新能源汽车动力电池的维护与保养

朱汝玲

摘 要：随着我国低碳可持续发展战略的提出与实施，各行业均积极响应这一政策，不断深化绿化环保发展理念，汽车行业在新能源领域取得了很大的进步。动力电池作为新能源汽车的心脏，其是新能源汽车的主要能量来源，为了不断提高新能源汽车整体服务质量，必须做好动力电池日常维护保养工作。鉴于此，文章就以新能源汽车动力电池的类型为切入点，分析现阶段动力电池的常见故障，并对如何提升其维修与保养水平提出几点参考性策略。

关键词：新能源汽车 动力电池 维护 保养

1 引言

新能源汽车动力电池在新能源汽車整体开发过程中扮演着重要角色，它不仅是最基本的环节，也是最重要的环节之一。动力电池达到较高的性能标准，提升与新能源汽车整体构造及运行的适应性，新能源汽车行业的整体发展将得到有效促进。所以，在未来发展战略规划过程中，要立足于动力电池发展水平，以市场需求为导向，注重动力电池的能量、寿命、价格及安全性等各项重要因素，充分发挥现阶段优势最大的锂电池功效。同时要积极寻求新型材料应用的突破，增强电池装配技术、分组能力及监督管理水平，在综合性新能源汽车中做到良好的权衡与应用，在保证安全的基础上发挥出最高效能。

2 新能源汽车动力电池的主要类型

2.1 铅酸电池

铅酸电池是一种常见的蓄电池类型，由铅板和硫酸电解液组成，它们具有较低的能量密度和较短的寿命，但相对便宜，并且在某些应用中仍然有用武之地。铅酸电池通常用于汽车启动、点火系统、备用电源、太阳能储能系统和一些低功率应用等场合。然而，在新能源汽车领域，锂离子电池被广泛采用，因为它们具有更高的能量密度、更长的寿命和更好的性能，适合提供持久的动力供应和更大的续航里程。目前铅酸电池在我国的主要应用场景集中于电动自行车、三轮车及燃油汽车。

2.2 镍氢电池

镍氢电池是一种重要的可充电电池类型，也被称为镍氢蓄电池，它由一个负极和一个正极之间的化学反应来储存和释放电能。镍氢电池使用氢气作为活性物质来储存电能，并且使用二氧化镍作为正极材料。相比于镍镉电池，镍氢电池具有更高的能量密度、更长的寿命和较低的环境影响。镍氢电池在许多应用中得到广泛使用，包括混合动力汽车、电动汽车、便携式电子设备和储能系统等，其具有良好的循环寿命和高充放电效率，可以提供可靠的动力供应[1]。

2.3 锂电池

锂电池是一种常见的可充电电池类型，它使用锂化合物作为其正极材料来储存和释放电能，锂电池具有高能量密度、轻量化、长寿命和低自放电率等优势，因此被广泛应用于移动设备、电动车辆、储能系统和许多其他电子设备中。锂电池主要分为锂离子电池和锂聚合物电池两种类型[2]。锂离子电池以其成熟的技术和相对较高的能量密度，成为最常用的电池类型，锂聚合物电池则采用聚合物电解质，具有更高的安全性和更薄的形状设计灵活性，但能量密度略低于锂离子电池。锂电池在新能源电动汽车领域发挥着重要作用，因为它们能够提供高性能的动力输出和较长的续航里程。随着技术的不断进步，锂电池的能量密度和充电速度也在不断提升，使其成为新能源汽车领域的首选动力来源。

2.4 燃料电池

燃料电池是一种利用化学反应产生电能的设备，它通过将燃料（如氢气）和氧气在电化学反应中进行催化氧化，从而产生电流。燃料电池可以提供连续的电力输出，并且其主要排放物是水蒸气，因此被认为是一种清洁的能源技术。最常见的燃料电池类型是质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC），质子交换膜燃料电池使用质子交换膜作为电解质，适用于低温应用，如汽车和移动设备，固体氧化物燃料电池则使用固体氧化物作为电解质，适用于高温应用，如工业能源和电网支持。燃料电池具有高效能转换、低排放、静音运行和灵活燃料选择等优点。然而，目前燃料电池技术仍面临挑战，包括燃料储存和分配、成本降低、耐久性和基础设施建设等方面。尽管如此，燃料电池在特定应用领域，如交通运输和能源存储等方面显示出潜力，并吸引着不断的研究和发展。

