摘要：動力電池系統(tǒng)可靠性直接影響新能源汽車性能表現(xiàn)。深入分析了新能源汽車電池的故障特征，并構(gòu)建了一套科學的診斷流程。通過電池狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)記錄運行數(shù)據(jù)，并結(jié)合專業(yè)檢測設(shè)備測量關(guān)鍵參數(shù)，技術(shù)人員能夠在單體電池電壓、容量、溫度等指標出現(xiàn)異常時，逐步排查問題根源。針對不同的故障，其修復(fù)方案也有所區(qū)別：若電芯損壞，則進行整組更換；若管理系統(tǒng)故障，則進行程序重置；若溫度異常，則調(diào)整散熱系統(tǒng)。此診斷與修復(fù)方法已在多個維修站點得到驗證，具有較高的實用性和可靠性。

關(guān)鍵詞：新能源汽車；電池；故障診斷；解決方法

中圖分類號：U469.7" " " 收稿日期：2025-02-19" " " DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.04.028

Exploration of Fault Diagnosis and Solutions for New

Energy Vehicle Batteries

Zhang Mingbo

Taian Technician College，Tai'an 271000，China

Abstract：The reliability of power battery systems directly affects the performance of new energy vehicles. This article deeply analyzes the fault characteristics of new energy vehicle batteries and constructs a scientific diagnostic process. By recording operational data through a battery status monitoring system and measuring key parameters with professional testing equipment， technicians can gradually identify the root cause of problems when indicators such as individual battery voltage， capacity， and temperature are abnormal. For different faults， the repair plan also varies： if the battery cell is damaged， the entire set should be replaced; If the management system fails， reset the program; If the temperature is abnormal， adjust the cooling system. This diagnostic and repair method has been validated at multiple maintenance sites and has high practicality and reliability.

Key words：New energy vehicles;Battery;Fault diagnosis;Solution

1 前言

新能源汽車動力電池技術(shù)展現(xiàn)了獨特的能源管理體系，核心架構(gòu)融合了單體電池、模組結(jié)構(gòu)與智能管理系統(tǒng)。單體電池集成了正極材料、負極材料、分隔膜、電解液等功能層，構(gòu)筑能量轉(zhuǎn)換單元。電池模組設(shè)計采用串并聯(lián)布局，多個單體電池有序排列，形成更高規(guī)格的電壓輸出與儲能容量。電池充放電機理遵循電化學反應(yīng)規(guī)律：充電時，電極界面發(fā)生氧化還原過程，儲存電化學能；車輛行駛時，電化學能釋放并轉(zhuǎn)化為電能，輸送至驅(qū)動電機產(chǎn)生動力輸出。

2 新能源汽車動力電池常見故障分析

2.1 電池容量衰減

電池組儲能效率下降令整車續(xù)航能力受限，影響消費者用車體驗[1]。專業(yè)角度分析，容量衰減源于三大要素共同作用：a.電池使用周期累積帶來的性能退化。長期充放電過程使電極活性位點減少，逐步喪失儲能功能。b.溫度應(yīng)力誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)破壞。電池工作環(huán)境溫度超標會引發(fā)電極材料降解，使容量快速流失。c.非標準充電操作造成的性能損耗。電池處于過度充放電狀態(tài)，電極材料結(jié)構(gòu)崩塌，儲能容量顯著降低。

2.2 電池包內(nèi)部絕緣

電池包內(nèi)部絕緣失效屬于新能源汽車動力電池系統(tǒng)最為嚴峻的技術(shù)難題之一[2]。主要表現(xiàn)為電芯外殼材質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而引發(fā)電解液滲漏，抑或電池組件密封性能下降而造成外界水分滲入，又或冷卻液循環(huán)系統(tǒng)密封性能降低導(dǎo)致泄漏，這些問題最終導(dǎo)致電池正極與負極同殼體之間絕緣性能喪失，危害性極大，易引發(fā)電池組起火燃燒乃至爆炸等重大安全事故。

2.3 電池單體故障

單體電池性能退化直接影響電動汽車運行穩(wěn)定性。電芯失效模式主要包括三個層面：a.涉及內(nèi)部導(dǎo)電回路異常，電極間雜質(zhì)沉積或隔膜損傷導(dǎo)致電流自耗增加，電壓偏離正常值；b.關(guān)聯(lián)充電控制系統(tǒng)故障，電芯電壓突破保護限值，存在安全風險；c.體現(xiàn)為電池生產(chǎn)質(zhì)量問題、使用壽命終止或材料結(jié)構(gòu)劣化等引起的性能衰竭，最終表現(xiàn)為電壓輸出不足或完全失效。

