新能源汽车动力电池系统检测与维修

新能源汽车动力电池系统检测与维修010203目录CONTENTS动力电池检测动力电池组成与原理动力电池维修01动力电池组成与原理电动汽车用动力电池的主要功能是为驱动电机提供电能，并通过充电装置存储外部电网及车载发电装置的电能，整车制动能量回收，同时配备电池管理系统，保证电池系统的可靠性和安全性。动力电池系统主要包括动力电池模组、电池管理系统（BMS）、电池箱体及辅助元器件组成。其中电池模组由单体电芯通过串并联方式组合而成；电池箱体是电池模块的载体，包括BMS、数据采集装置、电池自动切断装置（BDU）等；辅助元器件主要包括熔断器、继电器、分流器、接插件、紧急开关、烟雾传感器等，材料等。动力电池组成与原理23415动力电池模组是组成电动汽车动力电池系统的基本单元。它由多个电池单体（或电池组件）组合而成。电池单体是构成电池模块的最小单元，一般由正电极、电解质隔膜和外壳等构成，可实现电能与化学能之间的直接转换电极构成电极概述负极是还原或燃料极。负极活性材料在负极/电解质交界面进行释放电子的电化学反应，并将电子传给外电路，自身则被氧化负极正极是氧化电极。正极活性材料在正极/电解质交界面接受由外电路传来的电子，进行电化学反应，从而被还原电极一般由集流体和活性物质、黏结剂、导电剂等构成。集流体可以根据需要采用金属箔、金属网等不同形式。活性物质是指电池在充电或放电过程中，正、负极中发生电化学反应以存储或释放电能的物质，是电池产生电能的源泉，也是决定电池基本特性的重要组成定义电极是电池的核心组成部分，包括正极和负极正极动力电池模组外壳是电池的容器。除了锌锰干电池中的锌电极可以兼做外壳之外，目前其他各类电池的活性物质和电极均不能用作电池的容器。应根据实际情况选择合适的材料作为电池的外壳，并还要有相应的极耳或极柱结构，以便组成完整的电池。电池本身可设计成各种形状和结构，电池的外壳也应根据实际需要设计成相应的形状和结构。电解质隔膜外壳隔膜是指为避免电池内极性相反的电极片直接接触造成内部短路的电池组件。通常将隔膜材料置于正极和负极之间，将正、负极分开，其四周由电解质环绕。对于固态电池来说，则不需要专门的隔膜材料，因为固体电解质膜既发挥了电解质的作用，同时又充当了隔膜材料的功能。电解质是电池的主要组成之一，是离子导体，在电池中是电荷转移的介质。通过离子在电池内正、负极之间的移动，实现电池内部电荷的转移，完成电流的全回路流通，由此向负载连续输出电能。电解质分为液体电解质、固体电解质和凝胶聚合物电解质。液体电解质包括水溶液电解质和非水溶液电解质。固体电解质在电池工作温度下是一种离子导体。电池的主要组成部分060102050304蓄电池SOH失效判断和处理动力电池管理系统智能化管理及维护各个电池单体，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，并向VCU上报高压电池系统的基本参数及故障信息充电控制包括充电保护、放电保护、热保护(温度过高/温度差异大)、过流保护、安全线保护。在电池（包括系统整体和各个模块）发生过流、过压、欠压、单体电池电压不平衡、温度过高、温度差异大时，通知给电池管理系统，请求关断充放电回路，当一定时间后要求不被允许时，由电控ECU控制继电器自行将电池组的充放电回路切断。当被保护电池的保护因素消失，则保护功能取消。监测安全线状态，当安全线状态为低电平时，主动切断高压接触器。通过监测单体电池电压及实时的充电电流，并通过CAN通信网络与充电器进行信息交付，从而达到恒压恒流的充电模式控制。系统自检在电源接通时，对系统自检，若一切正常，发出可以正常工作信号，若有问题，发出故障信号，并切断强电开关。系统自检信息包括：无任何一级和二级故障。BMS各执行器（控制器的各输出端口信号自诊断）和传感器无故障。在电池组使用过程中，随时记录单体电池及电池组实时参数，通过一定的数学模型判断单体电池及电池组的有效性，若发现系统中有电池失效、将要失效、与其他电池不一致性增大，通过CAN总线通信方式通知到远程监控系统，进行蓄电池组维护。某节或多节单体电池在充电过程中电池电压抬升较快，在放电过程中电池电压下降较快；某个或多个温度探点附近的单体电池，工作过程中相对温升高；SOH定义主要分两种状态，一是蓄电池组的容量衰减过快，二是蓄电池组中个别蓄电池容量衰减过快。