【故障现象】 一辆2011年11月出厂的江淮同悦电动汽车,行驶里程:2052km。行驶途中该车仪表板上的动力电池警告灯亮(图3-6),同时动力电池组突然掉电,汽车动力消失无法行驶。
该车动力电池组为磷酸铁锂动力电池,额定电压为320V,电池组容量为50A·h,总能量为15.2kW·h。动力电池组一共由95个电池模块串联而成,它是由两个电池包组成,分为上电池包和下电池包,上电池包安装在汽车的行李舱,下电池包安装在传统车油箱的位置。上电池包由40个电池模块组成,下电池包由55个电池模块组成。电池模块是由五个单体电池并联组成。电池模块的技术指标如图3-7所示。
图3-6 仪表板上显示动力电池警告灯亮
图3-7 江淮电动汽车电池模块技术指标
【故障诊断】 根据故障现象判断,在行驶途中突然掉电的故障原因可能有:低压电池故障;高压电池组故障;动力电池高压继电器损坏;驱动电机故障;驱动电机控制器故障;档位故障;线路故障。读取该车的故障码如图3-8所示。
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图3-8 液晶屏上显示的故障码
液晶显示屏显示的故障码为“210005”,查询故障表得知含义为“电机母线欠压”。起动车辆,变速杆置于前进档,准备行驶时,动力电池突然掉电,由此判断可能是低压电源的故障(电动汽车上低压电源的主要作用是:即使当主能源如主电池完全放电或设备不能正常工作时,仍能为电动汽车的动力电池管理系统、中央控制器、显示仪表和基本辅助子系统提供稳定的动力)。低压电源工作电压的范围9~16V,超出此范围低压系统就不能正常工作,会处于欠压或过压状态。检测低压电源的电压低于9V,更换低压电源,起动车辆,车辆行驶了10min后,又突然掉电。排除低压电源、电机、电机驱动器的故障和线路故障。车辆能正常行驶,排除档位的故障,同时动力电池高压继电器能正常闭合和开启,它的故障也排除。现在只有动力电池的故障。
动力电池是不是亏电呢?将车拖回到厂里,首先给动力电池充电,在充满电以后,将车辆开到举升机上,支起车辆的两个驱动轮,然后加速运行。行驶一会儿后,用仪器读取动力电池组的数据流。发现在95个电池模块中有一个电池模块即35号电池模块电压过低,为2.45V(图3-9),标准电压应为2.5~3.6V。每当35号电池模块电压降到2.45V时动力电池组就突然掉电,动力消失。
图3-9 动力电池数据流
【故障排除】 将35号电池模块更换,同时对整车的电池系统进行均衡性充电。充电完成后,装车试车,故障排除。
【故障总结】 为什么一个电池模块电压过低会使动力电池组整个系统输出能量也变低呢?江淮电动汽车的动力电池组是由95个电池模块串联组成。由于电池组存在“木桶效应”,即电池组特性是由最差的电池决定的,而电池模块放电下限电压为2.5V,当电池管理系统采样到某一个电池模块电压过低,为了保护整个动力电池组,延长其使用寿命,故电池管理系统会切断整个动力电池组的能量输出(即欠压保护)。
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