陈集：新能源汽车动力电池的维护与保养探析

陈集　吴田力

摘 要：本论文通过对新能源汽车动力电池的维护与保养进行探析，分析了动力电池的工作原理、主要类型以及在使用过程中的常见问题。论文提出了一些主要的维护与保养措施，并总结了相应的结果和结论。研究结果表明，维护与保养对于新能源汽车动力电池的性能和寿命具有重要意义。通过合理的维护与保养措施，可以延缓电池的容量衰减速度、减少自放电率、提高电池的温度稳定性，从而提高动力电池的可靠性和耐久性。这对于新能源汽车的发展与推广具有重要的现实意义，也对于促进可持续能源的利用和环境保护具有重要的理论价值。

关键词：新能源汽车 动力电池 维护 保养

1 前言

新能源汽车动力电池是指用于电动汽车或混合动力汽车储存和释放能量的装置。动力电池将化学能转化为电能，驱动电动汽车的电动机工作。不同于传统的汽车燃油动力系统，动力电池采用电化学原理，通过正负极之间的化学反应储存和释放电荷，实现车辆的动力输出。常见的动力电池类型包括锂电池、镍氢电池、铅酸电池和氢燃料电池。动力电池具有较高的能量密度和功率密度，且使用环保，是新能源汽车实现零排放和高效能源利用的重要组成部分。

2 新能源汽车动力电池的工作原理

新能源汽车动力电池是新能源汽车的重要组成部分，它主要负责储存和释放电能，为电动汽车提供驱动力。其工作原理类似于普通电池，但由于其电压和电流比较高，因此需要更加复杂的电路控制系统来平衡电池中的电量。新能源汽车动力电池通常采用锂离子电池，由多个电池单元组成，每个单元内部有正极、负极、隔膜和电解液等部件。在电池的充电过程中，电解液中的锂离子会从正极被输送到负极，同时产生电子。在放电过程中，电子会从负极流向正极，同时伴随着锂离子的迁移，释放出储存的电能。由于新能源汽车动力电池的精密度较高，因此需要通过电池管理系统（BMS，Battery Management System）进行监控和管理。BMS主要包括采集电池单元的电压、电流和温度等信息，对电池进行均衡充放电以及预测和检测故障等，以有效延长新能源汽车动力电池的使用寿命。总之，新能源汽车动力电池的工作原理基于锂离子电池技术，通过电池管理系统的管理和控制来实现储存和释放电能的过程。这一技术的发展和应用对于促进新能源汽车的普及和推广至关重要[1]。

3 新能源汽车动力电池的主要类型

3.1 锂电池

锂电池具有高能量密度、长寿命和低自放电率等特点。由于锂离子电池具有较高的比能量和比功率，因此其能够提供足够的驱动力和续航里程，满足电动汽车的需求。锂电池的结构包括正极、负极、隔膜和电解液等组成部分。正极一般采用钴酸锂、锰酸锂或磷酸铁锂等材料，而负极则通常采用石墨材料。电池中的电解液一般是由有机溶剂和锂盐组成的电解质溶液。锂离子在充放电过程中，通过电解质溶液在正负极之间迁移，嵌入和脱嵌，从而实现电能的储存和释放。然而，锂电池也存在一些问题，如安全性、温度敏感性和充电时间等方面。为了确保锂电池的安全性和性能稳定，新能源汽车动力电池通常配备电池管理系统来监控电池的电量、温度和电压等参数，并采取相应措施进行保护和控制。

3.2 镍氢电池

镍氢电池是另一种常见的新能源汽车动力电池类型。它由镍氢化物正极和负极锂合金或钛合金负极构成，电解液则是含有氢氧化钾的钠盐溶液。镍氢电池具有高效率、长寿命和低污染等特点。相比锂电池，镍氢电池的能量密度较低，但功率密度较高，适合应对高功率需求的应用场景。镍氢电池的循环寿命也相对较长，可以充放电数千次。 镍氢电池的工作原理是，通过氢的嵌入和脱嵌来实现电能的储存和释放。充电时，电流通过电解液使氢气离解成氢离子和电子，氢离子通过电解液迁移到负极，与负极上的金属合金发生嵌入反应。放电时，氢离子从负极脱嵌并与氧气反应，释放出电子，形成水蒸气。镍氢电池的限制包括容量衰减和自放电等问题，但通过电池管理系统的监控和控制，这些问题可以得到一定程度的改善[2]。

3.3 铅酸电池

铅酸电池由正极和负极的铅板、电解液（硫酸溶液）和隔膜组成。具有低成本、可靠性高和使用寿命长等特点。它的工作原理是，充电时，电流通过电解液使铅板上的铅氧化成正极固定在电解液中的铅酸铅，同时负极上的铅还原为金属铅。放电时，铅酸铅还原为金属铅，同时正极上的铅还原为铅酸铅，释放出电能。铅酸电池的能量密度相对较低，但其可以提供较高的起动电流，适合用于启动发动机。铅酸电池还具有良好的耐高温性能，适应于环境温度较高的应用场景。 但是，铅酸电池也存在一些问题，如重量较重、充电时间较长和自放电率较高等。随着新能源汽车的发展，铅酸电池在动力电池中的应用逐渐减少，但仍广泛应用于混合动力汽车和纯电动汽车的辅助电池系统。

