电动汽车电池最常见的三大问题
高压电池是电动汽车最关键、最昂贵的部件之一。它的状况会影响车辆的主要特性,甚至影响车辆能否正常运行。生产商为保护电池免受外部和内部因素的影响做出了巨大努力,但车主仍然会遇到问题,因此随着电动汽车和混合动力汽车数量的增加,电池维修和修复服务也越来越受欢迎。
电动汽车电池结构
电动汽车电池由电压为 1.2 伏或 3.7 伏(视类型而定)的小型电池组成。由于所需的输出功率为几十千瓦,电压可高达 800 伏,因此需要许多电源。这些电源被组合成模块(电池),通常每个模块有 4 至 12 个。标准电池管理系统(BMS)和镍基电池修复设备都与这些模块配合使用,而锂电池则与单个电池配合使用。
车辆中使用的电池类型各不相同,其中最常见的有两种:
- 镍氢电池(Ni-MH)。
- 锂离子电池(Li-ion)。
第一种被认为已经过时,主要用于混合动力汽车。然而,即使在今天的这些车辆中(例如丰田普锐斯混合动力车),也使用了锂电池。每种电池都有其优缺点。镍氢电池的效率较低,电量低于 20% 时几乎无法使用,电量超过 80% 时也很难充电。它们也更容易自放电。不过,镍氢电池相对安全–它们会爆炸,但不会点燃。
锂离子电池在参数上明显优于镍氢电池。它们的使用寿命更长,几乎没有自放电,也没有记忆效应(这意味着它们可以从任何地方充电)。锂电池的能量密度也更高。锂电池的主要缺点是极易燃烧,发生火灾时很难扑灭。不过,锂电池现在可以通过 BMS(电池管理系统)进行管理,所有使用这种电池的电动汽车都配备了这一系统。
虽然这两种电池的特性不同,但它们面临的主要问题却大致相同。
主要电池问题
由于物理定律的存在,电池衰减是一个不可避免的过程。即使使用得当,电动汽车电池也会以平均每年约 2% 的电量衰减。由于电池在损失大约 30% 的电量后就会被认为无法使用,这通常能确保电池使用 10-15 年。然而,某些因素会大大加速电池的衰减。
过热
高压电池过热的危险不仅仅是火灾或爆炸–这种情况非常罕见。温度过高也是电池的一个应力因素,会导致容量过早损失。除了总体过热外,当不平衡蓄电池中充电较多的电池承受较高负载时,也会出现局部过热,导致电压下降。
平衡是必要的,但车辆的 BMS 只能在电池状态非常好且模块之间差异很小的情况下平衡电池。在镍氢电池中,最多允许 1.5 V 的差异,而在锂电池中,最大差异为 50 mv。通常情况下,BMS 无法跟上电池的平衡。
镍电池对过热的耐受性较强;为了平衡运行,只需将其充电至 100%。然而,出于安全考虑,标准电子设备会在 80% 时关闭。这就需要特殊的技术–涓流充电,它是混合电池修复的一种形式,只有专业设备才能完成。
物理损伤
电动汽车电池通常位于汽车地板下。这样可以改善重量分布和操控性,但也增加了损坏的风险。可能损坏电池的情况包括:
• 车祸。
• 撞到障碍物。
• 叉车在运输过程中造成的损坏,尤其是在海运过程中。
在蓄电池损坏的情况下驾驶车辆非常危险。必须使用锂电池或镍氢电池测试仪进行检查。
在混合动力汽车中,蓄电池通常放置在后座下方,因此进气口安装在车厢内。湿气(如冷凝水或融化的雪)会通过这些进气口进入蓄电池,导致接触腐蚀和蓄电池失衡。蓄电池内的湿气是一个非常严重的问题,需要使用锂电池测试仪进行正确诊断。
电池的化学问题
电动汽车及其电池的质量参差不齐。例如,特斯拉的电池很少出现故障,而中国的电池往往有很多不尽如人意的地方。这表现在一些模块在大约六个月后接受充电的能力变弱,从而导致不平衡和电池故障。
如何解决电池问题
高压蓄电池不会立即完全失效。通常情况下,问题始于单个模块,车辆的电子设备无法独立处理这些问题。如果这些问题得不到解决,局部问题就会升级为重大问题,迫使车主设法修复混合动力电池或更换电动汽车电池单元。
在各个阶段监测电池状况、诊断和维修,包括
• 确定容量;
• 准备将电池安装到车辆中;
• 准备储存。
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