最新純電動汽車絕緣故障的診斷及排查

1、純電動汽車絕緣故障的診斷及排查 純電動汽車是以純電池動力來驅(qū)動車輛運行的，其動力電池的輸出電壓大部分都在DC/72 V至DC/600 V之間甚至更高。根據(jù)GB3805安全電壓的要求，人體的安全電壓一般是指不致使人直接致死或致殘的電壓，一般環(huán)境條件下允許持續(xù)接觸的“安全特低電壓”是DC/36 V。電動汽車動力電池輸出的直流電壓區(qū)間已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該安全電壓。因此，國家的電動汽車安全要求標(biāo)準(zhǔn)對人員的觸電防護(hù)提出了明確的要求，其中包括對絕緣電阻值的最低要求。根據(jù)GB/T18384.3-2001第6.2.2條規(guī)定，動力系統(tǒng)的測量階段最小瞬間絕緣電阻為0.5 k/V。各整車廠開發(fā)的純電動車輛，則根據(jù)各自設(shè)定

2、的電壓等級來確定動力系統(tǒng)的絕緣電阻報警閥值。 在筆者參與開發(fā)的一款東風(fēng)御風(fēng)純電動輕型客車上，動力系統(tǒng)的絕緣故障是以儀表及上位機(jī)的報警來實現(xiàn)監(jiān)測的，依據(jù)系統(tǒng)電池電壓，該車型最低報警絕緣電阻值定為500 k。 2014年10月起總裝下線的整車在試驗及調(diào)試過程中，在近萬公里的行駛里程中發(fā)生了多起絕緣報警故障，筆者也參與排查了多起此類故障，通過對排查過程的總結(jié)，積累了一點經(jīng)驗，下面就排查的具體方法和步驟進(jìn)行說明。 1 絕緣故障報警的實現(xiàn) 該款純電動輕客上，最低報警絕緣電阻值設(shè)定為500 k，由電池管理系統(tǒng)BMS來承擔(dān)檢測功能，當(dāng)檢測到的絕緣電阻值低于該值時，BMS將對應(yīng)的絕緣故障代碼上報給上位機(jī)，整車

3、上則由組合儀表來進(jìn)行代碼顯示和故障燈報警。當(dāng)組合儀表上顯示了故障代碼或報警燈時，表示此時車輛出現(xiàn)了絕緣故障，必須馬上進(jìn)行故障排查，以免出現(xiàn)人身安全事故。 2 絕緣報警初步排查 根據(jù)現(xiàn)場故障表現(xiàn)來看，故障的種類和故障部件表現(xiàn)多樣，可根據(jù)以下步驟進(jìn)行初步排查。 1）如車輛的儀表能正常顯示，并正確反映是否有故障，那么說明BMS絕緣監(jiān)測系統(tǒng)本身應(yīng)該是正常工作的。 2）如車輛的儀表顯示絕緣無連接（也有對應(yīng)的故障代碼），此時應(yīng)該檢查低壓控制線路是否正確或可靠連接。筆者就碰到過低壓線束端插接件插針?biāo)擅摵团で鷮?dǎo)致連接失效的情況。 3）排除了低壓連接線路問題，則需要排除CAN總線的通信故障，檢查終端電阻阻值是否

4、正常，若正常應(yīng)該是60，如果測出是40，則可能信號被削弱，會導(dǎo)致CAN通信不正常。 4）當(dāng)車輛的組合儀表明確顯示有故障，此時表明車輛的絕緣故障發(fā)生在高壓回路上，高電壓部件出現(xiàn)了絕緣電阻過低的情況，需要對高電壓部件進(jìn)行相關(guān)檢查。由于該絕緣檢測系統(tǒng)無法對絕緣故障點進(jìn)行定位，這時需要進(jìn)行逐步的人工排查。 3 高電壓回路的排查 3.1高電壓回路的構(gòu)成 高壓電回路的構(gòu)成如圖1所示，按安裝位置分成車輛前艙部分和車輛后部兩個部分。前部主要有電機(jī)系統(tǒng)、高壓配電箱、充電系統(tǒng)及附件，后部由電源分配盒和電池包組成，安裝于車輛后底部。所有線條連接所至的部件的相應(yīng)位置均有超過人體安全電壓的高壓電，操作時需要特別關(guān)注。另

5、外，由于東風(fēng)御風(fēng)純電動輕客采用電池模塊外部并串聯(lián)結(jié)合方式，考慮線路簡化及成本控制，只在總正和總負(fù)回路上各設(shè)置了控制繼電器，沒有再另外增加維修開關(guān)。 3.2操作注意事項 在進(jìn)行高壓回路的排查前，為了確保安全，一定要按照相應(yīng)的高壓安全操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)，操作人員按規(guī)定穿戴好防護(hù)用品，檢查工具的絕緣性。操作時應(yīng)戴絕緣手套，穿絕緣靴，站在絕緣臺上。對于電控部件的殘余高電壓，我們在設(shè)計時也對之作了要求，必須在3 min以內(nèi)將電壓放至低于36V，考慮到拆裝及維修準(zhǔn)備時間，基本能夠?qū)㈦妷航抵寥梭w安全電壓以內(nèi)，以降低對人體觸電的風(fēng)險。 3.3故障排查步驟 1）找到相對應(yīng)的舉升機(jī)或地溝，以便于車輛底部的操作。 2

6、）找到車底部的電池電源分配盒，拔掉電源分配盒連接高壓配電箱的高壓線束插接件，高壓回路此時被分成了前部和后部兩個部分，后部為安裝于車輛底部的電池包，前部為安裝于車輛前艙的其他高壓用電部件。 3）打開電源分配盒盒蓋，用絕緣表測量電池組1、電池組2的正負(fù)極分別對車體電底盤的絕緣電阻，稱為絕緣a；用絕緣表測量被拆下的連接高壓配電箱的高壓線束上的正負(fù)極分別對電底盤的絕緣電阻，稱為絕緣b。 4）如果絕緣a低于報警電阻閥值，而絕緣b阻值正常，說明絕緣故障在后部的電池箱端，反之則在前部的高壓配電箱端，如果絕緣a、b均過低，則前后部均存在故障。 5）如果絕緣問題在后部的電池箱端，則拔掉所有的電池組的進(jìn)線，即電池

7、組進(jìn)入電源分配盒的正負(fù)極，此時電源分配盒是孤立的，沒有連接。測量電源分配盒銅排對電底盤的絕緣電阻，如果電阻過低，則電源分配盒有故障，否則沒有問題。 6）依次測量電池組的正負(fù)極對電底盤的絕緣電阻，如果過低，說明對應(yīng)的電池組有絕緣問題，需要進(jìn)一步開箱查找電池本身原因。 7）如果絕緣問題在前部的高壓配電箱端，則依次拔掉高壓盒的高壓電器負(fù)載接線，如驅(qū)動電機(jī)、DC/DC、空調(diào)、PTC、動轉(zhuǎn)泵、充電機(jī)等，同時測量高壓配電箱內(nèi)的總正總負(fù)對電底盤的絕緣電阻。如上述某個負(fù)載接線拔掉后，絕緣正?；蛘咛嵘耍f明該負(fù)載存在絕緣問題，依次拔掉所有負(fù)載，即可確認(rèn)故障點。 4 總結(jié) 依據(jù)上述排查步驟，基本上能夠確認(rèn)發(fā)生絕緣電阻過低的原因及故障高壓部件，此方法主要是將零散的故障種類和部件進(jìn)行了分類，先排除系統(tǒng)線路連接的故障，然后將重點集中在高壓部件的絕緣過低上；在檢查高壓回路時，也