電動汽車驅動系統與電池常見故障診斷

陸天龍

摘 要：近年來，我國新能源汽車的發展勢頭良好，受到廣泛關注，但其銷售量仍遠低于油罐車。客戶對純電動里程的焦慮一直是阻礙這些汽車發展的主要因素，而汽車公司在改善旅程方面一直精力充沛。例如，特斯拉的超級充電樁與替代動力裝置是解決里程焦慮的有效措施。但無論是增壓還是替代電廠，都需要一個發展的過程，以及相關基礎設施的廣泛使用。對于汽車制造商來說，最低和最重要的成本是在有限的空間內提高電池放置的效率并增加里程。

關鍵詞：新能源汽車 驅動系統 電池常見故障 診斷對策

Diagnosis of Common Fault of Electric Vehicle Drive System and Battery

Lu Tianlong

Abstract：In recent years， the development momentum of new energy vehicles in China has been good and has received widespread attention， but its sales volume is still far lower than that of tank trucks. Customer anxiety about pure electric range has been a major factor hindering the development of these vehicles， and car companies have been energetic in improving the journey. For example， Tesla's Supercharger and alternative power units are effective measures to address range anxiety. But whether it is a booster or alternative power plant， a process of development is required， as well as the widespread use of the relevant infrastructure. For automakers， the lowest and most important cost is to improve the efficiency of battery placement and increase range in a limited space.

Key words：new energy vehicles; drive systems; Common battery failures; Diagnostic countermeasures

1 引言

如果新能源汽車使用鋰電池作為服役的主發動機，如果使用許多鋰電池來構建整個電池裝置，以滿足電動車的運行條件。盡管如此，正式服役期間的鋰電池，在發生故障的情況下，大多都是鋰電池。當鋰電池的功能不同時，小型鋰電池的充電量不足或放電，使電池壽命逐漸縮短，造成明顯故障。同時，使用新能源的汽車，在電池上帶電，以至于點火線圈保持高溫，高壓發電的隔離情況長期惡化，造成電路的漏電和短路，如果問題沒有完全解決，甚至可能對使用新能源的汽車的駕駛產生相當大的影響。

2 新能源的汽車電池的發展概況

在中國，鋰電池行業與新汽車的新能源生產密切相關。2014年以來，國內新車的蓬勃發展帶動了動力型鋰電池產能的爆發式增長，2018年高達56.89GWh%，在全球超過60%。但在2019年，由于國內新車的負增長，電動鋰電池的增速明顯放緩，全年增速為62.2GWh，較上年僅增長9.3%。從電動機電池的安裝結構來看，目前的電動機電池是鋰、磷酸鐵、錳、鋰三合一。2021年上半年，三合一鋰電池裝機量為4.27GWh，占64.5%；磷酸鐵鋰電池裝機量為1.7GWh，占25.68%；鋰錳電池裝機量為0.07GWh，占1.06%；其他類型電池裝機量為0.58GWh，占8.76%。據廠家介紹，我國新能源汽車鋰電池廠家主要集中在廣東，黑龍江、北京、天津、河北、河南、江蘇、福建等省市也有分布。統計數據顯示，鋰電池生產廠家的數量在逐年減少，一些產能落后的企業逐漸被市場淘汰。

3 新能源汽車電池管理系統的常見故障

3.1 放電的損失

電池容量的變化直接影響到電池的壽命。電池容量的損失分為電池容量的可逆變化和電池容量的不可逆損失，主要是由于電池在定位和充電過程中的自發反應，影響了電池容量。蓄電池的充電狀態是指蓄電池的剩余電量與名義總電量的比率，比率越低，蓄電池的放電深度就越高，越容易影響蓄電池的使用壽命。此外，電池充電翻倍會影響電池容量，電池容量過高，電池的功率轉換率增加，反應速度加快，導致電池溫度升高，容易發生短路、起火，對電池造成不可逆的損害，降低其使用壽命。