3 新能源汽车动力电池的常见故障及原因

3.1 预充电故障

新能源汽车动力电池一旦发生预充电故障可能会导致电池无法正常充电或放电，影响车辆的动力性能、续航里程和安全性。以下是一些常见的原因：

（1）控制系统故障：预充电功能是由车辆的电池管理系统控制的，如果控制系统出现故障或错误，可能导致预充电无法正常进行。（2）传感器问题：预充电过程中使用的传感器可能出现故障或失灵，导致无法准确监测电池状态或电流输入。（3）电路故障：预充电系统的电路包括连接线路、继电器和保险丝等组件，若这些电路元件发生故障或损坏，可能导致预充电无法进行或电流异常。（4）电池组问题：动力电池组本身的故障也可能导致预充电故障，例如，电池单体失效、电池短路或电池均衡性问题都可能影响预充电过程。

3.2 温度异常故障

温度异常故障也是动力电池中较为常见的一类故障，多是因为以下原因所引起：

（1）过高温度：当动力电池过热时，可能会导致温度异常故障，这可以是由于长时间高功率充电或放电、过度使用或在高环境温度下运行造成的。（2）过低温度：动力电池在极寒条件下可能会出现温度异常故障，低温环境下，电池的化学反应速率减缓，导致电池性能下降或无法正常工作。（3）温度传感器故障：动力电池系统配备了温度传感器来监测电池的温度，如果传感器本身出现故障，可能会导致温度异常报警或错误的温度读数[3]。（4）散热系统问题：动力电池通常通过散热系统（如冷却液或风扇）来控制温度。如果散热系统失效或阻塞，可能导致电池温度异常上升。

3.3 电压异常故障

新能源汽车动力电池电压异常故障可能由以下原因引起：

（1）过高电压：动力电池充电过程中，如果电压超过了设计或安全范围，可能会导致电压异常故障，这可能是由于充电系统故障、充电设备问题或电池管理系统失效等原因引起的。（2）过低电压：动力电池放电过程中，如果电压降至非正常水平，也会导致电压异常故障，这可能是由于电池损坏、放电系统故障或负载过重等原因引起的。（3）电池单体故障：动力电池由多个电池单体组成，如果其中一个或多个电池单体出现故障，可能会导致电压异常，例如，电池单体失效、内部短路或不均衡状态都可能导致电压异常。（4）电池管理系统故障：电池管理系统（BMS）是监测和控制电池状态的关键组件，如果BMS出现故障或错误，可能会导致对电池电压的监测和控制失效，进而引发电压异常故障。

4 新能源汽车动力电池的维护和保养策略

4.1 定期检测动力电池

（1）电池容量检测：通过充电和放电测试，评估电池的容量是否符合预期值，这可以帮助判断电池的健康状况和剩余寿命。（2）电池内阻检测：测量电池的内阻，以评估电池的性能和劣化程度，较高的内阻可能表明电池存在问题或老化。（3）电池温度监测：检查电池组各个单体的温度，确保在正常范围内运行，异常的温度可能表明散热系统故障或电池单体问题[4]。（4）BMS功能检测：验证电池管理系统（BMS）的正常工作，包括電压监测、温度控制、均衡充电等功能。（5）充电/放电效率检测：评估电池在充电和放电过程中的能量转换效率，以确定电池的性能和损耗情况。（6）安全性能检测：检查电池组及其相关部件的安全性能，包括防火措施、绝缘状况和过电压/过温保护等。

4.2 合理使用动力电池

合理使用新能源汽车动力电池可以延长电池的寿命并最大限度地发挥其性能，延长电池寿命、提高性能，并确保安全可靠的驾驶体验，同时也有助于降低维修和更换电池的成本，具体需注意：

（1）避免过度充电和过度放电：尽量避免将电池充满或完全放空，因为这对电池的健康不利，保持电池在适当的充电范围内，通常是在20%到80%之间。（2）控制高温和低温环境：避免暴露电池于极端高温或低温环境中，因为这会导致电池性能下降并加速老化，尽量停放车辆在阴凉处，并避免长时间暴晒或暴露在极寒条件下[5]。（3）平稳驾驶和加速：避免频繁的急加速、急刹车以及剧烈的行驶方式，平稳驾驶有助于减少电池的负荷和功耗，提高续航里程。

