1.3动力电池故障检修.pptx

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1、,电动汽车动力电池故障检修,目录,二、动力电池系统技术参数,三、动力电池系统工作原理与应用,一、动力电池系统构造与功能介绍,四、动力电池系统故障处理,一、动力电池系统构造与功能介绍,1.动力电池构造,主要由：电池壳体、电池组、主控制盒、高压控制盒、电池低压管理系统、主继电器等组成。,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池组,由一个或多个单体电芯并联再串联成一个组合，称电池组；把每个电池组串联起来形成动力电池总成。,例：3P91S 则为：5个并联组成一个单体，再由91个单体串联成动力电池总成。,一、动力电池系统构造与功能介绍,主控盒,主控盒是一个连接外部通讯和内部通讯的平台，主要功能如下：,1.接

2、收电池管理系统反馈的实时温度和单体电压（并计算最大值和最小值） 2.接收高压盒反馈的总电压和电流情况 3.与整车控制器的通讯 4.与充电机或快充桩通讯 5.控制正、负主继电器 6.控制电池加热 7.唤醒应答 8.控制充/放电电流,外形图,一、动力电池系统构造与功能介绍,高压盒,高压盒是“监控”动力电池的总电压和充、放电流及绝缘性能，主要功能如下：,1.监控动力电池的总电压 2.监控动力电池的总电流 3.检测高压系统绝缘性能 4.监控高压连接情况 5.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池低压管理系统,电池低压管理系统是“监控”动力电池的单体电压、电池组的温度，

3、主要功能如下：,1.监控每个单体电压反馈给主控盒 2.监控每个电池组的温度反馈给主控盒 3.检测高压系统绝缘性能 4.电量（SOC）值监测 5.将以上项目监控到的数据反馈给主控盒,电池管理系统（BMS),BMS的作用：它不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延长使用寿命，作为电池和整车控制器以及驾驶者沟通的桥梁，通过控制接触器控制动力电池组的充放电，并向VCU上报动力电池系统的基本参数及故障信息。,BMS具备的功能：通过电压、电流及温度检测等功能实现对动力电池系统的过压、欠压、过流、过高温和过低温保护，继电器控制、SOC估算、充放电管理、加热或保温、均衡控制、故障报警及处理、

4、与其他控制器通信功能等功能；此外电池管理系统还具有高压回路绝缘检测功能，以及为动力电池系统加热功能。,一、动力电池系统构造与功能介绍,电池管理系统,BMS的组成： 按性质可分为硬件和软件，按功能分为数据采集单元和控制单元； BMS的硬件：主板、从板及高压盒，还包括采集电压线、电流、温度等数据的电子器件； BMS的软件：监测电池的电压、电流、SOC值、绝缘电阻值、温度值，通过与VCU、充电机的通讯，来控制动力电池系统的充放电。,一、动力电池系统构造与功能介绍,动力电池箱,技术要求：电池箱体螺接在车身地板下方，其防护等级为IP67，螺栓拧紧力矩为80100Nm。整车维护时需观察电池箱体螺栓是否有松

5、动，电池箱体是否有破损严重变形，密封法兰是否完整，确保动力电池可以正常工作。,二、动力电池系统技术参数,电池元素分类,三元锂电池（镍、钴、锰）,元素分类,磷酸铁锂电池,钴酸锂电池,锰酸锂电池,二、动力电池系统技术参数,动力电池性能参数,额定电压/串联数=单体电压,3P91S 表示3个电芯并联 成1个独立单体电池，再由91个独立单体电池串联成动力电池总成,二、动力电池系统技术参数,工作原理：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

6、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讯，对动力电池系统进行充放电等综合管理。,三、动力电池系统工作原理与应用,高压系统工作原理,三、动力电池系统工作原理与应用,低压系统工作原理,三、动力电池系统工作原理与应用,快充接口CC2,充电电流与温度,采用车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表,采用非车载充电机充电，充电温度与充电电流要求见下表,三、动力电池系统工作原理与应用,充电加热与保温,充电加热（仅适用于有加热功能的动力电池）,慢充时低于0的温度点，启动加热模式：闭合加热片，待所有电芯温

7、度点高于5，停止加热，启动充电程序，过程中出现电芯温度差高于20，则间歇停止加热，待加热片温度差低于15，则重启加热片。 加热过程中，正常情况下充电桩电流显示为4A6A。 充电过程中充电桩电流显示为12A13A。 如果单体压差大于300mV,则停止充电，报充电故障。 快充时低于等于5的温度点，启动加热模式：电芯温度数据与慢充相同；如果充电过程中最低温度低于等于5度，则停止充电模式，也不重新启动加热模式。,三、动力电池系统工作原理与应用,1. 充电保温只发生在车载充电完成后； 2. 充电完成后，电池温度 5时进入保温模式，若电池温度 5 ，电池进入静置状态； 3. 保温策略以保温2小时为唯一截止

