到2019年底,我國新能源汽車保有量為381萬輛,與2018年底相比,增加120萬輛,增長46.05%[1]。伴隨新能源汽車故障頻發(fā),針對新能源汽車的常見故障,國內(nèi)的許多技術和維修人員開展了相關方面的研究活動。徐曉東分析了新能源汽車慢充充電故障[2];閆云敬研究了新能源電動汽車在電機驅(qū)動系統(tǒng)的故障[3];方波,周歡,景志敏討論了新能源汽車空調(diào)原理及常見故障[4]。本文從診斷方法的角度,通過分析故障指示燈在動力電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時不同組合的顯示,研究產(chǎn)生的原因,運用汽車上的自診斷系統(tǒng),確定故障范圍,對故障進行維修。
1新能源汽車在動力電池系統(tǒng)故障指示燈概述
動力電池系統(tǒng)由動力電池模組、電池管理系統(tǒng)、輔助元器件和動力電池箱體等構成[5]。動力電池模組是由若干電池芯通過并聯(lián)和串聯(lián)方式所構成的組合體;電池管理系統(tǒng)(BMS)分成數(shù)據(jù)采集單元和運算控制單元[6];輔助元件主要由電池低壓管理系統(tǒng)、預充繼電器、電阻、電流傳感器、熔斷器等;動力電池箱是穩(wěn)固電池系統(tǒng)的組件,由上蓋和下托盤組成,起承載和保護作用。故障指示燈是指當車輛出現(xiàn)故障時,汽車自診斷系統(tǒng)檢測后通過通信系統(tǒng)向車輛儀表系統(tǒng)顯示的不同狀態(tài)的儀表燈[7]。新能源汽車動力電池系統(tǒng)相關的故障指示燈如表1所示。動力電池系統(tǒng)主要包含以下故障指示燈:(1)動力電池故障指示燈;(2)高壓斷開指示燈;(3)系統(tǒng)故障指示燈;(4)SOC低指示燈;(5)絕緣報警指示燈;(6)電池溫度過高報警;(7)CAN故障燈;(8)高壓互鎖報警燈。當系統(tǒng)產(chǎn)生故障后,通常故障燈組合點亮:例如:當動力電池故障指示燈、電池溫度過高指示燈、SOC低指示燈同時點亮,說明是動力電池系統(tǒng)故障;當高壓斷開指示燈、絕緣報警指示燈都點亮時,則存在汽車高壓系統(tǒng)發(fā)生故障,并非是動力電池系統(tǒng)的故障。
2故障指示燈不同組合的顯示故障診斷與維修
2.1故障指示燈顯示組合一
故障現(xiàn)象:高壓斷開指示燈常亮、動力電池故障指示燈閃亮、SOC低指示燈閃亮、系統(tǒng)故障指示燈常亮,系統(tǒng)不能上高壓電。診斷與維修思路:當出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象時,主要分析動力電池組電量值、動力電池單體電壓值和動力電池單體數(shù)據(jù)收集值。觀察車輛組合儀表顯示,使用診斷儀檢查動力電池組單體電壓值,接著讀取車輛故障碼,最后分析故障原因,確定故障范圍,進行維修。如果測得的每個動力電池單體電壓值非常接近且比較低,這說明動力電池組電量偏低,首先充電;如果動力電池組的絕大多數(shù)的單體電壓接近,僅其中一節(jié)或者幾節(jié)單體電壓非常的低,說明是動力電池單體電壓過低故障。分析動力電池單體電壓偏低的主要原因:一方面有可能是動力電池單體性能衰減造成的,另一方面也有可能是動力電池單體電壓采集錯誤。當汽車充電結束后,如果所有或者絕大部分的動力電池單體電壓值是0V,這說明是動力電池單體電壓采集故障。
2.2故障指示燈顯示組合二
