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比亚迪 F3DM 电池包严重漏电故障排除 | 维修案例

发布时间e:2021-06-24

故障现象

一辆 2011 年的比亚迪F3DM 混合动力汽车,行驶里程 73541 公里。车辆不能正常使用,车主拖车到店后,经过沟通得知,之前都正常使用,但因为长时间停放,没有使用,也没有充电。对车辆进行补充充电后, 发现车辆不能使用,打开钥匙车辆仪表有红灯点亮,不能进入OK 显示模式。

根据车主描述的内容,对车辆的故障进行了检查和确认,测量普通 12V 铅酸电池电压只有 8.5V,明显偏低,对电池进行搭电以后,电池电压恢复到了12.4V,接着打开点火开关,仪表上的发动机和电机亮红灯,车辆还是不能工作。如图 1 所示,故障码如图 2 所示。

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按照正常的汽车维修和诊断流程,用汽车电脑诊断仪读取了故障码,开始有很多的故障码,例如预充失败、通信故障、绝缘故障等等,还有几个未定义的故障码,担心这款诊断仪读取的故障码不一定准确,因为之前也发生过类似的情况,因为诊断仪对故障码的解释存在偏差,导致后面开展的维修工作方向发生错误。所以换了一款诊断仪之后,最后只有一个故障码当前存在,且无法清除,如图 3 所示,B1234,电池包严重漏电。

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从这个故障码的内容,大致可以判断此车的故障原因很有可能与高压电池包有关系,因为此车的年代比较久了,而更换高压电池包的费用是车主不愿意接受的。

车主提出来一个设想:能不能把车辆的系统改一下,干脆不要高压系统了,就把这台 F3DM 的混合动力车,当做一台普通的燃油车来用,占用一个车牌指标也好,三缸的发动机,动力不是很足, 但对车辆的性能也没有什么高的要求,我给的答复当然是不行的,至于为什么不行?我们一起来了解一下这台车的系统结构和工作原理。


比亚迪 F3DM 系统结构原理

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如图 4、图 5 系统结构图所示,比亚迪 F3DM 将一个 1.0L 排量的 3 缸汽油发动机和和两个电机结合在一起,配合上高压动力电池,组合成了由电机和电机配合发动机输出动力的两种驱动模式。在此车上市的时候,厂家宣称F3DM 这款这有两个比较突出的特点(当然现在看起来,就明显的 LOW 了很多)。

1、与普通的汽油车比较而言,该车有了更好的动力性能,使用了混合动力状态时提高了燃油经济性能,在纯电动 EV 模式下,噪音偏小、排放为零, 同时电机还负责制动能量回收,意思是指在车辆刹车的过程,将制动能回收转换成电能,并将电能储存在动力电池内,供车辆使用;

2、与其他混合动力车型比价,该款车拥有了大容量的动力电池,极大程度上增加了纯电动状态的行驶里程数,并且具有外接电源充电功能(现在这种充电行驶已经司空见惯了,但在当时,也可以算作是一种创新设计),使用市电 220V 交流电源对车辆进行充电,方便了客户使用,在一定里程内,可以不依赖燃油而继续行驶。


比亚迪 F3DM 车型系统的工作模式


1、“EV”纯电动工作模式;在纯电动工作模式下,电池组的高压直流电经过逆变器以后,转换成交流电,从而由电机二驱动车辆行驶。如图 6.

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2、“HEV”混合动力工作模式:

(1)混合动力模式 A,发动机此时工作在最佳状态,发动机的动力经过变速箱驱动车辆,并且电机一随着发动机的转动,作为发电机产生电能进行发电,为车辆供电和为高压动力电池充电,只是因为此款发动机排量较小,所以动力输出和充电都显得有点力不从心,在车辆巡航的时候还过得去,稍微负荷重一点,就明显的工作不足,如图 7

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(2)HEV 混合动力工作模式 B,如果需要较高的动力输出时,在发动机继续保持工作的状态下,电机二介入动力输出,和发动机一起工作驱动车辆,从而可以提供更高的动力输出功率。如图 8

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(3)混合动力工作模式 C,在车辆高压电池组电量比较低而整车需要动力的输出,也比较低的情况模式下,三缸发动机带动电机一进行发电,电机二则可以利用电机一发的电能驱动车辆,多余的电能将存储在动力高压电池组内。如图 9.