4.3 避免动力电池暴晒

（1）避免停放在阳光下：尽量选择阴凉的停车位置，避免将车辆长时间停放在阳光直射的地方，例如室外停车场或高温地区。（2）使用遮阳挡：如果必须停放在阳光下，使用遮阳挡可以减少太阳直射到车辆内部和电池组的热量。（3）寻找遮蔽物：在停车时尽量选择有树荫或建筑物遮蔽的区域，以减少阳光直接照射到车辆和电池组上的时间和强度。（4）室内或地下停车：在可能的情况下，选择停放在室内或地下停车场，这些地方通常温度较为稳定，可以有效减少电池受热的机会。

4.4 定期给闲置车辆充电

（1）充电频率：根据实际情况，可以选择每个月或每隔几周为闲置的新能源车辆进行一次充电，这有助于保持电池的适当充电状态，并防止过度放电。（2）充电方式：建议使用慢速充电方式（如家用插座充电）进行闲置电池的充电，慢速充电有助于避免过度充电和电池过热的风险。（3）充电至适当SOC：将电池充至适当的SOC（State of Charge，电量百分比），通常建议在20%到80%之间。避免将电池完全充满或完全放空。（4）定期驱动：除了充电之外，定期驱动车辆也有助于保持电池的健康，帮助电池进行周期性的充放电，使其保持活跃状态。

4.5 合理使用充电器

（1）使用原厂或认证的充电器：使用制造商推荐的原厂充电器或经过认证的充电器，确保其符合相应的标准和安全要求。（2）选择适当的充电模式：根据实际需求和充电时间，选择适当的充电模式，常见的模式包括快速充电模式（如快充）、标准充电模式和恒流恒压充电模式等。（3）控制充电速度：在可行的情况下，控制充电速度以避免过快充电导致电池过热，慢速充电通常更有利于电池寿命和性能的长期维护[6]。（4）注意充电环境：确保充电环境通风良好，避免充电器暴露在潮湿或易燃物品附近，定期检查充电器的线缆、插头和连接器等部件，确保其正常工作和安全可靠。（5）定期检查充电器状态：定期检查充电器的状态，包括外观损坏、线缆磨损或断裂等情况，如果发现任何问题，应停止使用充电器，并咨询专业维修服务中心进行检修或更换。

4.6 提升电池故障诊断及维修技术

（1）学习相关知识：通过参加相关培训课程、研讨会或在线资源，了解新能源汽车动力电池的工作原理、组成结构、故障诊断方法和维修技术等方面的知识。（2）掌握必备工具：了解并配备适合进行动力电池故障诊断和维修所需的工具和设备，包括专用的诊断工具、电池管理系统软件、安全设备以及正确的工具和仪器。（3）跟随制造商指南：严格遵循制造商提供的故障诊断和维修指南，每个品牌和型号的新能源车辆都可能有不同的电池系统和维修程序，因此按照制造商指南进行操作是至关重要的。（4）保持更新：跟踪新能源汽车动力电池技术的最新发展和更新，由于该领域处于不断变化，持续学习和保持与行业信息同步是提高技术水平的关键。（5）建立合作网络：与其他专业技师、工程师和维修服务中心建立合作网络，共享经验和知识，并从他们那里获取指导和支持。

5 结束语

总而言之，新能源汽车动力电池的维护与保养是确保其性能和寿命的关键。通过定期充电、避免暴晒、控制温度、遵循制造商指南以及科学使用充电器等方法，可以延长电池的寿命、提高续航里程，并保障电池系统的安全性和可靠性。随着科学技术的不断发展，新能源汽车动力电池的维护与保养成效不断提升，同时也伴随着更先进的故障诊断和维修技术的发展，为用户提供更便捷、高效和可靠的服务。同时社会大众环境保护意识不断提高，政府出台了系列相关支持政策，新能源汽车动力电池的发展势头迅猛，不断提升能量密度、降低成本、延长寿命，并积极推动可再生能源与储能技术的发展，为实现可持续交通和减少碳排放做出重要贡献。

参考文献：

[1]李绍圆.浅析新能源汽车动力电池统一标准化运营[J].中国标准化，2021（24）：138-140.

[2]张清郁.新能源汽车动力电池安全问题分析及解决对策[J].科技创新与生产力，2021（12）：73-74+77.

[3]田茂江.新能源汽车动力电池关键技术的思考[J].时代汽车，2021（19）：113-114.

[4]汪广丰.新能源汽车退役动力电池回收利用存在问题与对策[J].城乡建设，2021（19）：48-49.

[5]周新，陈忠恺.新能源汽车动力电池健康状态监测的研究[J].内燃机与配件，2021（12）：164-165.

[6]赵建东.新能源汽车动力电池热管理系统开发[D].石家庄：石家庄铁道大学，2021.