故障現(xiàn)象:動力電池故障指示燈、高壓斷開指示燈、系統(tǒng)故障指示燈同時點亮,而且車輛行駛中斷高壓、無法上高壓。原因分析:單體電壓過高三級;總電壓過高三級;放電瞬間電流過高二級與三級;正負總的電極接線柱、預充電的接觸器粘合連接;高低壓互鎖故障;動力電池電流傳感器故障。診斷與維修思路:采用診斷儀讀取汽車的故障碼,分析故障原因,明確故障具體范圍,排除故障。
2.3故障指示燈顯示組合三
故障現(xiàn)象:動力電池故障指示燈和系統(tǒng)故障指示燈同時點亮,可以上高壓電,車輛可正常行駛。原因分析:動力電池單體電壓過高1級和2級;動力電池單體壓差過大;動力電池組溫度偏低1級;動力電池組溫差過大;動力電池系統(tǒng)通訊失敗等。診斷與維修思路:觀察車輛組合儀表分析動力電池相關參數(shù)判斷或用采用診斷儀讀取汽車的故障碼,分析具體故障原因,明確故障具體范圍,排除故障。
2.4故障指示燈顯示組合四
故障現(xiàn)象:動力電池故障指示燈、絕緣報警指示燈、系統(tǒng)故障指示燈,高壓斷開指示燈常亮,且系統(tǒng)高壓不來電。診斷與維修思路:這類故障,可能是高壓系統(tǒng)絕緣電阻值過低,絕緣不良的故障。具體的檢查步驟如下:(1)檢查電力電子單元(PEU)、動力電池組、車載充電機、電動壓縮機、驅(qū)動電機、電液轉(zhuǎn)向泵電機、制動空壓機、PTC加熱器等高壓元件和高壓線束的絕緣性。高壓輸入、輸出極柱與零部件殼體和高壓輸入、輸出極柱與車體的冷態(tài)電阻應≥220MΩ且熱態(tài)電阻≥2MΩ,在此范圍正常。檢查極柱與高壓線束屏蔽層,電阻應≥100MΩ,在此范圍正常。(2)絕緣電阻檢測方法:測試電壓≥500V(DC)或者是動力系統(tǒng)標稱電壓的1.5倍,兩者選取較高的電壓為測試電壓。在測量高壓線束絕緣電阻之前,必須徹底斷開高壓線束兩端與高壓部件的連接,否則檢測結果有誤。高壓部件導電部位和外殼或車體應加載充足穩(wěn)定的電壓,確保測量的準確性。當對絕緣阻值不滿足標準時,對相關部件進行更換和維修。
3結語
新能源汽車行駛的過程中,動力系統(tǒng)出現(xiàn)故障是很常見的問題,解決這類故障問題有效和便捷的途徑,首先可以分析故障指示燈顯示狀態(tài),迅速確定故障的范圍,再運用專業(yè)檢測驗證故障發(fā)生,進而采取措施及時處理,避免故障再次發(fā)生,提高汽車行駛的可靠性和安全性。
參考文獻
[1]2019年全國機動車和駕駛?cè)私y(tǒng)計分析[J].道路交通管理,2020(02):7-8.
[2]徐曉東.新能源汽車慢充充電故障及維修技術研究[J].汽車零部件,2020(02):85-87.
[3]閆云敬.新能源電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的故障分析[J].內(nèi)燃機與配件,2020(02):127-129.
[4]方波,周歡,景志敏.新能源汽車空調(diào)原理及常見故障分析[J].內(nèi)燃機與配件2020(03):155-156.
[5]歐陽劍.電動汽車用鋰離子動力電池SOC估算和SOF評估的研究[D].廣州:華南理工大學,2016.
[6]胡澤軍.電池管理系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測試[D].重慶:重慶理工大學,2019.
[7]張雅潔.輕型車車載診斷二階段(OBDⅡ)的中國適應性研究[D].長春:吉林大學,2019.
《故障指示燈在新能源汽車的應用》來源:《汽車實用技術》,作者:何壽柏 蔣小健 朱小燕 鄒亞強 談旭敏
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