2.4 電池過充或過放

動力電池過充過放故障表現(xiàn)為電壓值偏離標準工作區(qū)間，電壓異常超出安全限值。充電電壓超越電池額定值或放電深度低于規(guī)定標準時，電池內(nèi)部發(fā)生一系列化學反應(yīng)，引發(fā)活性物質(zhì)分解。a.過充狀態(tài)導(dǎo)致正極材料晶格結(jié)構(gòu)遭到破壞，負極析出鋰枝晶；b.過放導(dǎo)致銅箔溶出，造成永久性損傷，研究數(shù)據(jù)顯示，鋰電池單體電壓低于2.5 V時電解液分解加劇，高于4.2 V時電極材料快速老化。電壓異常源于電池管理系統(tǒng)監(jiān)測失靈或充電設(shè)備存在缺陷，最終造成電池容量衰減，嚴重時誘發(fā)熱失控。

3 新能源汽車動力電池故障診斷方法

3.1 故障信息讀取

動力電池故障數(shù)據(jù)讀取技術(shù)是電動汽車診斷領(lǐng)域的核心環(huán)節(jié)，該技術(shù)直接決定了故障定位與修復(fù)方案的準確性。專業(yè)診斷設(shè)備與動力電池管理系統(tǒng)（BMS）建立通信連接后，會按照標準診斷協(xié)議對電池控制單元進行全面掃描。

a.診斷系統(tǒng)采集的故障信息主要包含三個維度：故障代碼（DTC）、故障現(xiàn)象描述以及故障等級分類，其中標準化的故障代碼體系是業(yè)內(nèi)普遍采用的診斷依據(jù)。舉例而言，當系統(tǒng)顯示P0A80代碼時，表明動力電池組出現(xiàn)異常；若顯示P0A7F代碼，則意味著輸出電路存在故障隱患。

b.專業(yè)診斷儀器具備多項數(shù)據(jù)采集功能：①實時采集電池組電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù)；②記錄故障發(fā)生時刻的車輛工況數(shù)據(jù)；③追蹤分析故障碼的歷史變化規(guī)律，數(shù)據(jù)為技術(shù)人員精準判斷故障原因提供了可靠依據(jù)。

c.故障等級評估系統(tǒng)把收集到的異常信息劃分為不同警示等級。輕微故障通常不會影響車輛正常行駛，但需要及時預(yù)警；嚴重故障則可能導(dǎo)致系統(tǒng)強制進入保護模式，并觸發(fā)應(yīng)急處置流程。

d.標準化的故障診斷流程要求技術(shù)人員嚴格遵循以下步驟：①連接專業(yè)診斷設(shè)備，建立與BMS的穩(wěn)定通信；②讀取存儲的故障碼信息；③分析故障描述與等級判定結(jié)果；④查詢技術(shù)手冊，對照故障特征；⑤結(jié)合歷史維修數(shù)據(jù)制定修復(fù)方案。

3.2 電池參數(shù)測試

電池參數(shù)測試技術(shù)是診斷新能源汽車動力電池性能狀態(tài)的關(guān)鍵手段。測試系統(tǒng)配備專業(yè)級別的測量儀器，其中電池容量測試裝置記錄0.1%精度的充放電數(shù)據(jù)，內(nèi)阻分析儀器采用先進的交流阻抗測量方法，頻率區(qū)間跨度從0.1 Hz延伸至100 kHz。測試環(huán)境條件嚴格把控：室溫恒定在23～27 ℃之間，濕度始終保持45%～75%的適宜范圍。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)每秒記錄一次電池狀態(tài)參數(shù)，完整測試周期根據(jù)電池規(guī)格不同，持續(xù)4～8 h不等。