8、条件； 4. 保温过程中：电池温度 上升至8 时，电池进入静置状态； 保温过程中，如果电池温差超过20 ，电池进入静置状态直至温差低于10 再次启动加热。 备注：仅适用于有加热功能的动力电池,充电加热与保温,保温策略,三、动力电池系统工作原理与应用,1.动力电池内部条件 储电能量 10% （SOC) 电池温度在-2045 单体电芯温度差25 实际单体最低电压不小于额定单体电压0.4V 单体电压差 300mv 绝缘性能 20M 动力电池内部低压供电、通讯正常 电动电池监测系统工作正常（电压、电流、温度、绝缘） 备注：动力电池报一级故障时无法放电,放电状态具备条件,三、动力电池系统工作原理与应用,

9、2.动力电池外部条件 BMS常电供电正常（12V正、负极） ON信号正常 VCU唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线） 高压线束连接正常 高压线束及电气设备绝缘性能 20M 充电连接确认信号线或充电唤醒信号无短路（VCU到充电机或充电连接线束）,放电状态具备条件,备注：动力电池报一级故障时无法放电,三、动力电池系统工作原理与应用,1.车载充电机（慢充） BMS常电供电正常（12V正、负极） ON信号正常 充电唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线） 高压线束连接正常 高压线束及电气设备绝缘性能 20M 动力电池温度高于0 动力电池内部无故障,充电状态具备条件,三、动力电池系统

10、工作原理与应用,2.非车载充电机（快充） BMS常电供电正常（12V正、负极） ON信号正常 充电唤醒信号正常 CAN线通讯正常（新能源CAN线） 高压线束连接正常 高压线束及电气设备绝缘性能 20M 动力电池温度高于5 动力电池软件版本与充电桩软件版本匹配 动力电池与充电桩通讯不超时 动力电池内部无故障,充电状态具备条件,三、动力电池系统工作原理与应用, 动力电池上报该故障一段 时间后会造成整车出现安全 事故如起火、爆炸、触电等， 动力电池在正常工作下不会 上报该故障，BMS一旦上报 该故障表明动力电池处于严 重滥用状态。,动力电池上报该故障会 造成整车进入跛行、暂时 停止能量回馈、停止充电

11、， 动力电池正常工作下不会 上报该故障，BMS一旦上 报该故障表明动力电池某 些硬件出现故障或动力电 池处于非正常工作的条件 下；,一级故障（非常严重）,二级故障（严重） 三级故障（轻微）,动力电池上报该故障对整 车无影响或不同程度的造成 整车进入限功率行驶状态， 动力电池正常工作状态可能 上报该故障， BMS一旦上报 该故障表明动力电池处于极 限环境温度下或单体电池一 致性出现一定劣化等,根据故障对整车的影响划分为三个等级,备注：其他控制器响应动力电池二级故障的延时时间建议少于60s，否则会引发动力电池上报一级故障。,四、动力电池系统故障处理,11,四、动力电池系统故障处理,一级故障,备注：

12、不同批次车辆，相同的故障名称不同故障编码，以诊断仪显示的代码和解释为准。,1.故障级别分类,12,二级故障,四、动力电池系统故障处理,备注：相同的故障名称，根据故障程度级别不同，以不同故障代码区分,13,三级故障,四、动力电池系统故障处理,备注：相同的故障名称，根据故障程度级别不同，以不同故障代码区分,13,故障级别区分,四、动力电池系统故障处理,备注：读数据流根据实际数值，进一步确定故障级别。例：电池温度45 三级故障、50 二级故障、55 一级故障（各品牌电池数据有差异详见维修资料）,故障显示,E150EV电池故障在仪表上的显示：关于动力电池的故障，仪表上只显示动力电池故障、动力电池绝缘故

13、障及动力电池系统断开三种故障信息。,27：动力电池系统断开 28：动力电池故障 29：动力电池绝缘故障,四、动力电池系统故障处理,仪表盘故障指示灯解读,四、动力电池系统故障处理,5.2 动力电池故障报警灯点亮故障的诊断与排除,（1）故障现象 仪表中间红色的故障灯点亮，同时车辆无法行驶。,仪表显示动力蓄电池故障灯,（2）故障分析 发生动力电池故障时， 可通过常见故障警告灯代表的含义来初步分析判断故障点。,（3）故障排除 根据故障灯含义，得知上述故障属于动力蓄电池内部故障，通过诊断仪进入动力蓄电池系统，读取故障码，根据故障码按照维修手册和电路图进行故障排除。 动力蓄电池一般有以下故障： 动力蓄电池

