什么是動力電池系統(tǒng)？

電動汽車中高壓系統(tǒng)的作用是保證整車系統(tǒng)的動力和電能的傳輸，隨時檢測整個高壓系統(tǒng)的絕緣故障、開路故障、接地故障和高壓故障。保障整車設(shè)備和人員安全是首要任務(wù)，也是電動汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。電動汽車的主要部件動力電池系統(tǒng)是高壓部件，其設(shè)計直接影響整車的安全性和可靠性。在動力電池系統(tǒng)中，故障可分為傳感器故障、執(zhí)行器故障和部件故障等。動力電池系統(tǒng)的故障診斷和處理是非常必要的。

電動汽車動力電池安裝位置動力電池系統(tǒng)故障根據(jù)故障發(fā)生的位置可分為三類，即單體電池故障、電池管理系統(tǒng)故障、線路或連接器故障。

1.單電池故障

有三種電池故障:

第一種故障電池性能正常，不需要更換。相應(yīng)的故障包括單體電池的低SOC和單體電池的高SOC。如果單體電池的SOC較低，在汽車行駛過程中，電池的電壓會首先達(dá)到放電截止電壓，這將降低電池組的實際容量，單體電池應(yīng)該重新充電。如果單體電池的SOC偏高，電池在充電結(jié)束時會先達(dá)到充電截止電壓，會影響充電容量，所以單體電池需要單獨充放電。第二種故障電池性能嚴(yán)重下降，應(yīng)立即更換。相應(yīng)的故障包括單體電池容量不足和單體電池內(nèi)阻大。在電池組中，最小電池容量也限制了整個電池組的容量，因此電池容量不足的故障會影響車輛的行駛里程。如果鋰離子電池內(nèi)阻過大，會嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能，如極化嚴(yán)重、活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)性能差等。第三類故障電池影響行車安全，對應(yīng)的故障包括單體電池內(nèi)部短路；單體電池外部短路；單體電池極性顛倒，在強(qiáng)烈振動下，鋰離子電池的活性物質(zhì)、接線柱、外連接線和焊點可能會斷裂或脫落，導(dǎo)致單體電池內(nèi)部短路或外部短路故障。通常單體電池前兩次失效可能有兩個原因:一是動力電池分組時單體電池的均勻性，單體電池的SOC、容量、內(nèi)阻存在差異；第二，在組申請過程中，由于申請環(huán)境的不同，單個單元格的均勻度差異增大，加劇了單個單元格的不一致性。

2.電池管理系統(tǒng)故障

電池管理系統(tǒng)對保證電池組的安全和使用壽命，最大限度地提高電池系統(tǒng)的效率起著重要的作用。電池管理系統(tǒng)通常對單體電壓、總電壓、總電流和溫度進(jìn)行實時監(jiān)測和采樣，并將實時參數(shù)反饋給車輛控制器。

電池管理系統(tǒng)除了監(jiān)控電池性能參數(shù)和實施電氣性能管理外，還具有基于熱管理的應(yīng)用環(huán)境管理，對電池進(jìn)行加熱和冷卻，保證電池良好的應(yīng)用環(huán)境溫度和溫度場一致性。

如果電池管理系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會失去對電池的監(jiān)控，無法估計電池的SOC，容易導(dǎo)致電池過充、過放、過載、過熱、不一致性的增加，影響電池的性能、使用壽命和行車安全。電池管理系統(tǒng)故障包括CAN通信故障、總電壓測量故障、單體電池電壓測量故障、溫度測量故障、電流測量故障、繼電器故障、加熱器故障和冷卻系統(tǒng)故障等。

3.線路或連接器故障

或者線路連接器的故障診斷對于確保行車安全和車輛可靠性同樣重要。例如，由于車輛的振動，電池之間的連接螺栓可能變得松動，電池之間的接觸電阻增加，電池之間出現(xiàn)虛連接故障，導(dǎo)致電池組內(nèi)部能量損失增加，導(dǎo)致車輛動力不足，行駛里程短。極端情況下還會引起高溫、電弧、電池電極和連接件熔化，甚至引發(fā)電池起火等極端電池安全事故。電動汽車在運行過程中，可能會出現(xiàn)單節(jié)電池之間的相對跳動，導(dǎo)致兩節(jié)電池之間的連接件斷裂。電池盒和電動車之間的電氣連接也是故障的高發(fā)部位。長時間振動后，電連接器容易出現(xiàn)誤連接、燒蝕和接觸不良。

動力電池系統(tǒng)常見故障及處理方法▼

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)

電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的故障主要分為電機(jī)故障和電機(jī)控制器故障。

驅(qū)動電機(jī)是轉(zhuǎn)換電能和機(jī)械能實現(xiàn)車輛驅(qū)動的關(guān)鍵部件，是典型的機(jī)電混合動力。電機(jī)故障涉及的因素很多，如電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和通風(fēng)散熱系統(tǒng)等。任何系統(tǒng)的故障或它們之間的不良協(xié)調(diào)將導(dǎo)致電機(jī)故障。因此，電機(jī)故障比其他設(shè)備故障更加復(fù)雜，電機(jī)故障診斷涉及的技術(shù)也更加廣泛。

驅(qū)動電機(jī)此外，電機(jī)的運行也與其負(fù)載和環(huán)境因素有關(guān)。電機(jī)在不同的狀態(tài)下運行，表現(xiàn)出不同的故障狀態(tài)，這進(jìn)一步增加了電機(jī)故障診斷的難度。

一般來說，電機(jī)故障可分為機(jī)械故障和電氣故障。

主要機(jī)械故障包括定子鐵芯損壞、轉(zhuǎn)子鐵芯損壞、軸承損壞和軸損壞。故障原因是振動、潤滑不足、轉(zhuǎn)速過高、靜載荷過大和過熱引起的磨損、壓痕、腐蝕、電蝕和開裂。

電氣故障主要是定子繞組故障和轉(zhuǎn)子繞組故障，故障原因包括接地、短路、開路、接觸不良和鼠籠條斷裂等。由于設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)和物理特性以及它們之間的電磁兼容性，電機(jī)控制器的故障也成為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)故障的主要原因。

電機(jī)的故障主要包括以下幾類:IGBT故障、輸入電源線和接地線故障、整流二極管短路、DC母線接地錯誤、DC側(cè)電容短路、晶閘管短路、溫度超限報警、相電流過流、過壓欠壓等高壓電氣系統(tǒng)故障。

電機(jī)控制器是驅(qū)動電機(jī)的“大腦”，接收來自整車VCU的控制信號，同時完成動力電池輸出DC電壓到交流電壓的逆變過程和能量回收交流電壓到DC電壓的整流過程。

電動車電機(jī)控制器常見故障及處理方法▼電機(jī)常見故障及處理方法▼