纯电动汽车动力电池故障诊断、维修与分析

方帅军 姜东 郭姣姣 宋文科 张超

摘 要：随着环境形势越来越严峻，世界各国都在大力推行新能源汽车，我国更是将发展新能源汽车上升为国家战略，新能源汽车产业得到快速发展。预计2020年底，国内新能源汽车保有量将达到500万辆，但新能源汽车的维修却没跟上，而80%左右的售后问题都是由动力电池引发的，同时存在的问题是，现阶段新能源汽车维修人员存在很大缺口，导致现在的新能源汽车不仅仅修不起，还有很多维修场所修不了、不敢修，尤其牵涉到动力电池。动力电池维修俨然成了行业发展的痛点。本文就纯电动汽车动力电池的特点，从实际操作出发，总结动力电池的维修、诊断流程和并对常见故障进行分析。

关键词：动力电池;维修;诊断;流程

目前市场上大部分纯电动乘用车续航里程在300至400Km，电压平台在300至500V左右，带电量在30至60Kwh之间，而动力电池组能量密度又远远低于汽油等化石燃料，导致动力电池组重量普遍在几百公斤，商用车更甚，故针对纯电动汽车动力电池组电压平台高、带电量多、重量大等特点，在对其进行维修时，一定要遵循正确的操作流程。

1 纯电动汽车电池组拆卸

1.1 拆卸前准备

工具准备与检查：包括常用拆卸工具，绝缘工具，检测工具、托举设备，安全警示牌等等;

人员防护与培训：操作人员必须穿戴防护用品，不得佩戴金属物品，至少配备2人，且至少有一人经过专业培训，并持有电工证。

1.2 电池组拆卸

车辆放置：将维修车辆放置于维修工位，并固定好，拔掉车钥匙，确保钥匙与车辆分离，取掉铅酸电池负极，并放置安全警示牌。

干涉件调整或拆除：观察电池组与底盘件是否存在干涉，例如冷却水管、刹车线等等，如有，可通过拆卸部分螺丝或器件进行调整，直至无干涉。

接插件及维修开关拆除：按正确的方式，依次拔掉通信插件、手动维修开关和动力插件（如有冷却水管，首先拔掉冷却水管，并排出管道中冷却液，确保电气插件干燥）。

电池组拆卸：拆卸电池组之前先用托举设备顶牢电池组，确保电池组重心在托举设备上，卸完固定螺丝后，慢慢落下托举设备，两人一前一后观察电池组前后左右有无遗漏的干涉件或插件未拆除。

电池组放置：拆下的电池组做好防护，清除电池组上的尘土等异物，放于动力电池维修区，设置安全警示牌;拆下的手动维修开关、螺丝等物品，收集起来，放置于专门的放置区。

2 电池组故障诊断与维修

2.1 故障诊断流程

不同型号不同类型的车辆，维护保养人员在处理故障前应提前了解项目、车辆状态等信息，才能更快、更准的找到故障点，并及时、有效的解决问题。总结起来可以归纳为以下五点：

“学”：在项目开始前，要系统性的对动力电池系统进行学习，包括：电池组参数、电气原理、结构、涉电作业安全操作规范等相关信息。

在对电池组进行诊断和维修前，要熟悉掌握维修手册中关于动力电池组部分内容，重点关注电池组及电芯的基本参数，比如工作电压范围、容量、串并联数、PACK结构等;熟悉电池组工作原理，各个电气元件的规格，报警策略等;牢记涉电作业安全操作规范中的一看、二判断、三测量、四操作的基本流程;熟练掌握各测试工具的使用方法。只有掌握足够的理论知识，才能在实践中事半功倍。

“听”：详细询问、听取驾驶员反映车辆在出现故障时的运行时间、使用工况、出现故障前后情况，对故障做好相应记录。

认真听取驾驶员对故障的描述，对我们快速找出问题有很大帮助，但要甄别驾驶员反馈信息的准确性。驾驶员没有反馈的信息，我们可以通过询问的方式获得。

“看”：查看仪表、T-BOX上动力电池组上报的故障信息，记录电池组出现故障时信息以备故障查找时作为参考。

纯电动汽车仪表有电池组电量、电压、电流、故障报警等信息，部分有最低、最高温度和单体电压等信息，这些信息可快速排查部分故障。有条件的，可登录T-BOX查看电池组数据，判断故障。

