新能源汽车电池核心技术故障诊断与排除策略探析

张磊

摘 要：新能源汽车的发展，对传统燃油车行业产生了巨大冲击，而核心技术问题成为制约其未来发展和市场拓展的关键。本文从电池、电机及控制器三个方面介绍充电系统中常见故障进行分析。文章针对锂离子动力电池出现短路现象以及故障诊断与维修方法展开研究讨论并提出相关建议措施;最后通过测试验证实验表明新能源汽车充电器件具有良好稳定性能且安全性高，能够满足用户对电动汽车安全、舒适和环保等的需求。

关键词：新能源汽车 电池核心 技术故障

1 引言

新能源汽车是未来发展的趋势，在人们生活中越来越重要，而锂电池作为目前使用最广、技术最成熟的新型动力电源产品也是影响新能源汽车未来发展的关键技术，但是我国对其核心部件进行研究和开发较晚。由于技术不成熟导致充电时电池内部结构变化严重容易出现短路现象等问题也一直困扰着我国政府及企业相关人员，同时在实际应用中缺乏相应配套设备，从而造成了电池寿命短、使用效率低的情况。

2 新能源汽车电池核心技术的分析

2.1 新能源汽车电池核心技术性能指标

电池的充电性能是新能源汽车目前面临的主要问题之一，在国际上，有很多学者对不同类型电动车辆进行了研究。例如：美国人E.Liefi等人就指出电池核心技术故障诊断与维修策略中所占比例最高；丰田、本田和路虎等厂商都已建立起相应的检测系统并取得良好效果；德国研制出性能优异且安全可靠地充放电管理系统，有效解决了在充电过程中会出现各种问题（如电压过低或过高）以及电池容量不足。

新能源汽车电池的核心技术性能参数主要包括：电压稳定、功率密度高和能量储存量大。电源系统，充电电路，蓄电接口，充放电装置等组成了电动车辆动力总成电池系统；在整个电动行驶过程中需要检测到锂离子含量是否正常以及对锂离子进行有效处理才能确保其高效可靠地工作；同时还需考虑电池的使用寿命是否能达到要求、如果出现故障也能够及时找到原因并解决[1]。

2.2 新能源汽车电池核心技术的主要方式

在新能源汽车电池的核心技术中，主要采用了气密性、安全性和耐久性等性能指标来判断电池是否可靠。例如：锂离子动力电源是由日本索尼公司研发成功后推出的一款新型电动汽车电控系统；锂聚合物电池具有高能量密度、低噪声以及循环寿命长等等特点，可以续航里程达4年之久。目前我国新能源车源质量较好，但蓄电量不足问题一直存在着，充电时间短和使用频繁等缺点困扰着新能源车辆产业发展。

目前，解决新能源汽车电池的核心技术主要方式有：传统电池组、混合动力和超级电容器，纯电动与燃料电控。在實际使用时可以将两种或多种能量转换器组合在一起，以提高其功率密度及效率；也可通过控制充电速度来调节新能源汽车电源特性参数和功率输出匹配度等方面发挥作用，从而使新能源汽车的性能更加优化。混合动力电池是一种新型技术，是一种应用较为广泛的电池组之一。

2.3 新能源汽车电池核心技术故障诊断与排除策略测试

（1）新能源汽车电池核心技术故障诊断与排除策略测试，主要是对锂离子动力模块的失效、异响以及电池组短路等进行分析。通过检测和分析发现问题所在。（2）充电模式选择不当导致出现充电器火花头凹陷或损坏现象；在使用过程中由于操作不规范造成过充或者漏放电；电动座椅存在过度发热情况等等都会引起电池核心部位磨损严重，从而引发锂离子动力模块故障，如果长时间处于超负荷运转状态就很容易发生电池短路的状况。

电池组的电压和电流不稳定，可能会导致锂离子动力装置出现短路故障，所以要对充电电路进行检查。电池模块存在漏电现象。由于电动汽车使用的是低铅酸蓄电池技术而非镍氢型镉化合物的应用还没有普及。目前我国新能源汽车发展迅速也给检测系统带来了巨大压力以及挑战，因此需要加强锂离子动力装置和充电器件关键部件测试工作。

2.4 新能源汽车电池核心技术及故障诊断与排除优化

新能源汽车电池的核心技术是指电池组、充放电系统及控制电路等。在实际应用中，我们可以通过检测和分析来判断其中是否存在问题，从而找出解决办法。锂离子动力电源模块：由于目前锂离子动力充电装置还无法提供足够能量使得其使用寿命短且功率较低；因此为了提高续航里程以及降低成本的需要下调电池组供电模块以保证充放电系统正常运行等要求下可在新能源汽车电池中加入锂储能功能。