在电池组使用过程中，监控BMS系统的相关参数，通过故障判定条件来判定蓄电池组系统的当前状态并上报远程监控系统。故障预警和处理BMS主要功能多种保护050306020104系统低功耗整车上电时，需要蓄电池系统给高压母线的电容进行充电，在一定时间内，根据判断蓄电池组端电压与动力母线电压的差距来确认预充电是否成功。采用CAN总线的方式分别与子系统模块、电机控制器及充电器进行通信。在实时充放电过程中，能在线监测电池组容量，能随时给出电池组整个系统的剩余容量。蓄电池系统的功能CAN总线通信SOC预估能够实时测量蓄电池组的当前工作电压和工作电流，同时根据采集的电池组电压电流数据以及蓄电池组的SOC，计算当前能够输出的最大放电功率及允许接受的最大充电功率。能够实时测量蓄电池组对外壳（车身）的绝缘电阻，并根据绝缘电阻的大小，判断系统绝缘强度是否符合要求。能够根据BMS系统的实际情况，接通或关闭子系统的电源；在判断均衡完成的基础上，能进入自关闭的超低功耗模式。动力母线预充电功能绝缘电阻测量蓄电池组电压和电流测量BMS系统拓扑结构BMS包含数据采集单元和控制单元。数据采集单元采集动力电池电压、电流、温度，估算动力电池剩余电量（SOC），评估动力电池健康状态（SOH）；控制单元均衡动力电池电压，管理动力电池温度、控制动力电池充放电和预充电控制等。采用开放式风冷，通过对内部温度的分析，与整车空调一体化，控制散热风扇，保证BMS系统内部的温度均衡。每个电池包保证4个温度探点。BMS系统功能及结构介绍通过模拟测量电路，实时测量每节单体电池电压，供BMS系统进行分析。单体电池电压测量精度±5mV。BMS系统内部多点温度测量BMS系统组成及功能BMS主要有分布式与集中式两种拓扑结构。分布式采用CAN总线通信方式，功能分布到每个电芯，优点是设计、构造简单，连线少，可靠性高，便于扩展，缺点是安装繁琐、成本高；集中式功能由主控完成，直接导线连接，缺点是连线多，可靠性不高，管理电池数量不能太多。热均衡功能单体电池电压测量通过模拟测量电路，实时测量BMS内部温度，供BMS系统进行分析和热均衡控制。温度测量范围－40～+125℃；温度测量精度±0.5℃。直冷技术建立在整车空调系统基础上，将板式热交换器的水管路与动力电池包散热水管路相连，可实现动力电池的快速降温。目前液冷与直冷混合模式应用较为普遍，结构如图3-5所示，当动力电池包需要加热时，四通阀A-C，B-D导通，当动力电池包需要冷却时，A-B，C-D导通。系统方案风冷技术液冷技术动力电池热管理系统液冷技术的热管理系统有两种工作模式，一是慢冷模式，通常情况下动力电池包温度达到25～30℃时电动冷却水泵开始工作，将散热器的防冻液与动力电池包的防冻液进行交换，以降低动力电池包的温度，使动力电池包的单体电芯温度稳定在最佳温度；二是强制降温模式，一旦动力电池包的温度达到35℃时，BMS开始控制冷却风扇进行运转，以降低防冻液温度，当温度降低到30℃时，冷却风扇停止运转，当动力电池包温度超过55℃时，组合仪表将会报警提示，VCU发报文指令给MCU，以降低驱动电机的输出功率。电动水泵负责防冻液的循环，冷却风扇增强散热器散热，冷却管路实现热交换功能。风冷技术结构简单、成本低廉，包括自然冷却和强制风冷，广泛应用于丰田、本田、老款比亚迪（磷酸铁锂电池）等；液冷技术更有利于电池热管理，冷却液通过电池包内部管路，带走电池工作时产生的温度，目前应用广泛；直冷技术充分利用整车空调系统的制冷剂，将其引入电池内部蒸发器以达到冷却目的。动力电池热管理系统主要采用风冷、液冷和直冷方案。