3.2 電解質界膜

在電池運行過程中，電池的負極表面會產生電解質液的孔膜層，從而導致電池失去平衡，電池內的電能失去平衡，經過幾次充放電循環后，電池容量下降，并且由于界面膜的形成，電池的內部容量減少，影響了電池的壽命。此外，在充電過程中，電解液與電極發生反應，消耗部分電解液，影響電池的效率和轉換能力，從而影響電池的使用壽命。由電解質和電極反應產生的氣體增加了電池的內部壓力并對電池系統的安全構成威脅。

3.3 異常電壓故障

在出現異常電壓故障時，應重點關注以下幾點。第一，電池的原因是壓力不足的情況。診斷方法也需要數以萬計的表格來測量電池電壓，并將其與監測電壓進行比較。如果有很大的差異，就可以確定電池的原因，并考慮更換電池。第二，收集終端的原因。一旦采集線的固定螺栓松動，或者采集線和端口連接不緊密，就會嚴重影響單電壓采集的準確性。采光線，在確認接觸失敗后，要更換或固化，以確定正確的接觸狀況。第三，接力線上的保險絲失效。對提貨線上的保險絲進行物理測量可以提供準確的保險絲電阻值，一旦超過閾值，就可以得出結論，保險絲已經失效，必須及時更換，以確保新汽車的正常運行。第四，來自董事會的失敗。為了從電路板上識別故障，應進行電壓的物理測量，將電路板的電壓與實際電壓進行比較，如果有不一致的地方，而其他讀數和電路板的電壓都正常，就可以斷定電路板出現了故障，應及時更換電路板，并認真研究故障數據。

3.4 蓄電池的低電壓線束問題

低電壓線束是獲得單體電池的電壓和溫度信息的重要工具。它主要與單體電池相連，并由表梁、電池齒輪和銅質配電裝置串聯。它利用制表光束收集單體電池的電壓和溫度變化信息，然后通過光束傳輸給控制器，由控制器監測和調節電壓和溫度。導致低壓束故障的原因是多方面的，在大多數情況下，是由于制表束短路或斷路，其次是制表束和單體電池之間的接觸不足，這不僅影響到壓力的可變性及其正常使用，也影響到制表電池的使用壽命和生產力。因此，維修人員在維修低壓梁時應首先觀察故障情況。如果是卡口梁短路或斷裂，可以直接更換卡口梁，如果是卡口梁，應檢查卡口梁是否斷開，并采取適當措施調整低壓梁與電池的連接。

3.5 電池的不正確使用

如果說電池設計是電池使用的內部原因，那么電池的濫用就是電池壽命減少的外部原因。電池問題是影響使用新能源的汽車運行的主要因素，而不正確的使用模式是導致電池故障的主要原因。電池放電和過度充電會對電池容量產生不可恢復的影響，并導致電池壽命直接縮短。此外，許多用戶沒有適當維護，甚至沒有辦法維護新能源電池。電池維護可以有效地維修和排除電池故障，及時維護可以延長電池的壽命。電池放電過程是能量轉換和電池材料消耗的內部過程。在這個階段，電池管理系統不能實時檢測電池的性能狀態，預測和監測電池的充電狀態、剩余壽命和性能狀態，早期檢測電池故障，早期制定策略和維護任務，更不用說對電池進行有針對性的維護。

4 分析新能源的汽車的電池管理系統設計有關的難點

在新能源汽車的動力系統中，設置了多個電池組，形成了一個強大有力的電池系統，還需要另一個電池管理系統來保證這個系統的高效、協調運行。該系統通過測試每個電池組的電壓和電流，確保整個系統的穩定和有效運行，由于幾個電池組在一起工作時可能會造成彼此的損壞，所以電池管理系統的主要功能是監測每個電池組的工作狀態，對工作強度進行合理分配，并在電池系統出現故障時盡早提醒司機，以防止司機對配電系統不了解，發生嚴重事故。另一方面，在電池的充電和放電過程中，必須對電池管理系統進行實時監控，以避免因電池過度充電而出現故障。這些功能要求給目前的電池管理系統的設計帶來了許多問題，這在一定程度上影響了使用新能源的汽車的發展。