3.4 氢燃料电池

氢燃料电池是一种新型的动力电池技术，它通过将氢气和氧气转化为电能来驱动汽车。在氢燃料电池中，氢气在阳极与氧气在阴极之间发生氧化还原反应，产生的电子通过外部电路形成电流，提供动力。氢燃料电池具有高能量密度、长续航里程和零排放等特点。相比传统的燃油发动机，氢燃料电池可以实现更高的能量转化效率，并且只产生水蒸气作为废物，减少了对环境的污染。此外，氢燃料电池的充电时间相对较短，提供了方便快速的加氢能源。但氢燃料电池也面临一些挑战，其中之一是氢气的储存和供应问题，因为氢气的能量密度相对较低，需要较大的储存容器。此外，氢燃料电池技术的成本较高，且目前的氢气供应基础设施相对不完善。尽管存在一些挑战，但氢燃料电池仍被视为一种具有巨大潜力的动力电池技术。随着技术的进步和氢气基础设施的建设，相信氢燃料电池将在未来为新能源汽车领域提供更多可持续发展的选择。

4 新能源汽车动力电池在使用过程中的常见问题

4.1 容量衰减

容量衰减是动力电池在使用过程中普遍存在的一个问题。它会导致新能源汽车的续航里程减少，需要更频繁地进行充电。同时，充电速度可能加快，充满电所需时间变长。由于容量衰减，电池供应给电动机的功率逐渐减弱，影响了车辆的加速性能和行驶体验。为了减缓容量衰减的速度，电池制造商和车辆制造商通过改进电池材料和设计来提高电池的耐久性和循环寿命。此外，科学的电池管理系统也能帮助最大限度地延长电池的使用寿命和性能。尽管容量衰减是一个不可避免的现象，但随着技术的进步和经验的积累，可以期待未来的动力电池在容量衰减问题上有更好的表现，进一步满足新能源汽车用户对长续航里程和可靠性的需求[3]。

4.2 自放电率

自放电率是动力电池在不使用的情况下自然放电的速率，这一问题的具体表现主要体现在以下几个方面。首先，长时间停放后，电池储存的电能会逐渐减少，导致续航里程减少。即使车辆长时间不使用，电池仍会自然放电，这就造成了能量的浪费。其次，高自放电率会增加充电的频率，用户需要更频繁地进行充电，从而增加了对电池的使用和管理成本。此外，自放电率高还会降低电池的储存寿命，影响电池的可靠性和性能。当电池长时间停放后，电池的自放电速度会逐渐加快，进一步加剧了这一问题。

4.3 温度敏感性

温度敏感性是指动力电池在不同温度环境下性能变化的现象。一方面，低温环境会导致电池内部化学反应速率降低，电池的输出能力下降。另一方面，高温会加速电池内部反应和材料的衰减，导致电池容量衰减更快，降低电池的使用寿命。另外，温度敏感性还会增加电池充电时间和频率。在低温环境下，电池的充电速率会减慢，需要更长时间来完成充电。而在高温环境下，电池的自放电率会显著增加，用户需要更频繁地进行充电，以保持电池的电能储存。

5 新能源汽车动力电池维护与保养的主要措施

5.1 定期检测

定期检测是维护和保养新能源汽车动力电池的重要环节，通过定期的检测可以及时发现电池的健康状况并采取相应的措施。首先，通过车辆仪表盘进行基本的电池健康状态检测。现代新能源汽车通常配备了电池管理系统，可以在仪表盘上显示电池的剩余容量、充电状态、电池温度等信息。驾驶员可以通过仪表盘的显示来了解电池的基本状态，及时发现异常情况。其次，使用专门的电池管理系统进行全面的电池检测。这些系统可以通过连接到电池的接口，提供更详细的电池信息，如电池容量、电池内部电阻、剩余寿命预测等。通过这些信息，可以更准确地评估电池的健康状况，并及时发现潜在的问题。此外，可以通过外部设备进行电池的诊断和测试。例如，使用专业的电池测试仪器和设备，对电池进行电压、电流、容量等方面的测试。这些测试可以提供更精确和全面的电池性能评估，并发现电池的任何潜在问题。 定期检测的频率可以根据制造商的建议或个人使用情况而定，通常建议每个季度进行一次全面的电池检测。在检测时，需要记录电池的状态和测试结果，并及时采取相应的维护措施，如清洁电池、调整电池管理系统、更换损坏的电池模块等。

