纯电动汽车启动困难故障诊断与维修

林楚怡

(广西玉林农业学校,广西 玉林 537000)

0 引言

纯电动汽车(Electric Vehicles,EV)是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆[1-2]。在使用过程中具有无排气污染、噪声小、能量转换效率高等应用优势,目前世界各国都相继研发多种纯电动汽车,较为著名的生产厂商为美国特斯拉公司、通用公司、雷诺公司和德国宝马、大众等汽车公司,我国汽车厂商奇瑞、华普、北汽、比亚迪和长安等[3-5]。

纯电动汽车与传统的燃油汽车相比,没有内燃机,主要以蓄电池进行汽车驱动,汽车内部电路结构较为复杂,一个电路元件故障就会影响汽车的行驶性能与安全性[6]。随着纯电动汽车产业的快速发展,为了保障汽车产业良好的售后维修服务,亟需相关维修人员掌握纯电动汽车维修技巧及电路检查方式[7]。

针对以上问题,本研究以纯电动汽车启动困难为研究对象,基于纯电动汽车的基本结构与工作原理,系统论述了电池系统及能量管理系统的故障维修方法,并通过维修案例进行具体维修步骤阐述。研究结果旨在为提升纯电动汽车产业的稳步发展提供技术参考与借鉴。

1 EV结构及原理

EV主要结构组成包括电池组、驱动电机、控制系统、高压安全保护系统及底盘等组成。电池组为汽车行驶提供能源,驱动电机是将电池组的电能转化为机械能驱动汽车行驶,控制系统对电池组进行电量管理和电机控制,安全保护系统主要在汽车发生危险或者紧急情况时对人员和汽车进行保护机制。

EV结构组成示意图如图1所示,EV汽车与传统汽车相比,在保留传统的加速踏板、制动装置和操纵装置,但是不需要离合器。在汽车行驶过程中,传感器将加速装置、制动装置相关运动信号转化为电信号,传输至中央控制系统,经过控制中心信号处理后发出驱动信号,实现对电动汽车的控制。

图1 纯电动汽车结构组成示意图

2 EV启动困难故障案例分析

EV汽车主要是以电池组和驱动电机作为主要汽车驱动力的汽车类型,因此,电池组及其相关系统故障是引起EV汽车故障的主要原因,在本研究中,首先系统论述EV电池组及其电池管理系统的基本结构与工作性能,进而开展相关故障排除方法探析。

2.1 EV电池及电池管理系统

2.1.1 电池组类型及特点

1)铅酸电池。铅酸电池主要是在1859年由普兰特发明,因其生产成本低、价格低廉及原料易获得等优势被广泛应用于各个领域,也是目前汽车生产中常用的电池组类型之一,但是由于铅酸电池功率和密度较小,目前在小型轿车中使用较多[8]。主要由正极板组、负极板组、隔板和容器等附件组成,一个电池组由几个单体电池组成,每个电池的电压为2 V。

2)镍镉电池(Ni-Cd)。镍镉电池主要由瑞典人尤格涅尔发明,其电池循环使用寿命较长,可以实现快速充放电,为负载提供较大的电流,在放电过程中不会出现电解液泄漏等现象,因此不需要随时补充电解液。但是镍镉电池在使用和回收过程中容易造成镉污染。1个电池组由几个单体电池组成,每个电池的电压为1.2 V。

3)镍氢电池(Ni-MH)。镍氢电池最初是作为镍镉电池的替代品研制,也是被认为目前最环保的电池类型之一,并且镍氢电池与镍镉电池相比,拥有更大的电池能量和密度,能为汽车行驶提供更好的续航里程,目前丰田锐普斯电动汽车的动力电池为镍氢电池。

4)锂离子电池。锂是目前最轻的金属之一,锂离子电池是日本索尼公司研制出来的,与上述电池类型相比,其使用性能最为优越,比能量大、电压高、重量轻,寿命约为铅酸电池的3倍左右,使用年限基本可以超过5年。我国比亚迪公司研发的磷酸铁锂电池受到国内外的重视,但是目前锂离子电池的成本和安全性有待进一步完善。

2.1.2 电池管理系统结构

电池管理系统主要结构如图2所示,主要包括数据采集模块、SOC电量估算模块、控制模块和安全管理模块等。

图2 电池管理系统结构示意图

2.2 故障类型及排除方法

根据电池组相关知识和电池管理系统,针对常见的纯电动汽车启动故障进行分析。一般纯电动汽车都安装两套电池组,一套电池组用于汽车驱动,另一套电池组用于低压电流供电。目前常见的电池故障如表1所示。

表1 不同电池类型汽车启动故障常见原因与排除方法

3 案例分析

以比亚迪e6为例进行启动困难故障案例分析。EV启动故障一般会在驾驶室内仪表板显示,可以直接进行故障码读取,当汽车启动按钮处于ON时,仪表盘指示灯亮,应进行动力电池自检,几秒钟后指示灯熄灭则代表正常,如果指示灯不亮或者不熄灭,则说明动力电池故障,应进一步检查。一般故障类型包括动力电池温度过高,此时应停车降温,尤其是在夏季高温天气汽车进行频繁加减速、爬坡或者超载等会出现动力电池过热故障;动力电池电量过低,此时应进行充电。

在进行动力电池检查时,由于动力电池电压过高,检测人员应佩戴绝缘手套,并且使用专业的检测仪器进行故障码读取,如果没有上述维修条件应送到专业维修站。

对于传统的铅酸电池,主要检查内容及步骤如下:

1)外部检查。目测检查动力电池表面是否存在裂纹、损坏、氧化和腐蚀现象,按照表1进行故障排除与维修。

2)蓄电池电解液液面高度检查。蓄电池电解液液面高度一般采用玻璃管测定,液面高度过低时应加注蒸馏水,除非电解液溅出,否则不可以添加硫酸溶液。

3)蓄电池电解液密度检查。一般在汽车行驶6 000～7 500 km时,应该检查电解液密度,一般采用吸式密度计测定。12 V蓄电池与电解液密度标准如表2所示,可通过测定电解液密度判断蓄电池故障。

表2 蓄电池充电程度与电解液密度对照表

4)蓄电池存电情况检查。12 V蓄电池电压测量后读取电压值,对照表3可判断蓄电池存电情况。

表3 电压与存电量关系对照表

最后,将“电流旋转按钮”逆时针旋转至切断放电电路,放电15 s,观察电压表指针位置,判断蓄电池故障(表4)。

表4 测量电压判断蓄电池存电故障

4 结论

随着纯电动汽车的快速发展,对纯电动汽车的维修技术提出了更高发展要求。本研究基于纯电动汽车的主要结构与工作原理,以纯电动汽车启动故障为切入点,系统论述了纯电动汽车常见的电池故障,最后以比亚迪e6为案例进行维修步骤的详细论述。旨在为纯电动汽车的维修技术提供参考与借鉴。