新能源動力電池維修技術項目介紹(二)
——北汽-中車行動力電池維修校企合作

◆文/北京 王新旗

王新旗(本刊編委會委員)

畢業于上海交通大學汽車檢測與維修專業，北京理工大學道路運輸工程工程碩士，中國汽車工程學會副高級工程師、交通部機動車檢測維修工程師，中國汽車維修行業協會受聘專家、北京市汽車產品三包爭議處理專家。汽車后市場從業24年，曾在ZF銷售服務(中國)有限公司 、迪迪艾(北京)咨詢有限公司等多家汽車行業相關企業管理崗位任職。自2015年開始轉型至新能源汽車技術培訓、維修領域，并著有《自動變速器智能養護》、《新能源汽車概論》等專業書籍。

(接上期)

三、動力電池維修技術解析

根據對動力電池維修市場的調查、新能源主機廠4S店的走訪并結合動力電池專修廠的研習成果，結合汽車職業學校的實際教學理念，我們首次整理并歸納出動力電池維修典型工作任務20條，如表1所示，作為我們對動力電池維修技術及培訓教學的核心及指導方針。

表1 動力電池維修技術典型工作任務

表1所示的20條動力電池典型工作任務基本涵蓋的動力電池維修的各個方面，并完全可以自成體系。根據該核心內容及指導方針，我們針對性的開發了配套課程體系及實訓設備，并付諸實踐。目前所有相關配套課程已基本完成，課程培訓體系以北汽用動力電池總成為例(圖11)。課程體系的搭建內容以典型工作任務的內容為培訓依據，突出實際動手能力、標準規范操作，理論與實踐相結合，最主要是體現企業需求。

圖11 動力電池維修課程體系搭建

四、動力電池維修技術典型工作任務舉例

由于內容知識相對基礎簡單，且職業學校新能源專業對這部分內容也都有涉及，因此本文不再對新能源的基礎理論內容，如高壓安全斷電，高壓安全防護，動力電池總成拆卸、動力電池總成開箱、合蓋等內容進行闡述。下面筆者以動力電池維修中最重要，也是最具代表性的兩個典型工作任務為例具體說明其所涉及到的相關理論知識及維修實踐內容。其中包括動力電池上位機的安裝應用和動力電池單體電芯均衡維護。

1. 動力電池上位機的安裝應用

動力電池的上位機是電池生產廠家的電池控制系統軟件，主要對動力電池的管理系統及相關控制部分進行故障診斷，特別是在對動力電池內部進行維護，修理，更換前，先進行相關總成，部件故障等進行判斷，然后再根據數據分析及判斷結果進一步對動力電池進行作業操作。

(1)上位機的安裝與正確連接方法

①上位機屬于專用計算機編程診斷系統(圖12)，不同廠家，不同動力電池系統應用的上位機診斷系統是不同的。

圖12 上位機的名稱

②上位機的組成，上位機應用于動力電池診斷，最早是動力電池系統開發工程師專用診斷工具，現在越來越多的應用于對動力電池總成診斷方面。上位機通常包括軟件程序及硬件部分，包括電腦、CAN卡(圖13、圖14)，通訊線等。

隨著城市化進程的加速，城市人口猛增,高樓大廈林立，帶來現代都市繁榮的同時,也產生了霧霾加劇、熱島效應、城市內澇等一系列環境問題,嚴重影響城市環境質量和居民健康．因此，減少工業排放、加強污染治理的同時大力發展綠化,提高綠化覆蓋率,改善城市環境質量,建設綠色生態城市,是城市建設和可持續發展的必然趨勢．

圖13 CAN 卡

圖14 北汽 EU5 PCAN

③上位機的安裝。安裝專門的上位機程序，需進行數據連接通訊，通過查詢維修手冊，確認動力電池的BMS管理系統的管腳定義進行準確連線，確認動力電池低壓控制端的管腳定義。首先需安裝CAN驅動。

④安裝上位機軟件，過程中要進行參數設置才能用應用(圖15)，按圖表中內容進行參數設置。

圖15 EU5上位機參數配置

主界面點擊【參數配置】【項目參數配置】，進入項目參數配置界面，開始配置項目參數。

在【項目參數配置】中的【數據選擇】界面，如圖16所示。

圖16 上位機后臺數據庫選擇

上位機是否能正常使用，必須能顯示數據選擇菜單，如果沒有出現此菜單，請選擇運營環境在進行安裝調試。

根據電路圖(圖17)連接動力電池總成，需特別注意這些信號；常電源，接地，CAN通訊及喚醒信號等線路必須進行連接，否則會造成上位機與動力電池通訊故障，不能進行系統診斷(圖18)。

圖17 EV160動力電池低壓控制管腳定義

圖18 EV160低壓控制端的連線

(2)上位機的功能應用

①上位機主操作界面說明

圖19 某款上位機主界面

根據主界面的顯示，具體數據分析如下：

a.總電壓、總電流。

b.SOC。

c.單體電芯電壓。

d.最重要的單體電芯參數：最高單體電芯電壓與位置；最低單體電芯電壓與位置；最高單體電芯溫度與位置；最低單體電芯溫度與位置；單體電芯電壓差。

②上位機故障診斷操作界面說明

圖20所示診斷界面主要涵蓋兩層信息，一是故障診斷信息，包括動力電池內部各分系統故障碼、電池單體故障等等。另一個是執行器驅動功能，說明如下。

圖20 上位機故障診斷界面

工作狀態指示：包括主正繼電器、主負繼電器、預充繼電器及加熱繼電器等。

主板繼電器驅動：包括驅動主正繼電器、驅動主負繼電器、驅動預充繼電器及加熱繼電器。

另外有些上位機還具備部分數據分析及統計功能，包括對電池單體電芯電壓進行分析并做成散點圖(圖21、圖22)，可更好的對動力電池的故障，尤其是電池單體、模組等進行故障判斷。

圖21 5#單體電壓瞬時過低

圖22 4#單體電壓瞬時過高

2.動力電池單體電芯均衡維護

(1)動力電池單體均衡原因及目的

想要了解對動力電池進行均衡的原因及目的，首先需明確什么是動力電池單體的一致性，是指一組動力電池單體的重要特征參數的趨同性。是一個相對概念，沒有最一致，只有更一致。同一個動力電池包內的多個串、并動力電池單體，每一個參數，最好全部處在一個較小的范圍內，即一致性好。

動力電池包內全部動力單池單體在全生命周期內全部特性參數的一致性，包含了容量衰減的不一致性，內阻增長的不一致，老化速率的不一致，整個動力電池包的壽命是關注一致性的最終著眼點。

動力電池包的非一致性是指同一規格型號的動力電池單體組成動力電池包后，其電壓、荷電量、容量、衰退率、內阻及壽命、電極的電氣特性、電氣連接，溫度特性、衰變速度、自放電率及其隨時間變化率的不一致性。

“削峰填谷”，使各個電池單體的電壓具有較好的一致性，從而提高車輛的續航里程和電池組的使用壽命，通常通過動力電池單體電芯均衡儀及電池模組充放電儀配合完成。通過均衡維護操作，使電池模組內的電池單體電芯消除其因為正常使用造成的非一致性或根據實際均衡過程的診斷確認，找到模組內的故障電芯并通過進行返廠(電池廠家)維修，達到動力電池總成出廠時的性能水平或從跟本上說就是盡可能發揮動力電池包的最大能力(包括最大功率、最大電流、最大可用容量)且需要這樣的能力維持盡量長的時間。