充分利用可再生能源，降低对传统石化能源的依赖。

1.1.3稳定性

动力电池是高科技产品，其稳定性能完全跟上了时代步伐。在设计上，动力电池采用的是最先进的架构设计，可以充分满足汽车对电量、性能等方面的要求，而且能够更好地适应不同的环境及使用要求。

1.1.4使用成本低

与传统汽车相比，新能源汽车动力电池的运行成本明显降低。其对石化能源不依赖、基于市电充电、免费停车、免年检等政策相继推行，使得新能源汽车更容易获得公众的认可。

1.2缺点

1.2.1成本高

动力电池是新能源汽车的核心部件之一，其造价相对颇高。动力电池高昂的成本也是新能源汽车销售比传统汽车进展缓慢的原因之一。

1.2.2续航里程有限

新能源汽车动力电池续航里程相较于传统汽车燃油车仍然有一定劣势。尽管不少汽车制造商在持续提升其动力电池的续航里程，但致密的比能量、大量的电池组成以及复杂的系统协同等因素限制了动力电池的发展。

1.2.3环境温度对性能影响

新能源汽车动力电池性能受温度影响较大。在极端高温、低温环境下，动力电池的性能表现会出现变化，特别是在低温环境下，电池能量密度趋于下降，极端情况下甚至会导致电池失效。新能源汽车动力电池是未来汽车发展的方向，具备环保、节能、稳定等优点，尽管其成本较高、续航里程有限、对环境温度敏感等缺点也制约了其发展，但随着技术的不断发展，这些缺点得以克服，动力电池应用未来的前景不可限量。[1]

第2章 新能源汽车动力电池内部故障分析

2.1 过充问题

为了保证汽车的性能，我们需要使用高质量的动力电池。这些电池通常采取串联和并联的形式，能够提供良好的性能和可靠性。然而，由于技术和材料的局限性，这些电池很可能存在性能不匹配的情况。此外，如果汽油机的充电设备和控制系统无法正确地监控和评估电池的性能，可能导致某些电池的性能下降。当锂离子电池被超负荷使用时，它的内部化学反应和有效的化学药剂将受到严重破坏，导致电池的温度急剧上升，从而引发了安全事故。

2.2 过放问题

通常，我们可以通过调节放电限制电压来防止过载，但这个过程可能受到电流的巨大影响，或者动力电池的设置问题，比如说动力电池的寿命更短。尽管如何，这类故障仍然是电动汽车使用的普遍挑战。当锂离子从正极位置脱落，导致其极化电压的提高，从而导致负极的铜被氧化，形成铜离子，这将导致动力电池的自放电速度大幅提高，虽然这一过放行为本身没有导致严重的温度失衡，但却可以导致动力电池的容量减少，以及温度的波动，从而对其可靠性和安全性构成威胁，因而，当进一步的充电和使用时，可能发生严重的安全隐患。

2.3 过热问题

动力电池无论是充电或是放电，都会面临电子剧烈运动的情况，此种现象会产生热效应。况下会产生电池异常发热，电以及过放电过程中会产生副应、外部短路以及内部短路等题。电池会产生一定程度膨胀，阻抗增长，缩短循环使用时间。在大倍率充电循环阶段，电池中会不一些气体，在压力数值上升情况下，电池会膨胀，面临爆炸风险[2]

动力电池的故障类型

3.1电池单体故障

1.当一块锂离子电池的SOC值出现异常时，就会影响其性能。例如，当锂离子电池的SOC值出现异常时，它会导致其在汽车行驶时，首先接触到放电的终点，从而导致其实际的容量下降，因此需要及时地给予锂离子电池的充分供给。当SOC水平较高时，这种电池会首先接近充满的极限，从而降低其整个使用寿命，因此必须采取措施来确保其正常运转。

2.电池单体容量不足和电池单体内阻偏大。在电池组中，最小的电池单体容量也限制了整个电池组的容量，因此发生电池单体容量不足故障会影响车辆续驶里程。锂离子电池内阻如果过大，会严重影响电池的电化学性能，如充放电过程中的极化严重、活性物质利用率低、循环性能差等。[3]这类故障会导致电池性能衰退严重，应立即更换。

