新能源汽車電氣系統中動力電池組異常分析及排除

1典型故障現象分類

新能源汽車動力電池組異常主要表現為4類可觀測特征。1）電壓異常作為首要預警信號，具體表現為單體電池電壓在靜止狀態下突發跳變，相鄰電芯間壓差超過0.3V閾值，或者總電壓與標稱值偏差超出 ±5% 范圍。此類現象常伴隨續航里程驟減，儀表盤上電池符號閃爍。2）溫度異常通過電池管理系統BMS的溫度監測模塊得以呈現。其典型特征為電池包內部溫差持續大于 8^°C ，紅外熱成像顯示局部區域出現高溫聚集點，冷卻系統頻繁觸發高溫報警。3）絕緣故障具有隱蔽性危險。當絕緣阻值低于500Ω/V 時，車載絕緣監測儀會發出蜂鳴報警；若漏電電流超過 100mA ，可能引發繼電器保護性斷開。4）通信異常直接反映在診斷接口數據缺失上，表現為控制器局域網CAN總線通信中斷導致荷電狀態SOC顯示凍結，或者BMS完全離線致使整車無法上電。

2 故障檢測流程

檢測作業需嚴格落實3級防護，操作人員穿戴耐壓3000V絕緣手套、防電弧面罩及阻燃工裝，車輛停放于絕緣地墊。斷電按規程操作：關點火開關等 5min ，拔維修開關，鎖蓄電池負極，萬用表確認母線電壓低于36V。

工具選用遵循模塊化。兆歐表選500V量程測絕緣，電池均衡儀注意極性、控電流，BMS診斷儀經OBD接口讀故障碼并對比數據，紅外熱像儀檢測前設好環境補償。檢測先靜后動，電壓檢測用自動量程萬用表。

絕緣測試采用分段隔離法，依次斷開高壓配電盒各支路，當某支路斷開后阻值回升，即可判定該支路為故障點。拆解模組需使用預置扭矩扳手，按對角線順序松脫固定螺栓，拆解后立即用絕緣蓋板封閉暴露電極。

3常見故障排除方案

3.1 電壓失衡處理 分級干預策略

1）硬件連接。使用JBCBAT-01調試終端連接電池管理系統BMS，通過CAN總線接口（PIN6-14）接入，波特率設為 500kb/s 。

2）目標壓差。壓差0.1V（最大允許偏差 ±0.02V ）。

3）均衡電流閾值。閾值0.5A（磷酸鐵鋰電池）/1.2A（三元鋰電池）。

4）過程監控。在PC端打開上位機軟件（如Dewe-softX3），實時監測各單體電壓與均衡電流曲線。當電流值連續 30min 波動 lt;±0.05A 且壓差 ?0.08V 時，判定均衡完成。

5）容量篩選。使用ArbinBT-5HC測試儀進行0.5C恒流放電，記錄容量衰減率。若容量 lt;80% （三元鋰）或 lt;75% （磷酸鐵鋰），啟動更換流程。使用熱風槍（Leister熱風溫度 80±5°C ）軟化失效電芯膠體，持續加熱時間 ?3min ；使用真空吸盤（FIPAVAS20，真空度 -0.6bar ）垂直取出電芯，防止極片撕裂。

6）匹配驗證。新電芯需完成三次充放電循環1 0.2C?1C?0.5C. ）容量羊 lt;2% 日內陽羊 lt;0.5mΩ 方可裝機。

3.2熱管理系統故障排除 物理檢測流程

1）真空注液。使用Robinair15350設備抽真空至 -0.08MPa ，保壓 10min 后分3次注入冷卻液（巴斯夫G48）。初次注人至管路容積的 40% ；二次注入至 80% 啟動水泵循環 5min ；最終補液至標準液位線 ±2mm 。

2）氣密性測試。加壓至 0.3MPa ，保壓 15min 。壓降 ?0.01MPa 為合格。

3）電阻測量。斷開高壓線束（橙色 35mm² 端子），使用HIOKIRM3545微歐計測量兩極間電阻：

若阻值 gt;5Ω （ 25% 基準值），判定加熱片老化；若阻值 lt;3Ω ，檢查線路短路或絕緣破損。

4）導熱處理。更換加熱片時，使用信越G751硅脂（導熱系數 5.2W/m?K） ，涂抹厚度 0.2mm ，覆蓋面積 395% 。

3.3 絕緣修復作業 分層排查技術

1）分段搖表法。采用MeggerMIT525絕緣測試儀，以2500VDC分段施壓（每段 ?5m ）。正常標準為泄漏電流 lt;0.5mA（25^°C）/lt;2mA（85^°C） 。若電流 gt;2mA 使用紅外熱像儀（FLIRT540）定位擊穿點，截斷后壓接DTM系列防水接頭。

