新能源汽車動力電池系統故障診斷分析

摘 要：現如今，新能源汽車已經成為汽車行業發展的一大主流趨勢，同時，也有效解決了我國日益枯竭的能源問題。動力電池系統作為新能源汽車的核心與基礎，其安全性與可靠性日益成為行業關注的焦點。然而，隨著新能源汽車市場規模的不斷壯大，新能源汽車關鍵的組成部分—動力電池系統的問題也逐漸顯露出來。基于此，本文就新能源汽車動力電池系統故障診斷的基本方法以及有效策略展開詳細且深入的探討，以期為提高新能源汽車動力電池系統的可靠性與安全性做出貢獻，為推動新能源汽車行業的長遠發展貢獻綿薄之力。

關鍵詞：新能源汽車 動力電池系統 故障診斷

0 引言

隨著全球能源結構的轉型升級以及大眾環保意識的不斷增強，新能源汽車在汽車行業所占的份額逐步提升。作為新能源汽車的核心組件以及關鍵基礎，動力電池系統的地位不可動搖，其性能與汽車的續航里程、安全性以及經濟性息息相關。然而，隨著電池循環次數的增加，其內部可能會發生諸如容量衰減、內阻增大、熱失控等一系列故障，從而直接影響整個動力電池的使用壽命，更嚴重的情況，還可能會引發一系列安全事故。由此看來，通過對新能源汽車動力電池系統故障準確、及時的診斷與分析，有利于有效保障電池的健康狀態，而且對提升車輛運行的安全性也發揮著積極作用。

1 新能源汽車動力電池系統概述

隨著新能源汽車的迅速發展，動力電池系統的作用逐漸凸顯。通常情況下，動力電池系統的功能主要包括兩方面，其一，實時監控電池的各項性能參數，通過有效性能管理來全面且具體的了解電池的實際運行情況，以便及時發現異常并在第一時間內處理。其二，根據實際應用環境有效控制電池溫度，尤其避免電池溫度出現過高或者過低的情況，影響電池整體性能，甚至引發安全事故。這一科學有效的調節機制有助于新能源汽車靈活適應多種復雜多變的環境，同時，有效延長電池的使用壽命，這對提升電池乃至汽車使用的整體效率以及安全系數均發揮著積極作用。然而，一旦新能源汽車動力電池系統出現故障，那么不僅無法保證電池持續且穩定的性能輸出，而且還可能對防護以及預警機制產生直接影響，從而給電池帶來不可估量的損失。更嚴重的情況是，新能源汽車可能在駕駛過程中出現故障，這樣就會直接威脅駕駛人員的生命與財產安全。基于此，本文對新能源汽車動力電池系統故障展開了具體且深入的研究，以期及時消除故障，為車輛的持續健康運行提供堅實的保障。

2 新能源汽車動力電池系統故障診斷的基本方法

新能源汽車作為未來交通工具的重要發展方向，其核心要素之一—動力電池系統的穩定性和安全性顯得尤為關鍵。一般而言，動力電池系統故障可分為內部故障以及外部故障兩種情況。這兩種情況最根本的區別在于外部故障通常是由系統外部因素而引起的問題，比如環境溫度的影響、動力電池系統異常等，而內部故障的關鍵引發因素來源于電池本身，比如電池本身結構不良、電池內部電線短路等問題，如若以上故障得不到有效且及時的處理，那么可能會直接影響車輛的正常運行。為了有效診斷系統故障，首要任務就是科學分析采集到的相關數據，提取出鮮明的特征信息，根據這些信息，依托相關的理論知識來準確判斷故障類型以及故障位置，以便為后期的故障解決提供客觀具體的數據支撐。一般來說，故障診斷方法主要為三種，每種方法的工作原理與實施條件有所差異。第一種，以知識為基礎進行診斷。這意味著相關人員必須具備扎實的故障理論以及實操能力，對維修人員的邏輯分析能力以及實操經驗要求較高。維修人員通常需要根據邏輯推理以及邏輯評估判斷并分析具體故障。以故障樹分析法為例，專業人員主要依托專業的知識與豐富的經驗來綜合評估故障起源；第二種，基于模型的診斷。該方法側重于通過精確測量采集系統的運行數據，然后，借助數學模型對比分析實際輸出與預期輸出的差異，從而準確定位故障位置。最常見的方法有殘差生成和評價法，指的是通過監測系統輸出值的異常或變化來預測故障；第三種，基于數據信息的診斷。這種方法具體指的是借助先進的科學技術手段來提取并分析、處理數據，比如數據挖掘、機器學習等，這樣，就可實現對動力電池系統故障全面監控以及快速隔離的目的。最常見的方法有信息結合法、機器學習法等。通過前沿科學技術的加持，有助于有效提升故障檢出的精確度，提高整體故障處理的自動化水平。