3.当受到较大的冲击时，锂离子电池的极耳、极片、接头、以及其他相关部件都有可能发生短路，进而使得其中的任何一个部件损坏，或者会造成整个系统的损坏，进而严重危害到汽车的使用安全。经研究发现，引起电池单元出现两种主要故障的原因有：首先，由于SOC、容量和内阻的变化，使得它们的一致性受到影响；其次，由于使用条件的变化（如温度和充放电流），使得它们的一致性变得更低，因而进一步恶化了这种状态。

图1 动力电池的故障类型及处理办法

3.2 电池管理系统故障

电池管理系统是一种关键的技术，它可以确保动力电池的可靠性、长期性以及充分利用其功率。它可以实现对每个部件的实时测量，包括单位容量、总容量、总容量以及温度，以便向汽车控制中心提供准确的信息。电池管理系统不仅能够监控电池性能，而且能够根据不同的使用条件，采取多种措施，包括但不限于：采集电池的最新信息，调整电池的使用寿命，控制电池的使用频率，提高电池的可靠性，并且能够维持电池的稳定性。如果电池管理系统出现故障，将无法有效地检测SOC，从而导致电池的过度充电、超负荷、高温、变形等情况的出现，严重损害其功率、耐久度，甚至危害汽车的安全。由于CAN连接不良、总电压检测不准确、单个部件的电压检查不灵敏、温度检查不准确、电流检查不灵敏、继电器出现问题、加热器出现问题以及冷却系统出现问题，导致了电池管理系统的故障。

3.3 线路或插接器故障

检测线路或插头的故障是维护汽车的安全与稳定的关键。比如，由于汽车的震动，电池之间的联系可能会变得紧张，导致电池之间的接触面积变小，从而导致电池之间的空隙变小，从而使汽车的动力减弱，续航时间缩短，并且在特殊的环境中，它们也有可能导致高温、电弧、电极和连接件的烧毁，从而导致汽车的危险。随着技术的进步，电动汽车的安全性得到了极大的提升，但仍然存在一些潜在的安全隐患，比如：由于电池单体之间的相互作用，导致两个电池的连接片受损，从而使得整个系统的安全性受到影响。此外，由于长期的振动，电插接器很有可能会出现虚接，甚至烧蚀或接触不良。

外部常见故障问题及处理办法

4.1 电压类故障

4.1.1 电池电压高

当整辆汽车充满电并静止时，电池的某些部分的电压明显升高，而其他部分则保持正常。

1采集数据存在误差，2.MU均衡管理单元的性能不佳或者失灵。3.电池单元的容量较小，在充电过程中电压会迅速上升。[4]

如果1个单元的电压明显超出了正常范围，我们可能需要检查它们的真实电压。如果它们的真实值和预期的一样，我们可能需要使用LMU来调整它们的参数。1.如果我们的调整结果和预期的一致，我们可能需要让它们重新平衡。2.ACK电压传感器的连接状态，并确保没有任何损坏或错误。3.更新LMU。

4.1.2 电池电压底

当整辆汽车充满电并静止时，电池的某些部分的电压明显降低，而其他部分的情况正常。

1.采集精度不足，2.LMU均衡功能出现问题或失效；3.电池单体自放电率过高，4.电池单体体积过小，放电过程中电压变化迅速。

如果1个单元的电压表明它的数据不够好，我们可能需要通过检查它的真实数据来纠正。如果真正的数据好于表格中的数据，我们可能需要通过调整LMU个单元的数据来纠正。[5]如果真正的数据好于表格中的数据，我们可能需要通过调整来纠正。2确认电压传感器的连接状态，并确保没有任何损坏或错误。3替换LMU，并将其用于修复出现的问题。

4.1.3 压差：动态压差/静态压差

当电池充电时，它的电压会迅速升高到充电的最高点；当踩加速踏板时，它的电压会迅速下降；而当踩制动踏板时，它的电压会迅速上升。

由于1联接电池铜牌的螺栓松开，2联接面上有污垢，3电池单体自放电率过高，4动力电池单体的铜排被过度焊接，导致容量降低，5部分动力电池单体出现了渗水现象。

重新构建这句话：1紧固螺母，清除连接面上的杂物，2调整电池的充/放电状态，并更换出现问题的电池。[6]