4.1 新能源的電池管理系統設計不完善

由于新能源汽車仍處于發展的早期階段，其設計的許多方面帶來了問題，需要設計者仔細考慮。電池管理系統設計的主要問題是，設計概念和實際需求之間存在許多差異。一般來說，這項研究需要由專業人員進行，他們不僅需要對汽車使用有很好的了解，還需要對動力管理系統的效率有很好的了解，但很多公司缺乏合格的人員。

4.2 對使用新能源的汽車的電池管理系統的設計重視不夠

新能源的汽車的電池管理系統是維持電池系統穩定和確保所有使用新能源的汽車正常運作的重要基礎設施。然而，由于許多新能源企業的管理者和生產者大多來自于傳統的汽車生產管理，他們受傳統汽車生產流程的影響較大，往往沒有意識到電池管理系統的重要性，從而忽視了使用新能源的汽車電池管理系統的設計。

4.3 對新能源的汽車的電池管理系統的設計效果缺乏評價

上述兩個問題都發生在新的汽車電池管理系統設計的早期，其對新系統設計的影響是在宏觀層面上的，而許多問題在系統設計的后期階段仍然存在。例如，對系統產出影響最大的是缺乏對新電池管理系統設計效果的評價和評估，這導致在整個新汽車電池管理系統的設計階段缺乏反饋，無法在設計階段改進數據收集。

5 電動汽車驅動系統與電池常見故障診斷技術要點

5.1 執行故障排除技術

①確定故障的原因。在電驅動電機系統發生故障的情況下，為了確保后續維修技術的適用性和有效性，工作人員應首先確定發生故障的位置，并根據電機的運行狀況、故障的外部特征，在第一時間確定故障的類別和原因。②選擇適當的故障排除工具。在故障排除過程中，故障排除工具選擇的科學性會對故障排除的準確性產生重大影響。為了快速鎖定故障位置，工作人員應在鎖定故障的大致位置和系統故障類型后選擇適當的診斷工具。

5.2 控制器部分的維修技術研究

電力電池的控制器部分與配電銅管有類似的效果。控制器主要負責檢測和監測電池組的電壓故障和制表集群。在電壓發生重大變化的情況下，控制器可以通過調整電池組兩端的電壓來恢復正常的欠壓狀態。如果出現標簽束問題，控制器可以及時發出報警信號，提醒維修人員注意問題，防止維修人員花太多時間尋找問題的原因。因此，控制器對動力電池的正常工作是很重要的。維護人員應該對控制器進行維修和保養操作，徹底檢查其運行情況，定期清理控制器表面的灰塵和污垢，清洗時要保證水的凈化，保證水中的雜質不影響控制器的正常使用。此外，維護人員應減少與控制器接觸點的接觸，避免與控制器的接觸問題。

5.3 電路系統

汽車電路系統更加復雜，特別是那些帶有新能源電池的汽車，是新能源電池的核心。新能源汽車的電路相當于人體的血液，其次是新能源汽車的所有部件，假設電路被涂上古董，汽車的其他部件受到嚴重影響，甚至可能使新能源汽車整體癱瘓，如果系統過載，可能導致電路自燃，從而危及使用者的生命安全。使用新能源的汽車的電氣系統是分散的、結構化的、難以診斷的。在檢測和診斷使用新能源的汽車的電路時，有必要使用電子診斷技術，仔細觀察使用新能源的汽車的整個工作系統的運行情況，直到發現問題并及時解決。此外，管理和維修人員對新車的能源電路進行分類和調整，以避免因電路混亂和串聯問題導致的安全事故，同時減少汽車維修時的操作壓力。

5.4 電機電池測試

發動機電池是純電動汽車的重要組成部分之一，發動機電池本身的高質量對汽車的整體性能有很大影響。鑒于發動機電池的多樣性，使用電子診斷技術的領導需要將響應電池的接口連接起來，并收集相關數據用于維修設備的診斷分析。