3 新能源汽車動力電池系統存在的安全風險

動力電池系統作為新能源汽車的“心臟”，為汽車運行提供能量與支撐。動力電池系統由電池單體、電氣機械裝置以及電池管理控制器等核心組件共同組成。電池單體作為整個系統的“基石”，由正極、負極、電解質等關鍵部件而組成。其質量好壞，直接影響著整個電池系統的可靠性與有效性，正是因為如此，對其品質才提出了更高要求。電池模塊作為整個電池系統當中的一個小型模塊，實為若干電池單體通過技術手段串聯或并聯后的組合體。這一科學的設計一方面是為了提高電池組的能量密度以及輸出效率，另一方面，則是為了一旦發生故障時可快速的定位與替換。要知道，電池生產制造工藝極其復雜，有時候，很可能會因為微小的偏差而影響單體電池的整體性能，有時候還會因為溫度失衡、電壓不一致等導致電池局部升溫或者出現內短路等危險情況。除此之外，由于車輛在行駛過程中可能會面臨一系列復雜多變環境因素的影響，加之駕駛人員的駕駛習慣存在一定差異性，有時候可能會導致一系列問題，比如高壓連接器進水、電池箱體破損、外部碰撞等，這些問題均有可能直接或者間接地影響電池內部結構，也可能制約其性能的穩定發揮。綜合以上所述，不論是動力電池自身的不足還是諸多外部因素的影響，均可能影響新能源汽車動力電池系統整體的穩定性、安全性，也與車輛整體行駛安全息息相關。

4 新能源汽車動力電池系統故障診斷的有效策略

4.1 溫度異常故障診斷與處理

隨著新能源汽車行業的飛速發展，動力電池系統的溫度控制日漸成為業界關注的焦點。溫度異常，一方面會直接影響動力電池系統的性能與壽命，另一方面，還可能危及駕駛員與乘客的生命安全。因而，針對溫度異常故障應給予充分的重視。以某知名新能源汽車品牌—xx為例，如若汽車行駛過程中遇到電池管理系統發出警報并且汽車儀表盤顯示電池溫度超出正常值類似的現象時，這就需要專業人員及時對其進行故障分析，包括準確定位故障位置并制定針對性的解決對策。故障診斷的首要步驟要求專業人員全面搜集并仔細分析系統數據，包括溫度、電壓、電流等關鍵指標，以便為準確定位故障提供重要的數據支撐。接下來，專業人員需要對汽車的散熱系統進行仔細檢查，判斷依據為風扇是否正常工作，散熱片是否出現堵塞等。之后，專業人員需要著手對電池各模組間的溫度差異進行對比分析，根據結果定位引發故障的具體原因。除此之外，專業人員還需進一步檢查并全面評估電池的整體狀態，具體涉及電池的老化程度、充放電循環次數等，這些將為判斷電池是否需要更新或者修復提供具體且詳盡的參考依據。綜合以上數據與診斷結果，相關人員大多時候可初步判斷出導致溫度異常故障的主要原因，這為之后專業人員采取針對性且科學有效的維修措施奠定了堅實的基礎。在故障處理階段，相關人員首要任務就是對電池進行降溫處理，增強電池系統的散熱功能，控制運行時的熱生成。最常見的處理方法為應用風冷、液冷以及相變材料等，同時，還可通過限制充放電電流、調整充放電曲線等方法來有效防止電池工作時的熱發生。就安全干預而言，如若檢測到溫度異常，那么動力電池系統應立即中斷充放電過程，如果需要，汽車應立即啟動緊急冷卻系統，如此，便能大幅度降低安全風險，保障車內人員的生命安全。

4.2 絕緣故障診斷與處理

絕緣故障是新能源汽車電池系統最常見的故障之一，可能引發電能泄漏、短路乃至火災或爆炸等嚴重后果。舉一個很形象的案例，假設某知名品牌xx的新能源汽車在行駛過程中突然出現動力中斷類似的問題，與此同時，汽車的儀表盤提示絕緣故障警告。此時，檢修人員應盡快采取綜合故障診斷方法。第一步，他們需要用專業的絕緣電阻測試儀測量動力電池系統的絕緣電阻值，以判斷電氣元件之間是否存在電流泄漏或者短路等情況。第二步，檢修人員采用目視檢查法，憑借豐富的從業經驗發現那些不易被專業儀器檢測出的實體破損或者磨損情況。通常來說，造成絕緣故障的原因有很多，包括電池包密封性能不足，進水導致絕緣下降；電池模組之間的連接件松動或腐蝕等。在后續診斷過程中，為了精準找到并確定故障原因，檢修人員應再次運用專業的絕緣電阻測試儀，通過對比實測絕緣電阻值與標準閾值來判斷動力電池系統的絕緣性能是否存在問題。一旦電阻值低于安全閾值，那么表明絕緣性能降低，系統可能存在故障。之后，專業人員可采用脈沖響應法、頻率響應法等高級診斷技術，進一步定位故障點和故障性質。除此之外，檢修人員還需要仔細檢查電池包的外觀，看其是否存在損傷以及水漬等情況。隨后，檢修人員需要進一步檢查電池包的內部線束，重點查看其磨損以及裸露程度。在完全確定故障原因之后，檢修人員需要立即修復線束并通過加強對線束的防護來有效解決絕緣故障問題。從駕駛人員的角度出發，為了從根本上預防絕緣故障現象的出現，他們應提起對定期檢查和測試絕緣電阻的重視程度，同時，他們還應有意識的監控并控制環境濕度、溫度等潛在的影響因素，多措并舉，全方位、立體化的確保新能源汽車的運行正常與安全。