新能源汽车电池的核心技术主要有三方面，分别为：动力性能检测、安全可靠性和耐久性。动力性检测。在对电池进行充放电过程中，由于不同种类蓄电材料存在差别及充电电流等因素会导致能量密度与功率之间出现偏差问题；同时也可能因为不同电压值使得锂离子产生形变而引起电解液内阻的增加从而使容量降低或者电池寿命缩短，因此必须要有检测和控制才能有效保证动力性能参数达到标准要求。

3 新能源汽车电池核心技术故障诊断方法

3.1 电池核心技术的组成

电池核心技术是一个复杂的系统，主要由芯片、控制器和电极组成。芯片在整个电路中处于最重要地位。它决定了电源模块是否能正常工作。控制单元则负责对电池进行保护并及时处理故障信息；显示部分负责与外部设备及插头相连接来传递数据信号给单片机，同时将数据传输给车载电脑；充电完成后需要定期检查电池容量状态等功能，以防止发生损坏、丢失现象，导致出现电池不能使用或续航里程不足等情况造成不必要损失和危险。

3.2 新能源汽车电池核心技术故障诊断实施步骤

（1）对电池组的核心技术进行分析，确定好其失效原因，并制定有效解决方案。（2）根据核心故障诊断结果和判断流程重新设计新能源汽车电池组的整体结构。如果出现问题需要及时解决或者更换零部件；在新能源汽车充电过程中要注意保护电路板、电源开关等部件不受损伤或损坏；当动力电源不能继续放电时应立即关闭电门、打开电源插座以及拔出电池支架，防止因电压过高而烧坏锂离子电池组件及其他部位。

（1）对电池进行日常检查，确保电池的正常使用。根据相关标准要求，在行驶过程中若出现蓄电不足、电压不稳定等问题时应及时更换。（2）分析故障原因和排除方法并将其记录下来；对于可能发生的异常现象要及时上报给上级部门或维修组解决处理后才能继续检修或者重新测试新技术是否能满足所需性能指标及参数要求，同时还要对电池进行日常检查，确保检测数据准确无误方可正式开始诊断工作。

3.3 新能源汽车电池核心技术故障评价

通过对电池核心技术的分析，发现其中存在着一些问题。首先，新能源汽车电池单体结构不稳定。例如锂离子动力锂离子动力装置在设计上比较复杂。目前市场上的充电接口多为手动控制和电动助力器来实现能量循环过程中所提供出来的电能供给能力有限；其次充电时间较长、安全性较差是当前面临最重要的一个问题：当电池电压较低时，容易出现短路现象，影响新能源汽车使用寿命及续航率等方面。

（1）更换电池后，对蓄电池进行维护，保证充电电流，防止损坏。（2）由于技术故障导致的锂离子动力电源失效。（3）在充放电过程中电控单元出现问题。例如：电极接触不良或者电解液质量不达标等等造成了能量损失和电压不足等现象；还有就是电极接反等原因引起电解质过饱和、温度过高以及酸碱腐蚀电池内部结构等等一系列问题都会给蓄电池充电带来影响，从而降低其使用寿命，对锂离子动力汽车的发展产生不利因素。

4 新能源汽车电池核心技术故障诊断

4.1 新能源汽车电池核心技术故障诊断的基本组成

新能源汽车电池的核心技术故障诊断与排除，主要包括：（1）锂离子动力电源、串联控制电路以及并联开关失效。（2）电池组内短路或者断电。由于锂离子动力电源的短接和断开特性导致了其在实际使用过程中出现过充现象；当充电电流过大时，会造成蓄电量不足或电压下降等问题；当快速放电时因为长时间处于负极氧化老化性能降低，从而使电池容量衰减严重影响新能源汽车续航里程。

4.2 新能源汽车电池核心技术故障机理

在新能源汽车电池技术故障诊断与排除的过程中，最主要的是要准确判断出电池的性能是否正常。首先，我们必须对电动势进行监测。如果出现异常情况就应该立即采取措施进行处理；其次是检测锂离子动力单元和充放电回路等相关部件是否存在问题或者损坏等等；最后就是通过观察充电电流来确定设备内部充放器有没有发生短路或断电现象从而判定故障部位并及时修复，确保新能源汽车电池的核心技术状态正常化。

