纯电动汽车绝缘故障的诊断及排查

纯电动汽车绝缘故障的诊断及排查

纯电动汽车是以纯电池动力来驱动车辆运行的，其动力电池的输出电压大部分都在DC/72 V至DC/600 V之间甚至更高。根据《GB3805安全电压》的要求，人体的安全电压一般是指不致使人直接致死或致残的电压，一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是DC/36 V。电动汽车动力电池输出的直流电压区间已远远超过了该安全电压。因此，国家的电动汽车安全要求标准对人员的触电防护提出了明确的要求，其中包括对绝缘电阻值的最低要求。根据GB/T18384.3-2001第6.2.2条规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5 kΩ/V。各整车厂开发的纯电动车辆，则根据各自设定的电压等级来确定动力系统的绝缘电阻报警阀值。

在笔者参与开发的一款东风御风纯电动轻型客车上，动力系统的绝缘故障是以仪表及上位机的报警来实现监测的，依据系统电池电压，该车型最低报警绝缘电阻值定为500 kΩ。 2014年10月起总装下线的整车在试验及调试过程中，在近万公里的行驶里程中发生了多起绝缘报警故障，笔者也参与排查了多起此类故障，通过对排查过程的总结，积累了一点经验，下面就排查的具体方法和步骤进行说明。

1 绝缘故障报警的实现

该款纯电动轻客上，最低报警绝缘电阻值设定为500 kΩ，由电池管理系统BMS 来承担检测功能，当检测到的绝缘电阻值低于该值时，BMS将对应的绝缘故障代码上报给上位机，整车上则由组合仪表来进行代码显示和故障灯报警。当组合仪表上显示了故障代码或报警灯时，表示此时车辆出现了绝缘故障，必须马上进行故障排查，以免出现人身安全事故。

2 绝缘报警初步排查

根据现场故障表现来看，故障的种类和故障部件表现多样，可根据以下步骤进行初步排查。

1）如车辆的仪表能正常显示，并正确反映是否有故障，那么说明BMS绝缘监测系统本身应该是正常工作的。

2）如车辆的仪表显示绝缘无连接（也有对应的故障代码），此时应该检查低压控制线路是否正确或可靠连接。笔者就碰到过低压线束端插接件插针松脱和扭曲导致连接失效的情况。

3）排除了低压连接线路问题，则需要排除CAN总线的通信故障，检查终端电阻阻值是否正常，若正常应该是60Ω，如果测出是40Ω，则可能信号被削弱，会导致CA N通信不正常。

4）当车辆的组合仪表明确显示有故障，此时表明车辆的绝缘故障发生在高压回路上，高电压部件出现了绝缘电阻过低的情况，需要对高电压部件进行相关检查。由于该绝缘检测系统无法对绝缘故障点进行定位，这时需要进行逐步的人工排查。

3 高电压回路的排查

3.1高电压回路的构成

高压电回路的构成如图1所示，按安装位置分成车辆前舱部分和车辆后部两个部分。前部主要有电机系统、高压配电箱、充电系统及附件，后部由电源分配盒和电池包组成，安装于车辆后底部。所有线条连接所至的部件的相应位置均有超过人体安全电压的高压电，操作时需要特别关注。另外，由于东风御风纯电动轻客采用电池模块外部并串联结合方式，考虑线路简化及成本控制，只在总正和总负回路上各设置了控制继电器，没有再另外增加维修开关。

3.2操作注意事项

在进行高压回路的排查前，为了确保安全，一定要按照相应的高压安全操作规程进行作业，操作人员按规定穿戴好防护用品，检查工具的绝缘性。操作时应戴绝缘手套，穿绝缘靴，站在绝缘台上。对于电控部件的残余高电压，我们在设计时也对之作了要求，必须在3 min以内将电压放至低于36V，考虑到拆装及维修准备时间，基本能够将电压降至人体安全电压以内，以降低对人体触电的风险。

3.3故障排查步骤

1）找到相对应的举升机或地沟，以便于车辆底部的操作。

2）找到车底部的电池电源分配盒，拔掉电源分配盒连接高压配电箱的高压线束插接件，高压回路此时被分成了前部和后部两个部分，后部为安装于车辆底部的电池包，前部为安装于车辆前舱的其他高压用电部件。

3）打开电源分配盒盒盖，用绝缘表测量电池组1、电池组2的正负极分别对车体电底盘的绝缘电阻，称为绝缘a；用绝缘表测量被拆下的连接高压配电箱的高压线束

上的正负极分别对电底盘的绝缘电阻，称为绝缘b。

4）如果绝缘a低于报警电阻阀值，而绝缘b阻值正常，说明绝缘故障在后部的电池箱端，反之则在前部的高压配电箱端，如果绝缘a、b均过低，则前后部均存在故障。

5）如果绝缘问题在后部的电池箱端，则拔掉所有的电池组的进线，即电池组进入电源分配盒的正负极，此时电源分配盒是孤立的，没有连接。测量电源分配盒铜排对电底盘的绝缘电阻，如果电阻过低，则电源分配盒有故障，否则没有问题。

6）依次测量电池组的正负极对电底盘的绝缘电阻，如果过低，说明对应的电池组有绝缘问题，需要进一步开箱查找电池本身原因。

7）如果绝缘问题在前部的高压配电箱端，则依次拔掉高压盒的高压电器负载接线，如驱动电机、DC/DC、空调、PTC、动转泵、充电机等，同时测量高压配电箱内的总正总负对电底盘的绝缘电阻。如上述某个负载接线拔掉后，绝缘正常或者提升了，说明该负载存在绝缘问题，依次拔掉所有负载，即可确认故障点。

4 总结

依据上述排查步骤，基本上能够确认发生绝缘电阻过低的原因及故障高压部件，此方法主要是将零散的故障种类和部件进行了分类，先排除系统线路连接的故障，然后将重点集中在高压部件的绝缘过低上；在检查高压回路时，也将该回路分成前后两个部分进行排查，缩小了排查目标，提高排查效率。而对于车辆前舱的高压用电部件排查，也是集中在高压配电箱上进行，能有效提高排查速度并准确定位故障点。对于纯电动汽车的技术人员在车辆调试及维修中提供了一些方法和经验。