4.1.4 电压跳变

车辆运行或充电时,单体电压跳变。

电压采集线的连接点出现了松动，导致LMU出现故障。

①紧固连接点，②更换LMU，以确保安全性。

图2 动力电池结构

4.2 温度类故障

4.2.1 热管理故障

4.2.1.1 加热故障(加热片)

当动力电池在充电时,此时温度低于某一数值,加热功能不开启

1.加热元件可能存在问题，可能是由于BMU系统出现了问题。2.加热片可能是由于供电系统出现了问题。

2.重新安装或替换加热继电器和BMU，2.对供电系统进行全面检查和维护。

4.2.1.2 散热故障（风扇）

当动力电池温度高于某数值后,风扇未工作

①风扇控制器和BMU系统出现故障；②风扇控制器和控制器的电源线出现故障。

采取措施：1重新安装或更换风扇继电器和BMU；2对供电系统进行全面检查和维护。

4.2.2 温度高

当电池系统中的某些温度点超出正常范围，无论是在运行还是充电过程中，都会发出警报。

①温度传感器出现故障；②LMU出现问题；③电路连接出现异常，局部发热；④风扇未打开，散热效果不佳；⑤接触到热源，如电机；⑥过度充电。

①通过检查LMU温度传感器的电阻值，如果发现它的数据明显高于预期，并且和周围的环境条件一致，就应该将它作为参考，并采取必要的措施来调整和校正它的精确性；②将电缆的连接部分拧紧，并移走任何杂质。③采用高效的隔热技术，将热量有效地分散到空气中，⑤采取必要的散热措施，⑥及时关闭LMU的充电，以防发生意外。

4.2.3 温度低

当电池系统中的某些温度点过低，无论是在运行还是充电过程中，都会发出报警信号。

故障原因：1.2.LMU和3.局部加热片出现了严重的故障。

如果发现1.的温度数据低于预期，并且和其它数据一致，那么我们应该使用新的数据来重新调整LMU的温度。2.我们应该检查并维护加热片，并将它们替换成新的。

4.2.4 温差

参考高低压排查方法，个别电池单体发热差异大时需要更换电池单体。

图3 动力电池的电池管理系统

4.3 充电故障

4.3.1 直流充电故障

由于无法启动，充电过程中出现了跳枪现象，导致SOC无法恢复。

故障原因:

1.电池故障(电压、温度、绝缘等异常)。

2.BMU故障(充电模块或充电CAN异常)。

3.负极、充电继电器异常。

4.CC1对地电阻、CC2对地电压异常。

5.PE地异常。

采取以下措施来解决问题：1检查电池是否出现故障；2修复/替换损坏的部件；3截取充电报文，并分析故障原因。

4.3.2 交流充电故障

1.电池可能存在问题，例如电压、温度、绝缘等异常。2.BMU可能存在问题，例如充电模块或充电器可能出现故障。3.负极和充电维护可能存在问题，例如4CC对地电阳和CP对地电压可能存在异常。

①检查电池是否出现故障，2维修/替换损坏的部件；3截取充电报文，以便深入分析故障根源。

4.4 绝缘故障

由于电源系统中的部分零部件出现了渗漏，加上潮湿的环境，以及对控制器、压缩机等高压部分的绝缘检测出现了问题，导致了这次故障。

①当地面上的电压和绝缘阻力低于预设的阈值，即表明负极发生了故障；当地面上的电流和温度低于预设的阈值，即表明正极发生了故障。通过将故障发生的电流和温度的差异乘上该故障发生的阈值，即可ACK故障的发生部位，并依照具体的故障原因进行相应的解决措施。

4.5通信故障

LMU通信故障和BMU通信故障:整车只有一个或几个LMU信息,或整车没有BMS信息。

由于1.LMU/BMU接口故障，以及2.LMU/RMU接口/信号干扰，导致了系统的故障。

采取措施：1.更换LMU/BMU，并对供电电路/通信线路进行全面检查和维护。3.检查屏蔽线，查找消除干扰源。

4.6 SOC异常

4.6.1 SOC不准确

充电电量÷标称容量=充电的SOC

如果“充电的SOC”+“剩余的SOC”的