2）鏟除原膠。使用 3M08947 鏟刀清除失效膠體，殘留高度 ?0.5mm 。

3）注膠工藝。采用Sika265聚氨酯膠（耐溫 -40～ 150^°C ），使用氣動注膠槍（GracoXTR）以 3mm/s 速度均勻施膠，厚度公差 ±0.3mm 。

4）固化驗證。在 25°C 環境下靜置 48h ，使用UV檢漏燈（SpectrolineDC-3500）檢查無氣泡后，進行IP67測試（水深 1m×30min ，壓差 10kPa ）。

5）關鍵工具清單。MeggerMIT525、FLIRT540、Robinair15350、HIOKIRM3545、GracoXTR、Sika265膠。

6）安全規范。高壓操作時穿戴CATIII1000V絕緣手套及護目鏡；熱風槍作業區域配置 CO₂ 滅火器，安全距離 ?1.5m 。

4實操案例庫

4.1 比亞迪e5電壓跳變案例

檢測發現電芯模組間銅排表面生成藍綠色氧化層 Cu₂（OH）₃Cl ，氧化面積占比達 85% ，導致接觸電阻升至 3.8mΩ （標準值 ?0.5mΩ ）。使用FLUKE87V萬用表微歐擋測量電阻值，發現電阻隨溫度升高呈指數增長，驗證了氧化層對導電性能的影響。采用T40內六角扳手按對角線順序松脫螺栓，避免應力集中。分3階段打磨（320目 -800 目 2000 目砂紙），拋光后表面粗糙度 ?0.8μm ；使用 99.9% 無水乙醇配合無塵布雙向擦拭， 80% 恒溫風槍清除殘留顆粒；涂覆LOCTITEECI8060導電膏，使用激光測厚儀控制涂層厚度誤差 ±0.02mm ；分3次扭矩緊固螺栓（ 5N?m Γ8N?m-10N?m） ，HIOKIBT3562測得接觸電阻穩定至 0.28～0.32mΩ ，模組壓差降至 0.04V 。

4.2 絕緣報警案例

采用分段加壓法斷開高壓配電盒PCS支路后，絕緣阻值從 200Ω/V 回升至 1500Ω/V ，鎖定故障位于電機控制器接插件23。拆解發現冷卻液滲漏至接插件密封槽，滲漏量達 15mL ，污染信號端子。使用KRUDKUTTER絕緣清洗劑配合尼龍刷旋轉清洗，分3個循環確保腔體清潔度；更換VITON材質O型圈 Φ12×2.4mm ，預涂硅基潤滑脂并外覆三道密封膠；注入含熒光劑測試液，以 0.5bar/min 速率增壓至3bar，保壓 30min 壓降 ?0.05bar 完成上述操作后，需進行IP67合規性測試：將總成浸入 1m 深水箱，在通電400V直流狀態下監測 2h 要求絕緣阻值 gt;2000Ω/V （FLUKE1587FC）；漏電流 lt;5mA ，殼體無氣泡溢出。

5安全操作規范

5.1 高壓互鎖驗證流程

上電前執行3步檢測： ① 目視檢查所有高壓插接件鎖扣完全閉合； ② 使用專用檢測線束測量互鎖回路阻值 lt;2Ω ； ③ 觸發任意插接件分離時，BMS應在 500ms 內切斷主繼電器。檢測不合格車輛禁止通電測試。

5.2 應急斷電裝置操作演練

配備專用絕緣桿執行雙斷操作： ① 優先斷開儀表臺左側MSD手動開關； ② 后備廂緊急切斷開關需垂直拔出保持3s； ③ 使用非接觸式驗電器確認母線電壓 lt;36V 。每月進行全流程演練并記錄響應時間。

5.3廢棄電解液處置規范

泄漏處理執行4步法： ① 穿戴A級防護服鋪設吸液棉； ② 收集廢液轉入HDPE防滲漏容器； ③ 污染區域用碳酸氫鈉溶液中和處理； ④ 移交危廢處理機構時附MSDS文件。存儲區設置防泄漏托盤和酸性氣體報警裝置。

6 結束語

本文詳細闡述了新能源汽車動力電池組的典型故障現象、檢測流程、排除方案、實操案例以及安全操作規范。這些內容為新能源汽車維修技術人員提供了全面且系統的技術指導，有助于提高動力電池組故障診斷與修復的效率和準確性，保障新能源汽車的安全可靠運行。在新能源汽車產業快速發展的背景下，持續優化和完善動力電池組故障處理技術具有重要的現實意義，未來還需結合行業發展動態與技術創新，進一步深入研究相關領域。

參考文獻

[1]李懷珍，王傳軍.電動汽車電機及控制器性能測試系統[J]電機與控制應用，2016，43（3）：79-82.

[2]智恒陽，文彥東，趙慧超，等.電動汽車用驅動電機系統標準要求及應對措施[J].汽車技術，2017（4）：6-10.

[3]黃濟文，王淑紅，許連丙，等.基于最小二乘法的永磁同步電機最大轉矩電流比控制[J].微特電機，2021，49（7）：32-37.

（編輯林子衿）