直冷技术312高温冷却原理低温加热原理阀1、2打开，当电池包电芯产生一定的热量后（达到电池包降温需求的温度），由BMS或电池包内压力传感器把信号传递给系统的控制器，由控制器驱动压缩机工作，压缩机把低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒流经室外换热器变成中温中压液态冷媒，经过气液分离器把没有完全被液化的冷媒完全液化，最终流入电芯表面的毛细管，此时冷媒受电池包电芯表面的温度影响会被气化，电芯产生的热量被冷媒吸收带走新能源汽车动力电池痛点新能源汽车动力电池系统仍然面临低温充电困难、低温续航衰减严重、高温安全性差等痛点问题，严重制约着新能源汽车的大规模推广应用，基于毛细输运理论的动力电池包冷媒直冷技术被提出基于毛细输运理论的动力电池包冷媒直冷技术阀1、2关闭，当电池包电芯温度过低（达到电池包升温需求的温度），由BMS升温请求把信号传递给系统的控制器，由控制器驱动电池包内加热丝工作，加热丝产生大量的热被冷媒吸收并气化，气化的冷媒遇到低温的电芯被液化，冷媒液化产生大量的热量传递给电芯，电芯的温度随之升高，从而达到电池包升温效果动力电池模组放置在一个密封并且屏蔽的动力电池箱里面，动力电池系统使用可靠的高低压接插件与整车进行连接。系统内的BMS实时采集各电芯的电压值、各温度传感器的温度值、电池系统的总电压值和总电流值，电池系统的绝缘电阻值等数据，并根据BMS中设定的阀值判定电池系统工作是否正常，并对故障实时监控。动力电池系统通过BMS使用CAN与VCU或充电机之间进行通信，对动力电池进行充放电管理、热管理、SOC估算、均衡控制及继电器控制等。动力电池系统的功能为接收和储存由车载充电机、制动能量回收装置和外置充电装置提供的高压直流电，并且为驱动电机控制器、DC/DC、电动空调、PTC等高压元件提供高压直流电。动力电池工作原理如果单体压差大于300mV，则停止充电，报充电故障电芯的温度范围在0～55℃之间，才可以充电，当有温度点高于55℃或低于0℃时，电池管理系统将自动切断充电回路，此时将无法充电，此时启动动力电池温度控制系统将电芯温度控制在0～55℃之间充电温度范围动力电池充放电充电故障情况充电前加热模式充电前检测箱体内部温度，若有低于0℃的温度点，启动加热模式：闭合加热片，进行加热内循环，待所有电芯温度点高于5℃，停止加热，启动充电程序，过程中出现加热片温度差高于20℃，则间歇停止加热，待加热片温度差低于15℃，则重启加热片充电方式动力电池系统充电分为慢充、快充和制动能量回收三种方式。利用车载充电机充电的过程为慢充，外部电源为交流电23415外部直流电直接与动力电池连接的充电过程为快充制动能量回收充电策略快充电芯温度策略采用恒流-恒压充电方法，在不同温度范围内以恒定电流充电至动力电池组总电压达到或最高单体电压达到此温度条件下的规定电压值，以恒定电压充电至电流小于0.8A后停止充电；在充电过程中，如果单体压差大于300mV，则停止充电，报充电故障快充和慢充流程充电前检测箱体内部温度，若有低于等于5℃的温度点，启动加热模式：闭合加热片，进行加热内循环，待所有温度点高于5℃，停止加热，启动充电程序，过程中出现加热片温度差大于等于25℃，则间歇停止加热，待加热片温度差小于等于15℃，则重启加热片。如果充电过程中最低温度低于等于5℃，则停止充电模式，也不启动加热模式制动能量回收模式将电机产生的感应电动势，经AC-DC变化后向动力电池包充电。充电时，判断串联的电池模块中，电压最高的模块达到充电截止电压，则停止充电；放电时，判断串联的电池模块中，电压最低的模块达到放电截止电压，则停止放电动力电池充电策略及流程快充定义电芯的温度范围在5～55℃之间，才可以充电，当有温度点高于55℃或低于5℃时，电池管理系统将自动切断充电回路，此时将无法充电快充加热策略动力电池单体均衡电池均衡的主要方法，主要分为化学均衡方法（未得到广泛应用）和物理均衡方法。物理均衡方法根据是否有能量损失又分为被动均衡和主动均衡。被动均衡（有损均衡）：电阻耗能式，在每一颗单体电池并联一个电阻分流，耗能均衡就是将容量多的电池中多余的能量消耗掉，实现整组电池电压的均衡。但由于每个单体并联一个放电电阻，从而损耗电能并产生热量，给电池系统热管理提出了更高的要求。主动均衡（无损均衡）：能量转移式，将单体能量高的转移到单体能量低的，通过储能原件实现不均衡电池间的能量转移。该类方案普遍结构复杂，硬件成本高，对系统的可靠性设计也提出了较高的要求；但其能量利用率较高，是目前电池单体均衡研究的一个热点。根据储能原件不同，又可分为：电容均衡、变压器均衡和电感均衡三类。电池容量均衡通过电池从控制器将电池单体容量提调节到一个目标值，电池从控制器检测单体电压信息，并根据信息打开均衡开关，然后一个放电回路形成，慢慢的将容量较高的单体的降低，降低到与其他电池单体一个水平。