汽车|新能源汽车过热问题及关键技术分析
作者 |徐晓东 , 重庆长安汽车
来源 |汽车热管理之家
本文插图
1 过热问题原因分析
1.1 用户因素
1.1.1 充电方式
由于三元锂电池的高能量密度特性 , 使得其成为新能源乘用车广泛采用的电池 。 然而三元锂电池热稳定性较差 , 一旦过热(达到70~120 ℃) , 单体电池会出现膨胀现象 , 严重时会释放易燃有毒气体 。 因此把电池包的温度控制在标准范围内是减少过热风险的有效措施 。 目前市场上新能源汽车分为家用版和运营版 。 为了减少成本 , 部分家用版新能源汽车电池包内部没有安装冷循环系统 。 在夏季高温环境下 , 用户若经常采用直流快充方式充电 , 锂电池内部温度会因大电流充电工况而急剧升高 , 严重时会存在过热风险 。
1.1.2 用户改装
正常工况下新能源汽车的行驶状态和各控制器状态都已经经过试验测试 , 达到了比较理想的状态 。 部分用户为了给其他设备供电 , 可能会私自改装线缆连接、飞线充电 , 这会导致整车的平衡状态被打破 , 续驶里程发生变化 , 严重的话会导致电气故障 , 引发过热风险 。
1.1.3 使用场景
雨天行驶是汽车常见工况 , 新能源汽车是电气高度集成化的产物 , 绝缘故障检测是过热问题管控的重中之重 。 新能源汽车通常会经过一系列的浸水测试 , 但是由于车辆生产过程中的不一致性 , 车辆在长时间经过涉水路段或者在暴雨天气时泡水 , 可能会导致车身控制器的常电电路进入异物 , 造成接插件端子间发生微短路并逐渐产生铜绿腐蚀 , 严重时会产生火弧烧蚀 , 存在过热风险 。 雨天充电也是较为常见的充电使用场景 , 它对充电桩的绝缘要求很高 。 在雨天充电时 , 若发现充电枪口磨损严重 , 无法确认其密封性时 , 应换桩充电 , 避免过热风险 。
1.2 服务站因素
目前 , 新能源汽车发展较快 , 但其售后维修市场却发展缓慢 。 各个服务站维修水平参差不齐 , 大部分服务站都缺乏专业的高级维修工程师 , 这可能会带来一些潜在的过热风险 。
1.2.1 软件角度
由于新能源汽车发展较快 , 各控制器软件版本更新换代随之加快 。 部分服务站在给新能源汽车刷写最新版软件时 , 存在将其他车型的控制器软件版本更新到保养车辆的现象 。 由于软件版本不一致 , 在充电过程中会存在动力电池过充风险 , 即单体电压达到截止电压(4.2 V)时 , 汽车仍在充电 。 动力电池过充会导致单体电池正极材料严重脱锂 , 使正极材料与电解液发生化学反应产生大量热量 , 若电池模组结构设计不合理 , 会导致热量无法传播 , 引发热失控 。
1.2.2 硬件角度
新能源汽车故障从硬件角度可以分为高压线束故障和系统部件故障 。
高压线束接插件接插需要遵循插拔力标准 。 服务站在进行排查维修复原时 , 如果高压接插件接插不到位 , 汽车在颠簸路况行驶时产生的剧烈抖动以及大油门时刻产生的大电流2 个因素会造成高压线束接插件部分产生电弧 , 引发烧蚀 , 带来过热风险 。
系统部件故障分为电池包内、外故障 。 1)电池包内故障:目前新能源汽车电池包由几千个单体电池组成 , 几个单体电池组成一个电池模组 , 每个电池模组之间用铜排连接 。 服务站在拆解、维修、更换电池模组时 , 如果对高压铜排连接的螺栓未拧紧或者固定不到位 , 可能会导致行驶过程中铜排螺栓处抖动 , 产生电弧引发烧蚀 , 严重时有整包过热的风险;2)电池包外故障:电机控制器及高压分线盒中存在大量的电子元器件 , 服务站在拆装维修完电机控制器或者高压分线盒时 , 如果没有对系统内部进行清洁 , 可能会导致一些异物(例如小螺钉、铁丝或汗珠等)进入系统部件 , 进而导致行车中高压短路 , 引起过热风险 。
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