4.3 電壓異常故障診斷及處理

電壓異常故障可分為電池欠壓故障、采集線保險絲故障、采集線端子故障等不同的情況，每種情況均可能直接影響電池的使用壽命與性能。首先，電池欠壓故障。如果新能源汽車的動力電池系統發生電池欠壓故障，這可能導致車輛電壓出現問題，從而直接影響車輛的正常駕駛。為了提高診斷結果的準確性，檢修人員可利用萬用表測試電池電壓并將測試數據詳細記錄下來，隨后，對比正常監控電壓值，如果二者之間數值的差異性明顯，那么就可以證明電池確實存在問題，這時候，最有效的處理方法為及時更換新電池。其次，采集線保險絲故障。此類故障發生之后，檢修人員第一步要做的就是及時測量保險絲的電阻值，以此為依據，對比正常的電阻值，如果高出正常的電阻值，那么需及時更換保險絲，這樣就能妥善解決故障問題。最后，采集線端子故障。針對此類故障，檢修人員第一步應檢查采集線同端口，旨在判斷端口是否存在連接異常等情況，如果異常不存在，接下來，檢修人員再對采集線的固定螺栓進行進一步檢查，重點檢查其是否存在松動等類似的現象。以上步驟的最終目的就是能精準定位故障產生的原因，以便為制定針對性的解決對策提供關鍵支撐，從而保障動力電池系統的正常運行。除了上面提到的檢測方法之后，檢修人員還可以采用輕輕搖動的方式來判斷具體部件是否存在松動的情況，如若發現異常，那么便可及時進行加固處理。如果發現部分采集線已經損壞，那么最有效的方法為及時更換，同時，檢查線端子的接觸是否良好。通過以上一系列措施，旨在有效解決電壓異常故障，以此來保證動力電池系統的正常運行。當然，定期的電池維護和診斷也是防止電壓異常至關重要的一環，以確保電池系統在整個使用壽命期間保持最佳使用狀態。

5 新能源汽車動力電池系統故障診斷未來的發展方向

首先，關于動力電池故障識別與診斷，隨著我國信息技術的快速發展，以大數據技術、機器學習技術為代表的前沿技術成為推動眾多領域創新發展的核心動力，尤其對于新能源汽車動力電池故障識別與診斷方面表現出獨特的優勢與巨大的潛力。傳統的故障診斷方法主要依賴于專家經驗以及物理模型，不僅效率不高，而且還難以滿足復雜多變的市場需求。基于數據驅動的故障診斷技術，主要依托先進的大數據技術來尋找故障的潛在跡象和規律，從而顯著提高判斷的準確性與效率。當前，部分企業已經成功應用了智慧專家系統，依托先進的技術以及大數據算法來高效率分析汽車行駛過程中出現的故障碼，以此為基礎，快速生成維修建議，提高故障解決的有效性與實效性。其次，關于動力電池系統故障預測，數據表明，科學預測有助于有效預防可能出現的重大事故，從而推動新能源汽車行業向更高層次發展。部分學者反映，當前針對這一問題的研究難點在于怎樣通過組建電池故障預測機制、實施多級報警。目前，應用最廣泛的為數據驅動方法，具體來說，指的是通過大量搜集新能源汽車在實際行駛過程中的數據，依托時間序列模型以及融合模型，明確數據特征和故障之間的關聯性。未來，伴隨著更多創新技術的加入，相信新能源汽車動力電池系統故障診斷領域將會迎來突破性的發展。

6 結語

綜上所述，從現實情況出發，我國的新能源汽車還在不斷發展、不斷完善的重要階段，尤其是動力電池系統依舊存在各式各樣的問題亟待解決。通過本文對新能源汽車動力電池系統故障診斷的基本方法、有效策略等相關內容的詳細介紹，以期為確保動力電池系統整體穩定性、安全性貢獻力量，從而最大程度地降低新能源汽車行駛安全隱患，助推新能源汽車售后市場實現良性發展。

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