动力电池性能参数采集动力电池性能参数采集是测量电池单体的电压，电流、温度、绝缘检测和高压互锁检测，这是所有电池管理系统顶层计算、控制逻辑和动力电池高压安全的基础。（1）监测电池单体（或单元、模块）的电压监测单体（或单元、模块）的电压，可以用来累加获取整个动力电池的电压值；可以根据单体（或单元、模块）电压压差来判断单体（或单元、模块）差异性；可监测单体（或单元、模块）的运行状态。（2）监测电池温度监测动力电池主要是依靠NTC温度传感器进行的。借助电池温度可以识别是否过载或有电气故障。出现温度异常情况时必须立即降低电流强度或完全关闭高电压系统，以免电池进一步损坏。此外，测量温度还用于控制冷却系统，从而确保电池始终在最有利于自身功率和使用寿命的温度范围内运行。动力电池温度传感器安装在动力电池内的多个位置。根据高压蓄电池的温度变化，电阻值也变化。动力电池ECU根据动力电池温度传感器信号控制蓄电池冷却风扇。动力电池内的单体串联给整车提供电能，所以一般只需要测量一个电流。电流测量手段主要分两种智能分流器或霍尔电流传感器。丰田车型动力电池电流传感器连接到HV电池的高电压电缆，并检测HV电池电流。电流量比例0～5V之间发生变化，电压信号，电池ECU端子输入以下的信号，小于2.5V表示充电，超过2.5V表示HV电池放电状态表示。监测电流为安全起见，电动汽车高压电路与车身搭铁绝缘。通过动力蓄电池ECU（蓄电池智能单元）的“漏电检测电路”，持续监视高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻。如果绝缘电阻降至低于规定级别，则存储一个DTC（高压绝缘异常），且利用组合仪表显示（警告灯，如主警告灯亮起）将异常告知驾驶人。以丰田混合动力车型的绝缘电阻检测电路为例介绍绝缘电阻的检测原理。电动汽车高压电路检测与SOC估算绝缘电阻检测SOC全称是StateofCharge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0~1，当SOC=0时表示电池放电完全，当SOC=1时表示电池完全充满。随时预报纯电动汽车储能电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%～70%的工作范围内，让驾驶人获得直接的信息，了解到剩余的电量对续航里程的影响。SOC估算SOH值估算与电池寿命计算电池的寿命计算循环寿命：在理想的温湿度下，以额定的充放电电流进行充放电，计算电池容量衰减到80%时所经历的循环次数。日历寿命：是指电池在使用环境条件下，经过特定的使用工况，达到寿命终止条件（容量衰减到80%）的时间跨度。日历寿命与具体的使用要求紧密结合的，通常需要规定具体的使用工况，环境条件，存储间隔等。循环寿命是一个理论上的参数，而日历寿命更具有实际意义。但日历寿命的测算复杂，耗时长，所以一般电池厂家只给出循环寿命的数据。电子产品上，锂电池的使用寿命是在5-20年之间，平均值在8年左右，汽车所搭载的三元锂电池组寿命在5年左右，循环次数在500到1000次左右，如果超过这个次数，三元锂电池组的容量就会出现比较明显的下降。汽车磷酸铁锂电池的充电次数可以达到2000次，循环使用寿命可以达到7-8年。SOH值估算电池SOH(SectionOfHealth)的标准定义是在标准条件下动力电池从充满状态以一定倍率放电到截止电压所放出的容量与其所对应的标称容量的比值，该比值是电池健康状况的一种反映。蓄电池满充容量相对额定容量的百分比，新出厂电池为100%，完全报废为0%。一般情况下，SOC描述的是电流参数的短期变化，SOH描述的是长期变化。SOH的测量不需要连续进行，对多数情况只要定期测量就够了，测量的周期取决于不同应用。SOH测量外推法可以预测电池的寿命，但是，也会突发电池故障，是难以预料的。动力电池接触器控制动力蓄电池内一般有多个继电器，电池管理系统至少要完成对继电器的驱动供给和状态检测，继电器控制往往是和整车控制器协调后确认控制器，而安全气囊控制器输出的碰撞信号一般与继电器控制器断开直接挂钩。电池包内继电器一般有主正、主负、预充继电器和充电继电器，在电池包外还有独立的配电盒对整个电流分配做个更细致的保护。