3.3 電池拆解檢查

動力電池內(nèi)部檢測是新能源汽車故障診斷環(huán)節(jié)中最為精密且專業(yè)的技術(shù)操作。技術(shù)人員首先應(yīng)該準備完整的安全防護裝備，包括高壓絕緣手套、專業(yè)防護面罩和絕緣工具等。開始拆解前，電池組必須放電至25 V以下安全電壓值，具體檢測程序分為以下幾個步驟：

a.電壓檢測。專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)使用高精度數(shù)字萬用表，逐個測量電池單體電壓。正常情況下，各電池單體之間的電壓差值應(yīng)小于50mV。若發(fā)現(xiàn)電壓偏差超出此范圍，則該單體可能存在內(nèi)部故障。

b.外觀排查[3]。技術(shù)人員需要仔細觀察每個電池單體表面狀態(tài)。重點檢查項目包括：電池外殼是否出現(xiàn)鼓包變形、密封膠條完整性、極柱與連接片接觸情況等。任何異?，F(xiàn)象都應(yīng)記錄在檢測報告中。

c.溫度監(jiān)測。利用紅外測溫儀對每個電池單體表面溫度進行掃描，記錄溫度分布情況。正常工況下，相鄰單體間溫差應(yīng)不超過3 ℃。溫度異常往往預(yù)示著該處存在內(nèi)阻升高或短路隱患。

d.BMS系統(tǒng)檢查。專業(yè)人員應(yīng)對電池管理系統(tǒng)各傳感器進行校準驗證，重點測試溫度傳感器、電壓采樣線路等關(guān)鍵部件運行狀態(tài)；同時檢查控制器固件版本及通信狀態(tài)。

4 新能源汽車動力電池故障維修流程

4.1 故障檢測

動力電池故障檢測是新能源汽車維護保養(yǎng)的核心環(huán)節(jié)，精準檢測直接影響維修質(zhì)量與車輛使用壽命。

a.故障信息采集階段必須全面收集車主反饋信息。維修技術(shù)人員需要詳細記錄用戶描述的具體問題，包括電池容量衰減程度、充電時長異常等現(xiàn)象，同時詢問車輛使用環(huán)境、駕駛習慣等背景信息，為后續(xù)診斷方向制定奠定基礎(chǔ)。

b.電池歷史數(shù)據(jù)分析是診斷的重要依據(jù)。專業(yè)診斷設(shè)備讀取電池管理系統(tǒng)（BMS）記錄的運行數(shù)據(jù)，涵蓋充放電電流值、單體電壓數(shù)值、工作溫度變化等核心參數(shù)，歷史數(shù)據(jù)能反映電池性能衰退規(guī)律，幫助鎖定故障源頭。

c.專業(yè)檢測設(shè)備測量是診斷必不可少的環(huán)節(jié)。維修人員運用高精度檢測儀器對電池進行全面檢測，主要測量指標包括：單體電壓（3.0～4.2 V）、內(nèi)部電阻值（≤0.5 mΩ）、剩余容量（gt;80%）等，數(shù)據(jù)直觀反映電池健康狀況。

d.外觀檢查必須細致入微。專業(yè)技術(shù)人員需要仔細檢查電池包外觀，重點關(guān)注以下方面：殼體是否存在變形或破損、密封膠條完整性、接線端子腐蝕程度、冷卻管路是否滲漏等，任何異常都可能導(dǎo)致電池性能下降。

e.綜合分析診斷結(jié)果并形成系統(tǒng)結(jié)論。技術(shù)人員需要整合各項檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合車輛使用工況，分析故障成因。常見故障包括：電芯老化（使用時間超過5年）、過充過放（充電電壓＞4.25 V）、溫度失控（＞60 ℃）等，準確判斷故障類型是制定維修方案的前提。

4.2 拆卸電池

電動汽車動力電池拆卸是一項需要專業(yè)技能與嚴格規(guī)范的維修工序。首先，維修人員應(yīng)當斷開整車高壓系統(tǒng)，靜置5 min以上，使用萬用表測量電池組端子電壓，數(shù)值必須低于36 V才能開展后續(xù)操作。

a.拆卸底盤防護裝置。維修人員需要使用專業(yè)扭力扳手，依照車型維修手冊規(guī)定的扭矩值拆除底部防護板，同時記錄螺栓位置與型號，便于后期復(fù)原。底盤防護板拆除后，應(yīng)立即檢查電池包外觀，確認無變形、裂紋等異常。

b.分離電氣連接。電池包與整車連接的高壓接頭、低壓線束以及冷卻管路需要按照規(guī)定順序依次拆除。高壓接頭拆除時，必須使用絕緣工具，佩戴1 000 V絕緣手套。低壓線束包含溫度傳感器、BMS通信等信號線，拆除時應(yīng)小心操作，避免損壞插針。

c.拆卸電池模組固定裝置。電池模組通常采用螺栓連接方式固定在車架上，拆卸時應(yīng)按照對角線順序松開螺栓，防止受力不均導(dǎo)致變形。模組之間的連接排線需要專用工具拆除，切勿強行拉扯。