14、外部防护出现渗水，绝缘电阻降低； 内部电芯电压偏差过大； 内部总正、总负接触器、预充电继电器和预充电电阻损坏； 内部高压连接端子接触不良，接触电阻大，内部温度升高；,电动汽车无法上电故障的诊断与排除,电动汽车的上电过程是个自我诊断的过程，VCU诊断车辆无影响行车安全的故障后，满足上电条件，点亮ready灯，完成上电过程。 1）车钥匙置于OFF档位，低压辅助蓄电池12V常电对各个控制器维持供电； 2）车钥匙置于ON档，低压辅助蓄电池12V电压的15号线对整车控制器VCU、电机控制器MCU，动力蓄电池控制器BMS，DC/DC变换器、空调控制器等供电，各个控制器唤醒、初始化、自检，没有故障分别上报V

15、CU；,3）VCU闭合动力蓄电池负极接触器，动力蓄电池管理系统（BMS）对高压回路绝缘监测，对各个电芯电压、最高电压、最低电压、温度进行监测并计算，对动力蓄电池SOC值计算，符合上电条件后闭合预充继电器； 4）动力蓄电池通过预充继电器和预充电阻对车辆负载端的电容充电，BMS检测到预充电压达到95%以上的动力蓄电池总电压时，闭合总正接触器； 5）总正接触器闭合约10ms后，断开预充继电器； 6）此时VCU通过原车CAN线点亮仪表上ready灯，完成上电过程。,5.3.1 低压电池故障的诊断与排除 低压辅助蓄电池一般是由铅酸蓄电池或锂离子电池构成，其本身的电量大约在4060Ah。 （1）故障现象

16、低压辅助蓄电池的故障主要是低压辅助蓄电池电压偏低（甚至电压是0V）的故障，故障症状有以下几种： 1）电动汽车起动时无法点亮READY灯，无法正常起动； 2）电动汽车行驶途中仪表显示低压辅助蓄电池故障灯点亮，继续驾驶汽车仪表灯慢慢变暗，最终行驶途中汽车失去动力。,（2）故障分析 低压辅助蓄电池电路主要是由低压辅助蓄电池、DC/DC变换器和充电电路组成。,低压辅助蓄电池电路,1）电动汽车低压辅助蓄电池一般采用动力电池，不是起动电池，若低压辅助蓄电池具有良好的充放电功能就可判断其性能是良好的。 2）判断DC/DC 变换器性能好坏比较方便， 在起动电动汽车时， 维修人员测量一下低压辅助蓄电池两端的直流

17、电压，正常值在13.814.5V之间。 （3）故障排除 通过检测电压辅助蓄电池的性能，用充放电测试或用蓄电池性能测试表测试，比较容易判电压蓄电池是否存在故障，如果性能不良，那么更换该电压蓄电池就能排除故障。 充电电路故障中，通过测量低压辅助电源电压的办法来找出故障。,5.3.2 控制电路故障的诊断与排除 控制系统中分四类故障：低压辅助电压没有对整车供电；动力蓄电池BMS自检没有满足上电要求；高压互锁故障；预充电路故障。 为了使用的安全，电动汽车在充电过程是无法上电的，在使用车辆时务必清楚。 （1）故障现象 打开车钥匙置于ON档，仪表没有显示READY灯，无法驱动车辆。,（2）控制电路检测 1）

18、低压辅助电压没有对整车供电,低压辅助电压没有对整车供电原理图,2）动力电池BMS自检没有满足上电要求 动力蓄电池是电动汽车的核心部件，内部有管理系统BMS，BMS监控高压回路绝缘性能，对各个电芯电压、最高电压、最低电压、温度进行监测并计算，对动力蓄电池SOC值计算，在上电时对总正总负接触器进行触点黏连检测。,3）高压互锁故障 在互锁电路故障时，电动汽车无法点亮READY灯，无法上电。,北汽新能源EV200 高压互锁图,维修高压互锁电路时，需要检查每一个高压电缆的接通是否安装到位，如果高压电缆安装均无异常再依互锁电路导线的走向进行互锁电路的测量诊断。,互锁电路连接图,互锁电路连接图,电动汽车续航