对电池包的继电器控制，闭合、断开的状态以及开关的顺序都很重要。系统主继电器（SMR)是根据动力蓄电池ECU信号连接或切断高压供电电路的继电器，一般采用3个继电器以确保正常工作。动力电池为整车上电过程：（1）起动钥匙打在ON档，蓄电瓶12V供电，全车高压有控制器的部件（动力电池、电机控制器、整车控制器、空调控制器、DC/DC控制器）低压上电唤醒、初始化、自检、无故障，上报给VCU（整车控制器）；动力电池内部动力母线绝缘检测合格，各个继电器状态合格，各个电池模组电压温度状态合格，上报VCU。（2）VCU控制动力电池负极母线继电器闭合。（3）动力电池内部主控盒控制预充电继电器闭合，动力电池首先为负载端各个电容充电，BMS检测到电容充满后，主控盒闭合正极母线继电器，然后断开预充电继电器。电池管理系统（主控模块）通过CAN总线将实时的电池状态告知整车控制器以及电机控制器等设备，使整车采用更加合理的控制策略，将电池组的详细信息告知车载监控系统，完成电池状态数据的显示和故障报警等功能，为电池的维护和更换提供依据CAN通信协议本身只定义了通信的物理层和数据链路层，具体的通信内容和消息结构需要根据应用场景进行定义动力电池CAN通信系统自检与监测（1）电池管理系统（BMS）通信：动力电池管理系统监测电池组的状态，包括电池的电压、温度、SOC（StateofCharge，电池荷电状态）等信息。BMS通过CAN通信与车辆其他部分（如驱动系统、充电系统等）进行通信，以实现对电池的有效管理和保护。（2）电池模块通信：动力电池通常由多个电池模块组成，每个模块包含多个电池单体。这些模块之间需要进行信息交换，以便平衡电池单体之间的状态，避免过充或过放等问题。（3）充电和放电控制：CAN通信还可以用于控制充电和放电过程。充电控制系统可以通过CAN总线向充电设备发送指令，而放电控制系统可以与车辆的动力系统进行通信，以实现动力输出的调整。（4）故障诊断与报告：CAN通信可以用于传递故障诊断信息和报告。当动力电池系统出现故障时，通过CAN通信可以将相关信息传递给车辆的诊断系统，以便及时修复问题。（5）车辆状态监测：动力电池系统的状态可以影响整个车辆的性能和效率。通过CAN通信，可以实时监测电池系统的各项参数，从而对车辆状态进行综合评估系统自检：BMS设置了强大的系统自检功能，系统上电后对电压、温度、通信、时钟及存储器等部件进行检测，保证系统自身的工作正常。系统监测：BMS对整车电池的离散性进行分析并根据不同故障类型进行报警，同时对电池充放电次数以及历史数据进行记录，以便进行系统诊断及性能优化通信功能通信协议特点CAN通信应用方面动力电池分类动力电池需有持续稳定的大电流放电能力，经过几十年的努力，涵盖物理电池、生物电池和化学电池的新型电池不断被研制出来。物理电池是指利用物理原理制成的电池，如太阳能电池、核能电池和温差电池，其特点是在常温常压条件下能进行能量转换；生物电池是利用生物酶、微生物或叶绿素做成的电池，如微生物电池、生物太阳能电池；化学电池是一种直接把化学能转化为电能的电池。目前，新能源动力电池就是化学电池，主要包括磷酸铁锂电池和三元锂电池，其中磷酸铁锂电池具有很高的安全性及良好的循环寿命，其高温性能较好，但低温充放电性能较差。在低温时充电对电池寿命有极大的影响，在低温时放电其放电容量及放电功率也有所下降，因此冬季低温时整车会出现续驶里程低及动力性下降的现象；三元锂电池的能量密度高、重量轻，是未来电动汽车的发展趋势，但其造价高，燃烧始点低，安全隐患较大。通常所说的三元锂电池或者铁锂电池，都是按照正极活性材料来给锂电池命名的。本书汇总了六种常见锂电池类型以及它们的主要性能参数，具体包括:钴酸锂()，锰酸锂()，镍钴锰酸锂(或NMC)，镍钴铝酸锂(或称NCA)，磷酸铁锂()，钛酸锂()。钴酸锂的特点与缺点其高比能量使钴酸锂成为手机，笔记本电脑和数码相机的热门选择。电池由氧化钴阴极和石墨碳阳极组成。阴极具有分层结构，在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极，充电过程则流动方向相反。