EU220车型电池温度异常处理分析_刘梅.pdf

问题探讨85NO.01 2023节能 ENERGY CONSERVATIONEU220车型电池温度异常处理分析刘梅 乔雅静 钱钰钰 谈玲玲 刘杰 陈亮（合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230088）摘要：通过文献资料搜集、调查访谈方法，开展有关电动汽车EU系列EU220车型电器系统异常的调研，统计近百例关于电动汽车EU系列EU220车型温度异常的案例，综合案例探究电池异常风险，从技术、人员等方面分析电动汽车EU系列EU220车型电池异常的问题。通过分析新能源电动汽车电池热管理技术，为新能源汽车电池热管理技术的发展提供参考。关键词：新能源电动汽车；电池；热管理中图分类号：TM91 文献标识码：B 文章编号：1004-7948（2023）01-0085-04 doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2023.01.023Analysis on abnormal temperature treatment of EU220 vehicle batteryLIU Mei QIAO Ya-jing QIAN Yu-yu TAN Ling-ling LIU Jie CHEN LiangAbstract：Through literature collection,investigation and interview methods,the paper conducts research on the abnormality of electrical system of EU220 models of electric vehicles,counts nearly 100 cases of abnormal temperature of EU220 models of electric vehicles,explores the risk of battery abnormalities in comprehensive cases,and analyzes the problem of abnormal batteries of EU220 models of electric vehicles EU series from the aspects of technology and personnel.By analyzing the battery thermal management technology of new energy electric vehicles,the paper provides a reference for the development of battery thermal management technology for new energy vehicles.Key words:new energy electric vehicle;batteries;thermal management引言传统汽车通过消耗大量能源维持驱动系统的运行，消耗能源的同时会排放相关的化学物质。发展电动汽车能够很好地解决节约能源和减少污染气体排放的问题1-2。电动汽车市场主要包含燃料电池电动汽车、纯电车和混合电车。未来的驱动技术发展越来越成熟，为了解决环境污染和能源匮乏问题3-4，电动汽车越来越受到汽车生产企业的重视。电动汽车的电池温度异常可能导致火情事故，应积极号召与推动汽车电池质量控制，推动关于汽车电池温度管理的办法5。基于经验和专业知识展开汽车电池温度管理研究，从案例入手，分析电池温度异常的处理办法。1案例概况选取北京牌纯电动汽车EU系列EU220车型电器系统作为案例。根据驾驶人员以及测试人员的测试，发现北京牌纯电动汽车EU系列EU220车型电器系统常见温度异常问题，包括电池单体电压不均衡、电池外部短路、电池内部短路、电池温度过高、温度不均衡、电池温升过快。2检测与诊断维修思路分析2.1汽车电池温度异常识别流程温度异常是EU220车型汽车电池运行过程中容易造成安全隐患的因子，对安全影响风险因子进行分析总结。汽车电池温度异常风险识别的程序步骤如图1所示。2.2汽车电池系统运行温度异常的识别方法2.2.1汽车电池系统运行的风险源识别程序目的：探究EU220车型汽车电池系统运行的故障原因，首先分析EU220车型汽车电池系统运行常见风险源，寻找风险因子，并进行逐步排查分析。过程：为了寻找常见的EU220车型汽车电池系统温度异常风险隐患，结合模型思维对风险因子的成因进行图1汽车电池温度异常风险识别的程序步骤作者简介：刘梅（1989），女，本科，助理工程师，研究方向制冷与冷藏。收稿日期：2022-07-14引用本文：刘梅，乔雅静，钱钰钰，等.EU220车型电池温度异常处理分析 J.节能，2023，42（1）：85-88.问题探讨86节能 ENERGY CONSERVATIONNO.01 2023分析，寻找解决常见EU220车型汽车电池系统温度异常风险隐患问题的办法。为了分析风险因子的成因，结合风险因子构建关于风险因子成因的分析模型。风险因子成因分析模型的建立如图2所示。MECE原则指出，搜集的风险因子不能出现交织的情况。2.2.2汽车电池系统运行的诊断目的：探究风险识别EU220车型汽车电池系统运行的常见风险源，需要综合以往案例、资料，诊断EU220车型汽车电池系统运行常见的故障，基于已有的故障判断EU220车型汽车电池系统运行的常见风险源。方法：针对汽车的部分的电力设备，如发动机、发电机以及电力运行相关的设备，可以采取听诊式诊断、人工直观式探法、仪器诊断法。汽车电池系统运行的温度异常诊断方法如图3所示。（1）听诊式诊断。听诊式诊断对电池系统等机器设备的异常响动进行检测。诊断方式被分为外部听诊和内在听诊。外部听诊利用金属棒等听诊器具，在装置的外部检测。内在听诊利用导声的仪器，判断内部声音状态。检测时必须注意电力运行过程中的安全问题。（2）人工直观式探法。人工直观式探法主要通过听诊器、断火试验等方式，利用人的耳朵、眼睛等感官察觉机器的响动、温度异常等情况，在清查温度异常状况的过程中需要观察其运行的状态。