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此车的高压电池组额定电压是 330V,可以通过家用的慢充给整车充电, 直到整车充满以后自动断慢充,建议整车每周至少进行一次完整慢充,在纯电的模式下,车辆大约可以行驶 80 公里左右,而这台车已经停放了好几个月没有使用和充电,再加上车辆年限比较老,自然就更容易产生故障了。

此车采用的是 3 缸自然吸气汽油发动机,最大功率为 50KW;电机一(MG1)既是作为启动发动机时候的起动机,在发动机运转时转换为发电机, 最大功率是 25KW。电机二(MG2)在车辆行驶的时候可以介入动力输出,在车辆滑行或者刹车的时候,电机二有电动机转换为发电机,进行能量回收,电机二的最大功率为 50KW。


故障检测与维修

根据这台车辆的故障现象,以及上面对车辆检测所读取到的故障信息,基本可以确定导致该车不能上电的故障原因和高压系统有关。既然系统报绝缘故障,那就要对高压系统进行检测,先要区分是动力电池的绝缘故障还是负载绝缘故障。关闭点火开关,断开低压普通 12V 蓄电池的负极,拆下动力电池低压控制端,对动力电池输出端的负载端进行绝缘测试:用绝缘表对负载端进行检测,检测控制器上高压测接插件正极、负极对控制器外壳的绝缘电阻,正常值要大于 20MΩ,检测结果为 86.5MΩ和 214MΩ,如图 10、图 11 所示,既然测量结构都大于标准值,便可以确定负载侧正常,故障在动力电池内部,主要原因为:

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1、电池到控制盒之间的线路有绝缘故障;2、电池内部存在故障。本着先易到难、由外到内的原则,先对连接线路进行检测,断开高压系统的维修开关、低压电池负极,停放 10min 后,用万用表检测确定高压电池输出端正、负极对地没有电压,然后将电池输出的正负线与高压力控制盒断开,用绝缘表检测电池输出线路绝缘电阻在正常范围,所以基本可以确定是电池内部故障。

该车由 100 块串联的磷酸铁锂电池组成的电池组,串联电压为 330V。通过以上判断,分析故障在高压电池内部故障,只有拆卸高压电池进行检查。在这里说明下拆装动力高压电池的注意事项:要把人身安全放在首位,确保不能带电作业,必须遵循下列步骤:

1、关闭点火开关后拔出点火钥匙放在口袋,以防止别人无意启动车辆。

2、打开车辆后尾箱,戴好防护绝缘手套,按照车辆维修手册指导拔出车辆动力电池维修开关手柄,(要将拆下的维修手柄保管好,防止其它维修人员装上,原则上一台车辆一个主修人员,上电通电都要有主修人员来确定)。

3、拆下车辆低压 12V 电池负极端子,保证车辆低压电断开,这时会听到动力电池控制器内部继电器的释放响声。

4、拆电池停放大约 10min 后,(让变频器内的高压电容的电量释放)在用万用表对动力电池组高压线输出端进行检验以确定没有电压存在。

5、再次分别检查动力电池的正、负极,对地没有电压或小于 3V,这时才可以对动力电池进行检测和维修处理。

遵循以上步骤将车辆动力电池从车上拆下,发现由于车辆比较老旧至使高压电池外壳与车体锈蚀密封不好,电池内部进水,进一步检查发现有两组电池严重损坏,如图所示,和车主沟通以后,考虑需要降低维修成本,所以外购两组旧电池进行更换,在这里说明下只要更换电池模组,并且对电池组进行均衡和充、放电处理,确保单格电池的电压差不能大于 0.03V,更换后在装车前都要对电池模组进行检测,检测确定后正常才装车,装车后故障排除, 读取没有故障码,仪表的 OK 指示灯点亮。经过试车确定车辆的故障已排除。

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