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，热稳定性低和负载能力有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池一样，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命主要受到固体电解质界面（SEI）的限制，主要表现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系增加了镍，锰和/或铝以提高寿命，负载能力和降低成本。钴酸锂在高比能量方面表现出色，但在功率特性、安全性和循环寿命方面只能提供一般的性能表现。锰酸锂锰酸锂电池具有低电池内阻特性，可实现快速充电和大电流放电。它可以在20-30A的电流下放电，并具有适度的热量积累。也可以施加高达50A1秒负载脉冲。在此电流下持续的高负荷会导致热量积聚，电池温度不能超过80℃（176°F）。锰酸锂用于电动工具，医疗器械，以及混合动力和纯电动汽车。镍钴锰酸锂电池是电动工具，电动自行车和其他电动动力系统的首选电池。阴极组合通常是三分之一镍，三分之一锰和三分之一钴，也被称为1-1-1。这提供了一种独特的混合物，由于钴含量降低，也降低了原材料成本。由于钴的高成本，电池制造商从钴系转向镍阴极。镍基系统比钴基电池具有更高的能量密度，更低的成本和更长的循环寿命，但是它们的电压略低。由于该体系经济性和综合性能表现均比较好，因此NMC混合锂离子电池越来越受到重视。镍，锰和钴三种活性材料可轻松混合，以适应需要频繁起动的汽车和能源存储系统（EES）的广泛应用。NMC家族的多样性正在增长。镍钴锰酸锂（或称NMC）磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。主要优点是高额定电流和长循环寿命；良好的热稳定性，增强了安全性。常用磷酸锂代替铅酸起动蓄电池。四个串联电池产生12.80V，与六个2V铅酸电池串联的电压相似。磷酸锂具有良好的安全性和长寿命，比能量适中，自放电能力增强。磷酸铁锂（LiFePO₄）02动力电池检测动力电池检测是对电动汽车动力电池系统进行全面评估、监测和分析的过程，旨在确保电池的性能、健康状态和安全性，包括电池的充电状态、容量、内阻、温度、电压、电流等参数的监测和评估。限于单体电池的电压和容量，电动汽车必须将成百个单体电池串联形成电池组，但单体间总是存在无法消除的不一致性，特别是电池单体电压的不一致性，这样单体在组成后，电池组的能量密度、耐久性和安全性等关键性能都会因为单体间的不一致而下降。当单体电芯电量到底时，动力电池不能再放电，如再放电则会对SOC最小的电芯造成损伤，这种情况下电池包实际还有很多剩余电量，充电也是一样，当SOC高的电芯已经充满，SOC低的电芯还没有充满，此时电池组已无法再充电，如再充电则会对已经充满的电芯造成非常大损坏（爆炸和着火），因此需对电池包单体电池电压进行测量，打开万用表，将万用表调到直流电压档位20伏电压档，用万用表的红黑表笔接在单体电池的正负极上，读取万用表的电压值，磷酸铁锂电池额定电压为3.2伏，最高不能高于3.6伏，最低不能低于2.5伏；三元锂电池额定电压为3.7伏，最高不能高于4.2伏，最低不能低于3.0伏。如果单体电压值过高或过低都会导致电池包总成不能充电或放电，同时会点亮仪表台上的高压电池故障警告灯。电池单体电压一致性检测电动汽车在行驶过程中，动力蓄电池放电电流波动起伏。汽车在起动、加速等情况下，电流变化较大且产热不均衡。随着电动汽车的发展，动力系统功率要求不断提升，快速充放电需求增加，导致电池在大电流充放电时产生大量热量。电池内部产生的热量往往使位于电池模块内部的单体蓄电池温度快速上升，在过充电时甚至达到199℃，比表面温度高了93℃。产生的高温可能会引燃周围的易燃材料从而引发产品外部的燃烧，造成安全隐患。对于单体蓄电池，随着电池尺寸增大，电池内部产热的不均衡问题更为突出，正极反应的产热量甚至是其他部位的3倍。由于电池内外温度差异以及散热局限，电池模组内部各个单体蓄电池之间产生了非常严重的温度分布不均衡的问题，从而造成单体蓄电池之间的性能不一致。另外，在低温情况下(如小于0℃)，电池充放电能力都会降低，可能的原因包括电解液受冻凝固等。对于部分地区，冬季气温常低于-20℃，电池基本不能放电或放电深度较浅。