“防”：在接触高压线路及部件前要做好防触电措施，并严格按照涉电作业安全操作规范操作。

在维修高压线路部分是，要严格按涉电作业和新能源汽车维修相关流程操作，确保输出电压低于人体安全电压，及时对裸露金属部位做绝缘处理，做到安全第一。

“测”：查看动力电池组详细信息，如可用诊断仪或USBCAN等设备监控故障信息，根据故障信息，可寻找出对应故障点。

仪表中无法反应的信息，可通过专用工具，如诊断仪、USBCAN、绝缘表等专用仪器进行收集，对于无法获取的信息，可通过调取历史数据、跟踪测试等方式得到。

2.2 故障维修

通过诊断流程，确定为电池组故障后，对电池组进行拆箱检查，打开上盖时，尽量确保密封圈的完整性，避免密封圈断裂，造成气密性检查不合格。

利用万用表等工具，对故障部件进行确定，并对故障件进行更换，维修过程中一人操作，一个辅助，避免两人同时操作。维修完成后，进行气密性检测，合格后装车测试，装车流程与拆卸流程相反，不再赘述。

3 动力电池组常见故障分析与维修

新能源汽车发展前期，技术不成熟，动力电池组问题较多，随着电芯质量、电池管理系统技术、PACK工艺的提高，故障类型、数量越来越少，目前常见故障主要有单体欠压、单体电压跳变等，我们利用故障诊断流程对常见的故障进行分析。

3.1 单体欠压

单体欠压是目前最常见的动力电池故障，虽然电芯质量相比以前有很大提高，但动力电池组要用到大量的单体电芯，以特斯拉为例，一台60KWH的Model S就由6216颗单体电芯组成，如果有一颗电芯出现低压情况，随着车辆的使用，电池老化，就可能引起此电芯所在串的低压。

单体欠压故障比较容易判断，但需要我们掌握单体电芯电压工作范围、报警阀值、电池厂家规定欠压标准，重点听取或询问驾驶员行驶里程有无缩短，车辆限速或无法行驶时，剩余多少电量。如果仪表有最低最高单体电压显示，可快速查看仪表，确定具体数值和所在串数编号;若无，可利用USBCAN等工具，调取历史数据确定。

单体欠压故障易判断，但维修时要注意两个事项，一是要确定单体欠压数量，一共有几串出现欠压，二是如何保障与电池组电量一致。对于第一个，可通过读取历史数据或放电末期数据得到;第二个处理方法，通常采用满电状态下，更换低压单体，或者利用均衡设备对整个电池组进行均衡。

3.2 单体电压跳变

单体电压跳变是动力电池另外一种常见故障，但因为这类故障持续时间短，数据难收集，诱发原因多，造成判断难度大、排查繁琐。

维修分析此故障，除了要掌握电芯电压工作范围、报警阀值外，还需要我们熟悉电池组采压原理及其线路，询问駕驶员故障出现后是否有重启车辆，重启以后现象，剩余电量有无变化，出现故障时工况情况，仪表故障时报警情况等等。可通过专用软件或设备读取历史数据，或者调取T-BOX平台数据，若无T-BOX平台又无读取历史数据功能，只能通过上位机监控软件，实车路试截取，确定故障所在串数编号。

单体电压跳变原因较多，包括采压线虚焊、采压线插件接触不良、电池管理系统采压异常、大电流干扰等等，需要我们由易到难，一一去排查。

除了上述两种常见故障，还有绝缘故障、继电器黏连、电池组高压无输出、无法充电等等。绝缘故障在新能源汽车发展初期较多，有季节性，但此故障随着电池组PACK水平的提高，正在逐渐减少，目前车辆报的绝缘故障绝大多数由其他高压线路或部件引起。维修也较为简单，利用绝缘表逐步测正、负极分别对壳体绝缘，直至找出绝缘异常点。继电器黏连在报警控制策略中等级较高，会造成切断高压输出，可通过截取数据分析，或万用表测量判断。电池组高压无输出在判断的时候，需要先判断通信及低压供电线路无异常，再拆箱检查放电熔断器等。随着GB/T 27930、GB/T 18487、GB/T 20234的实施，无法充电主要体现在客户使用不当，例如地线不良、辅助电源选错等等，相信随着新能源汽车的普及，这种现象将会大大改善。