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/36V。電動汽車動力電池輸出的直流電壓區(qū)間已遠遠超過了該安全電壓。因此，國家的電動汽 車安全要求標準對人員的觸電防護提出了明確的要求，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 Q/Vo各整車廠開發(fā)的純電動車輛

2、，則根據(jù)各自設(shè)定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)的一款東風御風純電動輕型客車上， 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 Qo2014 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 kQ,由電池管理系統(tǒng)BMS承擔檢測功能，當檢測到的絕緣電阻值低于該值時，BMS各

3、對應(yīng)的絕緣故障代碼上報給上位機，整車上則由組合儀表來進行代碼顯示和故障燈報警。 當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色緣監(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松脫和扭曲導(dǎo)致連接失效的情況。3 ）排除了低壓連接線路問題，

4、則需要排除CAN總線的通信故障，檢查終端電阻阻值是否正常，若正常應(yīng)該是60Q,如果測出是 40Q,則可能信號被削弱，會導(dǎo)致CAN!信不正常。4 ）當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行定位，這時需要進行逐步的人工排查。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

5、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。 另外， 由于東風御風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)程進行作業(yè)， 操作人員按規(guī)定穿戴好防護用品， 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

6、人體觸電的風險。 3.3 故障排查步驟1 ）找到相對應(yīng)的舉升機或地溝，以便于車輛底部的操作。2 ） 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

7、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線，即電池組進入電源分配盒的正負極， 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載接線，如驅(qū)動電機、DC/DG空調(diào)、PTG動轉(zhuǎn)泵、充電機等，同時測量高壓配電箱內(nèi)的總正總負對電底盤的絕緣電阻。 如上述某個負載接線拔掉后， 絕緣正常或者提升了， 說明該負載存在絕緣問題，依次拔掉所有負載，即可確認故障點。 4 總結(jié)依據(jù)上述排查步驟， 基本上能夠確認發(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， 也將該回路分成前后兩個部分進行排查， 縮小了排查目標， 提高排查效率。 而對于車輛前艙