温度过高或者过低都不利于动力蓄电池的性能发挥。通过CAN总线获得的磷酸铁锂电池（产品型号72V130Ah）温度。动力电池温度一致性检测目前，大多数汽车厂商对电池包的防水、防尘等级定义为IP67，动力电池整体与外界隔离的，通过密封圈、密封胶或其他方式，来保证动力电池内部结构无法与外界接触，可以有效的防止电芯与空气接触产生老化、锈蚀，同时保证内部不会被雨水、液体浸泡，产生断路、腐蚀等风险。在动力电池拆装检修后，需用专用设备对整体气密性进行检测，包括冷却管路、动力电池内部气密性两个方面。测量设备的充气接头连接防爆透气阀（电池包安全部件，内部排气和外部密封作用）进行充气至1000Pa，保压60s后测量气体泄露量。气密性测试合格后，还可进行浸水测试和防尘测试：（1）浸水测试在进行浸水测试前，需检查单体电芯的电压、温度和绝缘电阻，在电池系统各项参数正常后，将电池包完全浸入1m水深，持续30min后，测量电池系统各项参数是否改变，并打开电池包上盖检查外壳的进水情况。（2）防尘测试与浸水测试过程类似，在确保电池系统各项参数正常后，放入防尘箱内，按照测试箱容积，滑石粉用量为2kg/m3，使用次数不超过20次，持续8h，测试要求壳内无明显灰尘。动力电池气密性检测动力电池绝缘检测纯电动汽车电压和电流等级都比较高，动力电压一般都在300～700V（直流），根据GB18384-2020《电动汽车安全要求》及GB38032《电动客车安全要求》规定，绝缘电阻检测电压为DC100V～DC1000V。对于绝缘阻值在标准中提出：“在最大工作电压下，直流电路绝缘电阻应不小于100Ω/V，交流回路应不小于500Ω/V”。纯电动汽车所有高压部分的绝缘性能都由动力电池检测，整车控制系统没有高压绝缘检测功能。如果出现绝缘故障，首先需要用绝缘表检测动力电池绝缘性，如果动力电池绝缘阻值达不到规定值（500MΩ），需要进行动力电池维修。1．绝缘电阻测量方法：用绝缘表的正极表笔与动力电池的1号端子充分连接，负极表笔与动力电池外箱体充分连接，测得的绝缘阻值应大于500MΩ。再用同样方法测量2号端子，阻值同样需要大于500MΩ。用万用表（能精确到小数点后4位）分别测量动力电池母线正负电压，比较两个值的大小，选择电压值大的进行下一步操作（假如V+>V-）。用万用表测量动力电池母线正电压V1，然后按示意图的方式并联一个电阻R后测量得到电压V2，并通过如下公式计算。实例：计算结果如下：(266.4－133.5)÷133.5×150000÷330=452.5Ω/V<500Ω/V结果：电池包漏电动力电池包漏电检测不漏电漏电监测电池的充电状态是非常重要的。通过测量电池的电压、电流和温度等参数，可以估计电池的荷电状态，从而了解电池的剩余能量电池内阻测量电池的充放电效率反映了能量的损失情况。通过监测充电和放电过程中的电压和电流，可以评估电池的充放电效率和损耗情况电池模块之间的不均衡可能导致某些模块的过充或过放，从而影响整体性能和寿命。定期的电池平衡操作可以通过电池管理系统（BMS）进行，确保各个模块之间的状态一致充放电效率监测实时监测电池系统，如果出现异常情况，可以及时发出警报，以避免潜在的故障或安全风险检测前提SOH评估电池平衡电池的温度对其性能和寿命影响很大。温度过高可能导致电池老化加速，温度过低可能导致电池性能下降。监测电池模块和单体的温度有助于预防过热或过冷情况的发生SOC估计电池健康状态检测SOH评估衡量电池容量相对于初始容量的变化。这可以通过比较实际充放电容量与初始容量来实现。降低的SOH值可能表示电池容量下降，需要更频繁的充电以维持相同的续航里程电池内阻是电池性能的重要指标，它可以影响电池的放电能力和续航里程。通过测量电池的内阻，可以间接评估电池的状态故障诊断和预警温度监测为了测定电池的健康状态，必须知道实际的SOC，或者必须在相同的SOC下测量SOH。SOH定义主要分两种状态，一是蓄电池组的容量衰减过快，二是蓄电池组中个别蓄电池容量衰减过快03动力电池维修动力电池维修注意事项及故障分级在动力电池维修前需注意：不要使用任何金属，避免造成短路，也不要使用带磁的东西（比如银行卡，预付卡等），这些物件携带在身上做维修时可能会被损坏。放置一个“危险！高压区域，请远离！”的标识。