2.动力电池温度传感器维修案例
镍氢电池或磷酸铁锂电池在充、放电的化学反应过程中,均会产生热量,造成动力电池温度上升和环境湿度变化的现象。在变化的温度和湿度环境中,动力电池的的实际容量、储电能量、电功率和寿命等均有较大的影响,同时也影响电池组的自放电、漏电和储电时间等参数,所以监测电池组的温度和湿度变化是保护电池的一项重要措施。但在当前实际使用的电动汽车上,为简化控制和检测,只对温度进行检测而不检测湿度的变化。因为影响动力电池寿命的最主要因素是工作环境的温度,所以对电池寿命的测试要求标准的环境温度。有试验数据表明,超过了规定的工作温度后,电池的放电能力虽可提高,但动力电池的工作寿命却会显著缩短。若温度每超过10%,寿命则缩短50%。但过低的环境温度下,电池的放电能力却也会大大降低,直接影响电动汽车的使用。如比亚迪电动汽车的使用说明就明确要求,磷酸铁铿电池不提倡用于-10℃的环境中。当然还可通过给电池加温的方法,达到动力电池的工作温度的要求。
在动力电池上均装有多个电池温度传感器。不同的动力电池工作时的发热量也不相同,有的动力电池采取自然通风即可满足电池组的散热需求,有的必须强制通风来进行冷却。电池组箱中有多个电池温度传感器分散安装,用于监测多个单体电池的温度。如丰田普锐斯混合动力汽车装有四个电池温度传感器和一个电池进气温度传感器,别克君越混合动力汽车上每个电池装有两个温度传感器。而比亚迪动力电池组装有更多的温度传感器,可检测每节电池的温度。图7所示的是普锐斯动力电池的温度传感器,每个温度传感器配双线,共有4个温度传感器,分别采用蓝色、黑色、白色和红色导线。
温度传感器的安装不牢或失效会造成电池保护误判。深圳市公交大客车使用的五洲龙混合动力汽车,其动力电池分装在九个箱体中,第九箱为半箱,每箱电压为40V,总电压为340V,每箱装有三只温度传感器。其温度传感器安装不够牢固,由于车辆运行的震动,传感器震松脱落,造成检测误判报警的现象。后用树脂胶粘结传感器及引线,消除了这种故障。
丰田普锐斯电动汽车的电池温度传感器是卡装结构,小巧的传感器贴紧在电池表面,十分牢固不会脱落,能灵敏地感应电池的温度变化,在20℃常温下实测电阻为9.5kΩ、温度约40℃时降为6.5kΩ。但传感器也有老化变质的情况发生,笔者曾维修一辆1999年销售的普锐斯混合动力汽车,已正常行驶近300000km,某日仪表板的左显示屏右上角故障灯亮起,显示动力电池系统出现了故障。按程序对电池组进行了检修,动力电池没发现接线或其他异常,万用表检测镍氢电池组的电压仍有 200V,该车仍能起步和行驶。考虑仍可行驶的状况,检修时重点怀疑对象转为4个温度传感器。发现有3个温度传感器的电阻值为7.3kΩ,属于正常值范围,但其中白色导线的温度传感器的阻值已经变成42 kΩ,说明该传感器已失效了,更换此电阻后故障得以排除。
进气温度信号用于控制冷却风机的运转。比亚迪F3DM使用的动力电池正常工作温度范围在20~80℃之间,适合在我国大部分地区使用,可不装专用的散热冷却风机。实际装车使用证明,依靠车辆行驶途中的气流,就可达到散热的要求。但镍氢电池对环境温度的要求却较严格,所以还有一套专用的风机散热装置,图8为这种风机系统结构图。风机是否运转与转速高低由专门的电脑控制,其信号依据就是电池箱的进气温度传感器。普锐斯电动汽车使用镍氢电池,其进气冷却温度传感器是安装在电池鼓风机到电池箱的底部管道上的,用于检测进入电池箱的进气温度。限于电池在车架上的布置空间,绝大多数电动汽车的动力电池均采取水平安装,散热鼓风机装在进风管的前方,电池箱的底部是冷空气的通道,上部则是向车外排热风的管道。