5.2 正确充电

正确充电是保护新能源汽车动力电池的关键，通过采取正确的充电措施和方法，可以延长电池的寿命和性能。驾驶员要详细阅读车辆说明书或充电设备的使用手册，了解充电的最佳实践，遵循制造商提供的充电指南。每款新能源汽车都有不同的充电规范和建议，例如充电电流、电压范围、充电时间等。市场上有多种类型的充电设备可供选择，包括家用插座充电器、专业充电桩和快速充电设备等。根据车辆的充电需求和充电速度的要求，选择适合的充电设备，确保充电的稳定和安全。并且，要确保充电设备的接口和线缆无损坏，插头连接牢固。如果发现充电设备有任何异常或故障，应及时停止使用，并联系专业人员进行修理或更换。另外，新能源汽车长时间不用的情况下也要充满电，充满电可以避免电池的过度放电，防止电池内部的化学反应导致容量衰减。此外，充满电的状态可以减少电池的自放电速率，延缓电池的自然衰减过程[4]。因此，即使长时间不使用，将电池保持充满电状态是保护电池的重要措施。

5.3 掌握基本维修技术

掌握基本维修技术是为了能够有效地进行新能源汽车动力电池的维修和保养，以延长电池的寿命和保持其良好性能。司机要了解动力电池的基本结构和工作原理，理解电池模块、电池包和电池管理系统的组成，并学习电池的充放电原理、温度控制机制以及电池的保护措施等。这有助于电池的故障诊断和维修提供基础知识。学习电池的基本维护方法和技术，覆盖电池的清洁和保养，如定期清理电池表面的灰尘和污渍，确保电池的散热通风良好。学习如何检查电池连接线路的稳固性和整体安装情况，以及电池冷却系统的维护和检修。了解电池故障的常见原因和处理方法。学习如何识别电池的故障症状，如容量衰减、自放电率不稳定等问题，并学习如何采取相应的措施，如模块更换、电池均衡、电池温度控制等。还可以通过参加相关的培训课程和研讨会，获取专业的维修技术和经验。这些培训课程可以提供电池维护和维修的详细指导，包括实际操作技巧、故障排除和修复方法等。参与讨论和交流也有助于学习他人的经验和解决问题的方法。

5.4 避免动力电池温度过高

首先，利用车辆的冷却系统来降低电池的温度是一种重要的方式。很多新能源汽车都配备了电池冷却系统，通过循环冷却剂来降低电池温度，以维持电池的正常工作状态。在高温环境下行驶时，可以提前打开冷却系统，降低电池的温度，有效防止暴晒造成的过热问题。其次，在停车时，应尽量避免将电动车辆停放在阳光直射的地方。选择有阴凉遮挡的地方停车，如室内停车库或者树荫下停车，以减少阳光直射到电池上。如果没有阴凉的停车场所，可以使用遮阳棚、车棚或者遮阳罩等遮挡物品，有效减少电池的暴晒程度。另外，可以在停车时拉上遮阳帘或在车窗上加装遮阳隔热膜。这些措施可以减少阳光直射到车内和电池上，起到一定的遮挡和隔热效果。一些新能源汽车还提供了智能遮阳功能，可以根据环境温度和阳光强度自动控制遮阳帘的升降，以适应不同的温度和光照条件。需要注意的是，避免动力电池暴晒不仅是在停车时需要注意，日常驾驶中也应注意避免将车辆长时间暴晒在高温环境下。尽量避免长时间高速行驶或连续超负荷工作，以减少电池的负荷和温度上升[5]。

5.5 避免超载和过度放电

一方面，遵循电池的额定充放电规范。每个型号的动力电池都有其额定的充放电电流和电压范围，驾驶员应该了解并遵循制造商提供的相关规范。在充电时，始终控制充电电流和电压在额定范围内，避免超载充电。同时，在使用过程中，尽量避免将电池放电到过低的状态，以防止过度放电。另一方面，大多数新能源汽车都配备了电池管理系统，它可以实时监测电池的状态和性能，并控制充放电过程。驾驶员应保持BMS的正常运行，及时检查系统的报警信息，并根据系统的指示进行相应的操作，以防止超载和过度放电的情况发生。此外，合理规划行驶路线和时间，避免长时间高速行驶或连续超负荷工作。长时间高速行驶会导致电池的高温，而连续超负荷工作会加重电池的负荷。驾驶员应尽量避免在极端条件下驾驶，合理控制行车速度和工作负荷，以减少电池的压力。

6 结语

综上所述，维护与保养新能源汽车动力电池对于确保电池性能和延长电池寿命具有重要意义。通过合理的维护与保养措施，可以有效地减少电池的容量损失和寿命缩短，并提高动力电池的安全性和稳定性。这不仅有助于降低新能源汽车的使用成本，提高车辆的可靠性和持久性，还有助于推动新能源汽车的发展与普及，促进可持续能源的利用和环境的改善。

参考文献：

[1]程象南，努尔江·朱安汗.新能源汽车动力电池的维护与保养[J].汽车与新动力，2023，6（02）：31-33.

[2]族青. 新能源汽车动力电池的维护与保养 [J]. 专用汽车，2023（08）：115-117.

[3]黄斌，周秋月.新能源汽车动力电池的维护与保养对策探析 [J]. 内燃机与配件， 2023（19）：58-60.

[4]龚建云.新能源汽车动力电池维护与保养分析[J].汽车测试报告，2023（13）：86-88.

[5]赵轲，易文锋.新能源汽车动力电池维护与保养探究[J].汽车测试报告，2023（14）：67-69.