为了引起其他工人的主意，在整车高压系统检修时提示“高压工作进行中，禁止触摸！”维修中常用的维修工具如表3-8所示。动力电池分三级故障，一级故障：动力电池在此状态下功能已经丧失，请求其他控制器立即（1s内）停止充电或放电，如果其他控制器在指定时间内未作出响应，BMS将在2s后主动停止充电或放电；二级故障：动力电池在此状态下功能已经丧失，请求其他控制器停止充电或放电（在一定延时时间内）；三级故障：动力电池性能下降，BMS降低最大允许充电或放电电流。动力电池常见故障如下表：0405070102030608整体系统测试安全隔离无论电池自身还是电池外电路的高压回路上存在绝缘故障，都会导致高压断开，在排查时要先断开动力电池与外部的连接，然后用摇表测量各部件的绝缘值。建议优先排查：高压盒、电机控制器、空调压缩机及PTC。绝缘测试和验证根据绝缘失效点的性质，修复或更换受损绝缘材料。修复可能包括清洁、填充和固定。更换可能需要精确的操作。使用专业的绝缘电阻测量仪器，检测并定位绝缘失效点。这需要精确的测量和分析，以确定问题的准确位置。材料选择与准备动力电池绝缘故障绝缘材料粘合与固定在修复过程中，确保绝缘材料能够牢固粘合，并正确固定在相应位置，以确保绝缘状态的可靠性。选择符合规范的高质量绝缘材料，如绝缘胶带、绝缘套等。确保所选材料在高电压和高温环境下具有稳定的性能。在维修完成后，进行绝缘电阻测试，确保绝缘状态得到恢复。测试结果应该与制造商的规范相符。绝缘材料修复或更换在维修之前，确保动力电池系统已完全断电，不会产生电流或电压输出。这包括断开电池连接器、断开高压电源等。故障影响与排查建议在维修过程结束后，进行整体的电池系统测试，确保维修没有引发其他问题，如电池均衡性、电池管理系统功能等。故障诊断与定位23415起动车辆时，中控显示屏提示动力电池故障，或动力电池高压断开故障检查电源线通断读取故障码检查熔丝正常后，再进一步检查动力电池低压供电。具体检测方法是：将车辆升起，断开动力电池低压控制插件，打开点火开关至ON档，随后用万用表负极接车身搭铁，正极分别测量动力电池低压控制插件B、H、L端子的供电电压，正常情况下应为12V检查动力电池低压供电检查前舱电器盒内的动力电池低压供电熔丝是否熔断如果以上测量无12V电源，则需要测量电源线是否有短路、断路现象。测量时，可以使用万用表的通断档，分别测量动力电池低压控制插件B、H、L端子到前机舱电器盒对应端子的通断情况。如果线束测量正常，则更换前机舱电器盒总成；如果线束有短路或断路现象，则更换低压电机线束故障现象首先使用北汽专用诊断仪读取故障码，再进行下一步检查动力电池断电故障检查供电熔丝将万用表调至电阻档，两支表笔分别与动力电池低压控制插件的P、R端子充分连接，测得阻值应为120Ω。如果阻值不正确，应联系动力电池厂家售后工程师进行维修。检测动力电池低压控制插件搭铁线检查低压电机与整车控制器的连接检测动力电池低压继电器搭铁线如果以上整车线束及整车控制器（VBU）的检查都正常，则将动力电池拆下，检查维修开关是否松动。如果未松动，需将维修开关从动力电池上拆下。动力电池相关检查与检测步骤检测动力电池低压控制插件的G端子与车身搭铁间是否导通。如不导通，应检查车身搭铁是否锈蚀或虚接，如确定线束断路则需要更换线束。检测动力电池低压控制插件的J端子与车身搭铁是否导通。如不导通，应检查车身搭铁是否锈蚀或虚接，如确定线束断路，则需要更换低压电机线束。如果线束正常，请联系动力电池厂家售后工程师。检测动力电池内部预充电电阻如果动力电池负极继电器未吸合，则检查动力电池低压控制插件F端子与整车控制器（VBU）的97号端子之间的通断。如果断路，需要更换低压电机线束；如果导通，则继续检查整车控制器（VBU）以及动力电池负极继电器。动力电池负极继电器的检测必须由动力电池厂家售后工程师进行，其他人员严禁私自拆解动力电池箱进行检查。检查动力电池维修开关动力电池的容量衰减是常见现象，随使用时间增加，电池可用容量逐渐减少，由电池内部化学反应和材料损耗引起，会导致续航里程降低。整车续航里程根据动力电池电芯温度、电池总容量、单体电芯压差来计算。动力电池电芯温度范围在5℃～55℃时不影响整车的续航里程。充电末端单体电压低于3.37V以下，动力电池总容量为80%时整车的续航里程将会降低，需对