电池的核心技术是新能源汽车最重要的部分之一。在实际使用过程中，由于各种原因，电池组出现严重故障。例如：（1）电池组温度过高。随着温度升高引起锂离子泄露导致充放电效率降低、能量密度变小及容量衰减等问题也日益突出；（2）动力性差或过充电造成短路损坏等问题时有发生且难以解决；或者是当功率过大时导致单体电动汽车无法使用的现象，从而产生了严重故障隐患。

4.3 新能源汽车电池核心技术故障诊断措施

电池更换。对于新能源汽车的电池，其核心技术主要体现在锂离子动力电势和能量储存。在对电池进行检测时，要注意以下几点：首先是检查锂储电源是否充足；其次，确保充电电流达到标准电压后再开始充电；最后就是判断新能源电动车辆所使用过期部件或线路是否被损坏或者存在故障等情况出现。充放电控制方法及原理研究，对于电池的核心技术主要体现在其内部结构和性能上。

电池更换。在新能源汽车中，电动动力锂离子电池和镍镉铅蓄电瓶是最常见的一种充电设备。而目前市场上出现了一些新技术来替代传统铅酸蓄电站的充放电装置，主要有两种方式：一是将纯锰与氢化物混合在一起；二是用化学或物理方法使其成为氢气基体或者以其他材料代替镍铬酸盐溶液进行化学反应生成电能后再储存在电池内。

5 新能源汽车电池核心技术故障案例

5.1 新能源汽车电池核心技术运行过程

在电池的运行过程中，核心技术故障可能会导致锂离子动力电池失效，而影响新能源汽车充电性能和安全等。首先是电解液极化现象。主要原因有：（1）电极材料存在缺陷或因晶核析出杂质；（2）晶硅片之间发生化学作用时产生了较大程度上的溶解；（3）由于电化学反应引起反应性气体渗入到表面形成微孔（石墨化）从而使电池内部出现气泡、嵌入不良气体，导致放电不稳定以及锂离子动力电池失效等问题。

5.2 新能源汽车电池核心技术故障案例分析与结果

新能源汽车电池主要由磷酸铁锂及其合金、锰的氧化物以及氧化锌和二氧化硅组成。当使用酸镍钙作为电极时，其电化学性能会发生一些变化。如电解液中含硫酸铜，可使反应速率加快；而磷酸铁锂是一种强酸性金属离子化合物它对人体有很好的保护效果且价格便宜易学而且无毒环保等特点使得磷酸铁锂电池成为新能源汽车电池故障诊断与排除当中比较难解决的难题之一。

新能源汽车电池的核心技术故障，是指电池在使用过程中，由于外部环境变化或内部损坏而导致其性能下降。主要表现有：短路、断电。当出现这种情况时需要及时更换；若充电时间过长或者没有进行检测和维护的话会造成蓄电量不足等问题；如果长时间储能系统不工作就可能引起锂离子的氧化反应从而引发锂电池寿命缩短甚至失效现象，同时也容易产生记忆效应而导致容量降低或丧失使用价值。

5.3 新能源汽车电池核心技术的应用与效果

在新能源汽车电池的核心技术故障诊断与排除方面，首先，我们要对其进行深入研究，并根据分析结果制定出相应的策略。其次就是加强电池组部件和关键零部件之间协同配合关系。再次是提高充放电效率、减少电火花产生等措施来提升充电性能以及降低成本问题；最后针对锂离子动力电源（ESC）、磷酸铁氢钠及其它相關技术故障诊断与排除方面提出了一些具体可行方案，从而确保新能源汽车核心技术在实际应用中的效果能够达到预期目标及要求。

6 结论与展望

电池技术是新能源汽车领域发展的重要一环，也成为当今世界各国关注的焦点。在未来几年，锂离子动力电源市场份额将以每年 15% 的递增速度迅速占领传统内燃机市场。我国经济和社会水平不断提高，人民生活质量不断提高，对环境污染问题的关注度不断提高，这些因素都促使锂离子动力电池行业向更高性能方向迈进。在这样的背景下，核心技术故障诊断与排除成为关键性工作，它关系到汽车产业链的可持续发展以及新能源电动车辆未来在市场上占据更大优势地位。

参考文献：

[1]杨海峰.试论汽车维修存在的问题及解决对策[J].黑龙江科技信息，2020，14：8.

[2]徐晓鹏.关于汽车修理过程中故障排除的实例论述[J].黑龙江科技信息，2020，34：48.

[3]张辉林.汽车修理过程中故障实例排除论述[J].科学之友，2020，06：12-13.

[4]时玮.动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D].北京交通大学，2020.

[5]贾永强，孙艳艳，谢群鹏，贾志伟.单体不一致性对新能源客车电池寿命的影响[J].汽车科技，2020（05）：90-95.