利用机器异响随转速变化的特征进行听诊，对机器最大温度差部位进行人工听诊。（3）仪器诊断法。仪器诊断法使用特有的仪器判断电力机器各类问题过程中产生的温级、温压，进一步判断电池系统问题。为了进一步了解汽车电池运行的常见温度异常，需要引入相关的专业诊断技术。在汽油发动机的油温异常检测中，振动法是目前使用广泛和比较完善的一项技术。热力学方法检测汽车发动机的组性能温度异常也是常用检测方法。2.2.3汽车电池系统运行的风险源识别内容运用MECE原则分析风险因子成因模型，并对其进行调整。风险环境包括EU220车型汽车电池系统温度异常工程中的规章制度、人员情况、设备器材等；事件包括设备、物体，也包括设备问题。为了校核思考的准确性，利用MECE原则对其分析校正。对EU220车型汽车电池系统温度异常问题进一步分析，得出基本致因因子为电流系统、电压系统、能量回馈系统。3电池温度常见异常检测与诊断处理3.1电池系统运行温度异常诊断为了把控EU220车型汽车电池系统的温度异常因子，对安全影响风险因子进行分析总结，基于识别模型分析，基于 MECE 原则，从人、机、料、环共 4 个方面分析EU220车型汽车电池系统温度异常可能因子。汽车电池系统温度异常因子如图4所示。采取听诊式诊断、人工直观式探法、仪器诊断法对汽车的相关设备进行识别、诊断，总结EU220车型汽车电池运行过程中安全风险源。解决EU220车型汽车电池运行过程中温度异常问题，保障EU220车型汽车电池安全运行。基于风险识别方法（资料、经验、专家咨询等方法）、技术诊断方法（硬度测定法、汽车抵抗法、超声波法、组织对比法等方法），分析发现电流系统、电压系统、能量回馈系统均会影响电池温度。电池系统运行温度异常诊断流程如图5所示。图5电池系统运行温度异常诊断流程图2风险因子成因分析模型的建立图3汽车电池系统运行的温度异常诊断方法图4汽车电池系统温度异常因子问题探讨87NO.01 2023节能 ENERGY CONSERVATION3.2电池系统运行温度异常处理总结EU220车型电池系统运行温度异常处理方法。电池温度过高、温度不均衡、电池温升过快的处理办法如表1表3所示。4EU220车型电池热管理措施与建议基于STATE机制的电池系统上下电流控制策略，通过外部向整车控制器发送信息，分为正常行车模式、快充模式、慢充模式共3个阶段。4.1低压控制上电策略该控制策略模块明确了BMS低压上电条件和一帧报文数据的发送、初始化等条件。BMS在VCU发出的“唤醒”频率的最高电位，在BMS被唤醒并开始运行之后进入(b)状态；BMS检查整车系统是否低压唤醒，VCU发出的“唤醒”信息必须为高电位，在BMS系统启动初始化以后进入(c)状态；BMS检测外围输入与输出端口；上报初始化的条件和初始值。4.2高压上电流程低压上电成功且BMS测试整车状态的“电池高压测试”完成，高压电流测试2次，包含判断负极继电器保护开关断开、预充电电阻断开、预充电继电器粘连、电池正极继电器粘连（新增V三测试后完成）。BMS执行整车状况变更，BMS检查到整车的压力控制系统预充满时，吸合预充电继电器，闭合预充电继电器状；20 ms后启动执行压力检测3的第一阶段（预充电继电器断路事故）内容。假设压力检测3项目存在事故，根据事故对策处理报告故障状态至EVBUS，事故状况报告完毕后，BMS自检计量器上报为3；无事故发生时，确定额定电压V1与充电后电压V2的比值。假设预充电继表1电池温度过高处理办法项目故障处理方式故障原因可能造成的影响维修措施内容1.行车模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），最大允许充放电功率调整为0，整车在2 s内没有高压下电，BMS主动断开高压继电器；2.车载充电模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），动力电池充电请求为待机，5 s后断开高压继电器；3.地面充电模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），发送BST，5 s后断开高压继电器。1.电池热管理系统有问题；2.电芯本身有问题；3.电池装配节点松弛。导致电池隔膜融化，出现电池内短路，从而引起热失控，出现着火、爆炸等现象。1.采集电池温度数据，检查温度传感器与实际温度差异；2.检测电池热管理系统；3.检查电芯状态；4.检查电池系统装配问题。表2温度不均衡处理办法项目故障处理方式故障原因可能造成的影响维修措施内容上报故障到EV-BUS(IN-BUS)电池热管理系统故障电池在差异化的温度下同工况工作，电芯一致性变差，电池温度指示灯不能很好反应电池温度状态。1.查看是否存在温度过高故障，先处理温度过高故障；2.如果仍然上报故障，检查电池热管理系统、温度传感器装配位置。表3电池温升过快处理办法项目故障处理方式故障原因可能造成的影响维修措施内容1.行车模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），最大允许充放电功率调整为0，整车在(t+2)s内没有高压下电，BMS主动断开高压继电器；2.车载充电模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），动力电池充电请求为待机，5 s后断开高压继电器；3.地面充电模式：上报故障到EV-BUS（IN-BUS），发送BST，5 s后断开高压继电器。电池内部短路、电池焊接、装配等问题引起火花。导致电池隔膜融化，出现电池内短路，从而引起热失控、着火、爆炸。1.检查温度传感器装配位置；2.检查电池单体电芯状态；3.检查电池装配状态。问题探讨88节能 ENERGY CONSERVATIONNO.01 2023电器封闭750 ms后，V1与V2的差值等于15 V或V2等于V1的95%，BMS报告预充满状况为预充满未结束；在启动计时750 ms，V1和V2不满足要求，BMS吸合正极电源并将水平方位继电器开关状态设置为封闭，20 ms后断开预充电继电器，将预充电继电器关系置为断开，20 ms后报告预充电情况为预充电完毕，进