5.5 傳感器組件的技術維護研究

傳感器和控制器相互加強。它們將結果傳送給控制器，控制器根據對結果的分析對其進行調節和監督，以確保電池始終正常工作。維修人員在維修探測器時，應重點檢查探測器與其他部件的接觸是否滿意，然后檢查探測器內部是否存在內部切割或拉動問題，再檢查探測器的接觸和傳輸路徑，以消除接觸和電壓問題，最后維修和更換探測器內部，確保其功能正常。維修人員還應該對探測器進行簡單的定期測試，以確保它們不會被測試不足。

5.6 注重新能源汽車電池管理系統的設計方向

為了解決新的汽車電池管理系統的設計與實際需求之間的差距，生產新能源的公司必須在宏觀層面上迅速調整設計方向，并制定現實的戰略。通常情況下，這些策略是由管理層通過篩選和審核制定的，所以設計師需要與高級管理層進行廣泛的溝通，以便在調整設計方向時了解對方的概念和設計需求。為了確保設計方向符合市場需求，市場研究部門的專家必須與專家合作，這部分人員必須對新的和有用的汽車設計有足夠的了解，以協助管理層進行這種重新定位。

5.7 提高管理人員的知名度和設計師的專業技能

在21世紀的新時代，人才是最有價值的資產，一個公司只有擁有足夠的優質人才才能發展。因此，生產新能源的公司必須充分利用他們的人才，新能源的電池管理系統必須設計得很好，這個新行業必須讓具有先進思想的人參與進來，并鼓勵他們工作，在選擇項目管理人員時，必須招募大膽的先驅者，并重視使用新能源的汽車項目。對于設計人員的選擇，要根據公司的具體情況，引進有實力的設計人員，培養自己的優質設計人員。

5.8 完善新能源汽車電池管理系統的設計評估體系

如上所述，在新能源汽車電池管理系統設計的高級階段，公司完善其評估系統是非常重要的。例如，設計者在設計階段選擇了一個不穩定的電壓控制裝置，但覺得它在其他地方有重要作用，或者沒有意識到它帶來的風險。然后可以測試控制裝置，確定其來源和原因。一般來說，設計良好的評估系統可以對設計階段出現的所有問題進行檢查，從而進一步改進設計，確定其方向和最佳結果。

5.9 制定科學有效的維護和修理方案

新的發動機維護和修理操作的復雜性需要大量的時間和努力，以逐步檢測新的發動機故障，以及故障維修能力，隨著科學技術的發展。保養和維修人員需要熟悉各種專業設備的使用，使用準確的設備對新發動機進行保養和維修，及時發現故障和危險，確保新機動車的安全和可靠運行。建立科學有效的保養和故障維修方案，確保保養和故障維修人員的責任心，優化新發動機的保養和維修過程，減少新發動機的運行故障，提供安全和可靠的發動機運行。加強了對使用新能源的汽車發動機的試點研究，并投入更多資源進行使用新能源的汽車發動機的試點研究，以確保汽車發動機故障的維護和修理符合實際需要。

5.10 激發維護和故障修復工作隊伍的活力

隨著社會的發展和科技的創新，使用新能源的汽車將努力確保使用新能源的汽車所驅動的電力機械的維護和修理滿足實際需要。通過與時俱進，激發養護維修人員的活力，增強養護維修人員的創新意識，提高養護維修人員的技術水平。保養維修人員可以創新方法，利用先進的保養維修技術提高工作效率，利用科技創新開發新的保養維修設備，促進新能源電機保養維修技術的不斷發展。

6 結語

總之，在今天的新市場經濟中，新能源的汽車的效率在一定程度上受到了故障頻率的影響，利用電子診斷技術快速處理故障是現階段行業可持續發展的核心。

江蘇省職業教育教學改革研究課題《產教融合背景下校企協同共建學習空間與支持體系的實踐研究——以新能源汽車技術專業》? 項目編號：ZYB584。

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