d.取出電池單體。電池單體由多個電芯串并聯(lián)組成，外部包裹有防護外殼與密封膠條。拆解時應(yīng)使用專用工具，避免劃傷電芯表面。單體間的匯流排連接需要使用專業(yè)設(shè)備拆除，嚴禁使用普通工具撬動。維修過程工作區(qū)域必須配備氣體檢測儀、滅火器等安全設(shè)備。環(huán)境溫度應(yīng)控制在5～35 ℃范圍內(nèi)，相對濕度不超過85%。拆卸下的電池組應(yīng)放置在防靜電托盤上，遠離易燃易爆物品。整個拆卸過程需要專業(yè)維修人員全程記錄操作步驟與關(guān)鍵參數(shù)，建立完整的維修檔案。拆卸后的電池組應(yīng)貼有標識，注明電壓等級、容量等基本信息，并按照危險品管理規(guī)范妥善存放[4]。

4.3 電池分解

電動汽車動力電池維修操作屬高危作業(yè)范疇，拆解工序要求精準嚴謹。標準維修工位需要搭載20 t液壓升降機，工作臺規(guī)格2 000 mm×1 000 mm×800 mm，具備500 kg承載力。

a.綜合檢測過程。專業(yè)檢測設(shè)備測量標準電壓值，正常區(qū)間320～400 V；維修人員使用數(shù)字萬用表探測模組間電壓，精度應(yīng)達0.001 V；絕緣電阻標準值100 mΩ以上，漏電流小于1 mA。密封膠條厚度8～12 mm，導(dǎo)電端子表面電阻應(yīng)低于0.2 mΩ，固定螺栓扭矩值22～25 N·m。

b.精細化拆解程序。電池模組標配96-108串單體，單體規(guī)格173 mm×45 mm×125 mm；拆解作業(yè)溫度5～35 ℃，環(huán)境濕度低于85%。單體排列序號依次編碼，每組20～24個并聯(lián)；殼體標準厚度2.5～3.0 mm，凹陷變形超出0.5 mm判定受損。

c.危險品處置規(guī)范。防爆容器收集廢舊電解液，容積20 L。防泄漏托盤承載量應(yīng)達液體容器1.1倍；吸液棉吸收倍率15倍，中和劑pH值控制6.5～8.5。廢棄物分類存儲，專用容器密封保存。

d.專業(yè)化數(shù)據(jù)記錄。每個單體記錄9項核心參數(shù)：開路電壓、內(nèi)阻、容量、溫度、絕緣值、外觀評級、生產(chǎn)批次、循環(huán)次數(shù)、健康狀態(tài)；拍攝記錄20張以上高清照片，分辨率3 000×2 000像素，42項檢測數(shù)據(jù)同步錄入系統(tǒng)。

5 結(jié)語

電動汽車動力電池維修技術(shù)體系已進入規(guī)范化發(fā)展階段，專業(yè)檢修人才的培養(yǎng)成為行業(yè)發(fā)展的核心任務(wù)。隨著電池系統(tǒng)檢測與維護工藝的不斷創(chuàng)新，專業(yè)設(shè)備的應(yīng)用也在持續(xù)深化，同時檢修技術(shù)標準逐步完善，為行業(yè)提供了堅實的技術(shù)支撐。然而，隨著電動汽車市場規(guī)模的快速擴張，維修服務(wù)需求呈現(xiàn)倍增趨勢，電池系統(tǒng)維護技術(shù)的水平亟待進一步提升。未來，行業(yè)需進一步加強技術(shù)研發(fā)與人才培養(yǎng)，推動維修服務(wù)體系的智能化與標準化，以滿足市場對高效、安全、可靠維修服務(wù)的需求，助力電動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]張政.新能源汽車動力電池常見故障維修診斷方法及應(yīng)用[J].汽車維修技術(shù)人員，2024（12）：36-36.

[2]朱昇，王佳俊，李宇，等.探析新能源汽車動力電池故障診斷[J].汽車周刊，2024（1）：154-156.

[3]李鈺.新能源汽車動力電池故障診斷關(guān)鍵技術(shù)研究[J].內(nèi)燃機與配件，2024（14）：79-81.

[4]張入丹.新能源汽車動力電池維護與故障診斷操作規(guī)范[J].汽車實用技術(shù)，2024，49（2）：17-22.

作者簡介：

張銘博，男，1976年生，高級講師，研究方向為汽車教學。