新能源动力电池维修技术项目介绍(二)——北汽-中车行动力电池维修校企合作

◆文/北京 王新旗

王新旗(本刊编委会委员)

毕业于上海交通大学汽车检测与维修专业，北京理工大学道路运输工程工程硕士，中国汽车工程学会副高级工程师、交通部机动车检测维修工程师，中国汽车维修行业协会受聘专家、北京市汽车产品三包争议处理专家。汽车后市场从业24年，曾在ZF销售服务(中国)有限公司 、迪迪艾(北京)咨询有限公司等多家汽车行业相关企业管理岗位任职。自2015年开始转型至新能源汽车技术培训、维修领域，并著有《自动变速器智能养护》、《新能源汽车概论》等专业书籍。

(接上期)

三、动力电池维修技术解析

根据对动力电池维修市场的调查、新能源主机厂4S店的走访并结合动力电池专修厂的研习成果，结合汽车职业学校的实际教学理念，我们首次整理并归纳出动力电池维修典型工作任务20条，如表1所示，作为我们对动力电池维修技术及培训教学的核心及指导方针。

表1 动力电池维修技术典型工作任务

表1所示的20条动力电池典型工作任务基本涵盖的动力电池维修的各个方面，并完全可以自成体系。根据该核心内容及指导方针，我们针对性的开发了配套课程体系及实训设备，并付诸实践。目前所有相关配套课程已基本完成，课程培训体系以北汽用动力电池总成为例(图11)。课程体系的搭建内容以典型工作任务的内容为培训依据，突出实际动手能力、标准规范操作，理论与实践相结合，最主要是体现企业需求。

图11 动力电池维修课程体系搭建

四、动力电池维修技术典型工作任务举例

由于内容知识相对基础简单，且职业学校新能源专业对这部分内容也都有涉及，因此本文不再对新能源的基础理论内容，如高压安全断电，高压安全防护，动力电池总成拆卸、动力电池总成开箱、合盖等内容进行阐述。下面笔者以动力电池维修中最重要，也是最具代表性的两个典型工作任务为例具体说明其所涉及到的相关理论知识及维修实践内容。其中包括动力电池上位机的安装应用和动力电池单体电芯均衡维护。

1. 动力电池上位机的安装应用

动力电池的上位机是电池生产厂家的电池控制系统软件，主要对动力电池的管理系统及相关控制部分进行故障诊断，特别是在对动力电池内部进行维护，修理，更换前，先进行相关总成，部件故障等进行判断，然后再根据数据分析及判断结果进一步对动力电池进行作业操作。

(1)上位机的安装与正确连接方法

①上位机属于专用计算机编程诊断系统(图12)，不同厂家，不同动力电池系统应用的上位机诊断系统是不同的。

图12 上位机的名称

②上位机的组成，上位机应用于动力电池诊断，最早是动力电池系统开发工程师专用诊断工具，现在越来越多的应用于对动力电池总成诊断方面。上位机通常包括软件程序及硬件部分，包括电脑、CAN卡(图13、图14)，通讯线等。

随着城市化进程的加速，城市人口猛增,高楼大厦林立，带来现代都市繁荣的同时,也产生了雾霾加剧、热岛效应、城市内涝等一系列环境问题,严重影响城市环境质量和居民健康．因此，减少工业排放、加强污染治理的同时大力发展绿化,提高绿化覆盖率,改善城市环境质量,建设绿色生态城市,是城市建设和可持续发展的必然趋势．

图13 CAN 卡

图14 北汽 EU5 PCAN

③上位机的安装。安装专门的上位机程序，需进行数据连接通讯，通过查询维修手册，确认动力电池的BMS管理系统的管脚定义进行准确连线，确认动力电池低压控制端的管脚定义。首先需安装CAN驱动。

④安装上位机软件，过程中要进行参数设置才能用应用(图15)，按图表中内容进行参数设置。

图15 EU5上位机参数配置

主界面点击【参数配置】【项目参数配置】，进入项目参数配置界面，开始配置项目参数。

在【项目参数配置】中的【数据选择】界面，如图16所示。

图16 上位机后台数据库选择

上位机是否能正常使用，必须能显示数据选择菜单，如果没有出现此菜单，请选择运营环境在进行安装调试。

根据电路图(图17)连接动力电池总成，需特别注意这些信号；常电源，接地，CAN通讯及唤醒信号等线路必须进行连接，否则会造成上位机与动力电池通讯故障，不能进行系统诊断(图18)。

图17 EV160动力电池低压控制管脚定义

图18 EV160低压控制端的连线

(2)上位机的功能应用

①上位机主操作界面说明

图19 某款上位机主界面

根据主界面的显示，具体数据分析如下：

a.总电压、总电流。

b.SOC。

c.单体电芯电压。

d.最重要的单体电芯参数：最高单体电芯电压与位置；最低单体电芯电压与位置；最高单体电芯温度与位置；最低单体电芯温度与位置；单体电芯电压差。

②上位机故障诊断操作界面说明

图20所示诊断界面主要涵盖两层信息，一是故障诊断信息，包括动力电池内部各分系统故障码、电池单体故障等等。另一个是执行器驱动功能，说明如下。

图20 上位机故障诊断界面

工作状态指示：包括主正继电器、主负继电器、预充继电器及加热继电器等。

主板继电器驱动：包括驱动主正继电器、驱动主负继电器、驱动预充继电器及加热继电器。

另外有些上位机还具备部分数据分析及统计功能，包括对电池单体电芯电压进行分析并做成散点图(图21、图22)，可更好的对动力电池的故障，尤其是电池单体、模组等进行故障判断。

图21 5#单体电压瞬时过低

图22 4#单体电压瞬时过高

2.动力电池单体电芯均衡维护

(1)动力电池单体均衡原因及目的

想要了解对动力电池进行均衡的原因及目的，首先需明确什么是动力电池单体的一致性，是指一组动力电池单体的重要特征参数的趋同性。是一个相对概念，没有最一致，只有更一致。同一个动力电池包内的多个串、并动力电池单体，每一个参数，最好全部处在一个较小的范围内，即一致性好。

动力电池包内全部动力单池单体在全生命周期内全部特性参数的一致性，包含了容量衰减的不一致性，内阻增长的不一致，老化速率的不一致，整个动力电池包的寿命是关注一致性的最终着眼点。

动力电池包的非一致性是指同一规格型号的动力电池单体组成动力电池包后，其电压、荷电量、容量、衰退率、内阻及寿命、电极的电气特性、电气连接，温度特性、衰变速度、自放电率及其随时间变化率的不一致性。

“削峰填谷”，使各个电池单体的电压具有较好的一致性，从而提高车辆的续航里程和电池组的使用寿命，通常通过动力电池单体电芯均衡仪及电池模组充放电仪配合完成。通过均衡维护操作，使电池模组内的电池单体电芯消除其因为正常使用造成的非一致性或根据实际均衡过程的诊断确认，找到模组内的故障电芯并通过进行返厂(电池厂家)维修，达到动力电池总成出厂时的性能水平或从跟本上说就是尽可能发挥动力电池包的最大能力(包括最大功率、最大电流、最大可用容量)且需要这样的能力维持尽量长的时间。