19、里程短故障诊断与排除,电动汽车续航里程短，影响因素有很多，如： 滚动阻力系数； 空气阻力系数； 机械效率； 整车质量； 整车辅助系统的能量消耗； 动力电池性能。,与电动汽车续驶里程最直接相关的是动力电池， 其容量越大续驶里程越长。 1.动力电池的不一致性 动力蓄电池的不一致性是指规格型号相同的单体电池在电压、内阻、容量等参数上存在的差别。 （1）动力电池不一致性的原因。 （2）动力电池不一致性的影响。 1） 内阻不一致的影响； 2）电压不一致的影响； 3）容量不一致的影响。,（3）动力电池不一致性的改进措施 1）电池制造厂提高工艺水平，保证电芯出厂质量，尤其是初始电压的一致性 ； 2）在动力电

20、池成组时，务必保证电池组中采用同一类型、同一规格、同一型号的电池 ； 3）在电池组使用过程中检测单体电芯参数，尤其是动态和静态情况下（电动汽车停驶或行驶过程中）电压分布情况 ； 4）对测量中容量偏低的电池进行单独维护性充电，使其性能恢复。 5）间隔一定时间对电池组进行小电流维护性充电，促进电池组自身的均衡和性能恢复； 6）避免电池过充电，尽量防止电池深放电。 7）保证电池组良好的使用环境，尽量保证恒温，减小振动，避免水、尘土等污染电池极柱； 8）研制开发实用的电池组能量管理和均衡系统，对电池组的充放电进行智能管理。,2.电池单体的失效模式 动力电池系统失效模式可以分为三种层级，即电芯失效模式、

21、电池管理系统失效模式、Pack系统集成失效模式。 电芯的失效模式分为安全性失效模式和非安全性失效模式。 （1）电芯安全性失效 1）电芯内部正负极短路； 2）电池单体漏液； 3）电池负极析锂； 4）电池单体胀气鼓胀。,（2）电芯的非安全性失效 1）容量一致性差； 2）自放电过大； 3）低温放电容量减少； 4）电池单体容量衰减。,5.4.2 故障诊断与排除 1.故障现象 电动汽车无故障灯报警，能点亮READY灯和上路行驶，但续航里程明显比以前少，感觉电量下降很快。 2.电池组数据的读取与分析 根据该故障现象要考虑是动力蓄电池电芯电压不均衡，电芯电压差较大，虽然没有显示故障灯报警，但已经明显影响充放

22、电电量，明显减少续航里程。 采用北汽专用解码仪VDI读取动力蓄电池故障码和电芯电压值，找出存在问题的电芯。,3.电池组性能测试 1）因为涉及高压电路，操作人员必须符合电工上岗操作规定，修理人员必须考取低压电工上岗证，持证上岗。 2）考虑电芯电压值偏差较大，根据维修要求需要拆检动力蓄电池。,4.电池组维护或更换 动力蓄电池的保养作业是为了保证其性能的可靠性而进行的工作，通常分为日常的常规保养和周期性的强制保养。 （1）动力电池的常规保养作业项目（不需要拆卸动力电池，也无需开盖检查） 1）检查动力电池外观。 2）目测密封条及进排气孔，进行电池箱体的密封检查。 3）目测动力电池高低压插接件是否变形、

23、松脱、过热、损坏的情况 。 4）定期对动力电池满充、满放一次，之后使用专用检测仪对动力单体电池一致性进行测试。 5）检查 BMS 、绝缘电阻、接插件与紧固件情况 。 6）固定螺栓力矩检测。,（2）动力电池系统周期性强制保养项目 （需要拆卸动力电池，也需开盖检查）,动力电池系统周期性强制保养项目,（3）更换电芯：拆卸固定动力电池上盖固定螺丝，打开上盖，注意密封件不要损坏。 （4）检查安装是否正确：检查其他电芯和部件安装是否正常，检查无误后安装固定上盖，上盖与动力电池的底座必须保证密封，按照维修手册要求打密封胶水。 检查动力电池总成外观是否有损坏、磕碰等异常情况，外观无损伤，更换单体电芯的任务结束。动力电池可以装车上电。,5.故障排除 解决电芯电压值偏差较大导致的动力蓄电池储电量下降导致的续驶里程短的故障，只能通过对电芯电压的测试，对存在电压值偏差较大的电芯进行更换的办法予以解决。 目前电芯管理技术的进步，BMS利用充电时间能够对存在电压值偏差较大的电芯进行及时平衡，无需拆卸动力蓄电池，既保证车辆续驶里程保持较好的状态，也保护电芯的电压、容量、内阻不产生较大的偏差，避免电芯过早损坏。,