新能源汽車保養(yǎng)與故障診斷技術(shù)課件：診斷與排除絕緣故障

診斷與排除絕緣故障《新能源汽車保養(yǎng)與故障診斷技術(shù)》

新能源汽車綜合故障診斷與排除方法CONTENTS目錄故障原因分析故障處理辦法故障診斷流程情境導入小李幾年前購買了一輛秦EV電動汽車，某天出行大雨傾盆，小李冒雨將車從公司開回了家，第二天車輛上電時發(fā)現(xiàn)儀表報絕緣故障，車輛無法高壓上電。隨后小李的車輛被送至新能源汽車服務(wù)站，售后技術(shù)人員經(jīng)檢查，初步確定是高壓系統(tǒng)漏電故障，如果你是該技術(shù)人員，你會如何診斷與排除該故障呢?01故障原因分析純電動汽車整車結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)燃油車相似，但其動力源和驅(qū)動系統(tǒng)有很大區(qū)別。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/72V至DC/600V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，整車電安全是純電動汽車安全問題的一個重要方面，重點關(guān)注的是高壓系統(tǒng)的絕緣故障。由于純電動汽車存在高壓部件，為防止絕緣失效造成的人身安全隱患，車輛設(shè)置有對整車高壓部件絕緣電阻的監(jiān)控裝置，當絕緣電阻低于設(shè)定的闖值時確認為絕緣故障。一、故障原因分析（一）絕緣故障定義一、故障原因分析針對純電動汽車整車高壓系統(tǒng)的絕緣故障可分為兩個部分來進行展開分析。一部分為動力電池內(nèi)部，包含動力電池模組、配電銅排、高壓檢測回路、配電盒等零部件；另一部分為電池外部的高壓系統(tǒng)，包含高壓配電箱、驅(qū)動電機、電機控制器、直流變換器、車載充電器、直流加熱系統(tǒng)、制冷空調(diào)系統(tǒng)及外部高壓線束等高壓零部件。（二）絕緣故障原因分析1.動力電池內(nèi)部的絕緣故障原因電解液泄露、外部液體侵入、絕緣層被破壞等因素，造成動力電池模組或單體出現(xiàn)了異常的導電回路而導致絕緣故障。此類故障發(fā)生后可能會造成較嚴重的后果。

如：打火燒蝕、模塊內(nèi)單體短路等故障；電池管理單元有大量線纜通過連接器接入，若出現(xiàn)凝露或電金屬遷移等，容易在內(nèi)部產(chǎn)生各種潛在導通路徑，出現(xiàn)絕緣故障；一、故障原因分析（二）絕緣故障原因分析1.動力電池內(nèi)部的絕緣故障原因電池模組內(nèi)部由于振動、沖擊等導致磨損、錯位，若出現(xiàn)絕緣紙、藍膜失效等情況，亦會導致絕緣故障;電池管理系統(tǒng)BMS和配電盒這兩個部件由于是直接接入高壓的，若出現(xiàn)隔離失效，也會出現(xiàn)絕緣故障。一、故障原因分析（二）絕緣故障原因分析2.動力電池外部高壓系統(tǒng)故障原因外部高壓配電回路主要包括高壓連接器和高壓電纜，該部分故障比較多的情況有兩種：一種是配件的質(zhì)量問題，供應(yīng)商在處理高壓電纜屏蔽層時工藝不當，導致屏蔽絲與功率端子異常接觸，引起絕緣故障;另一種是絕緣層在長時間運行后容易老化，導致絕緣性能降低或絕緣層開裂，引起絕緣故障;驅(qū)動電機、電機控制器、直流變換器、車載充電器、直流加熱系統(tǒng)、制冷空調(diào)系統(tǒng)等高壓用電部件內(nèi)部出現(xiàn)絕緣故障。對于這類故障處理，把各部件系統(tǒng)內(nèi)部的高壓連接器及高壓電纜絕緣故障排除后，就只需考慮部件內(nèi)部的自身相關(guān)絕緣防護是否合理。一、故障原因分析（二）絕緣故障原因分析02故障診斷流程二、故障診斷流程結(jié)合現(xiàn)場故障具體表現(xiàn)，絕緣故障有著不同的種類，且故障部件呈多樣表現(xiàn)，初步排查可依照著如下步驟實施:(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。低壓連接的線路問題排除時，同時需要對CAN線的總線通信故障排除，測量終端電阻的阻值是否正常，一般接近60Ω，若測得電阻偏差較大，推斷信號可能被削弱，CAN通信異常。二、故障診斷流程結(jié)合現(xiàn)場故障具體表現(xiàn)，絕緣故障有著不同的種類，且故障部件呈多樣表現(xiàn)，初步排查可依照著如下步驟實施:(3)若車輛組合儀表顯示絕緣故障，則車輛絕緣故障出現(xiàn)在高壓回路中，高電壓部件有絕緣過低電陽現(xiàn)象產(chǎn)生，務(wù)必及時檢查高電壓部件。由于絕緣故障的檢測系統(tǒng)無法定位絕緣故障具體位置，故需人工現(xiàn)場予以逐步實施初步排查:排查高壓回路前提務(wù)必要求操作人員嚴格依照著高壓操作安全規(guī)程實施，穿戴好防護用品，對工具進行絕緣性細致檢查。并且實操期間，絕緣手套應(yīng)戴好，絕緣靴務(wù)必穿好，站立于絕緣臺上面操作。放電5分鐘左右，直至電壓低于人體安全電壓方可操作。排查車輛底部電池高壓分配盒，拔掉電池高壓分配盒所連接相應(yīng)高壓式配電箱高壓線束所有插接件，將高壓回路分成前/后部分，前部分一般指向車輛前艙高壓的用電部件;后部分指向車輛底部電池包。二、故障診斷流程結(jié)合現(xiàn)場故障具體表現(xiàn)，絕緣故障有著不同的種類，且故障部件呈多樣表現(xiàn)，初步排查可依照著如下步驟實施:電池絕緣性檢測用絕緣測試儀測試電池的正負極對車身的絕緣電阻，若絕緣值低于絕緣預(yù)警的電阻闖值，則確定電池漏電，存在絕緣故障。否則檢測前艙部分高壓配電箱高壓線束對車身的絕緣性。絕緣問題若發(fā)生于電池箱端，則拔掉所有電池組進入到電源分配盒的線束，確保電源分配盒為孤立裝置，與電池無連接。測量電源分配盒的銅排對車身底盤的絕緣電阻，若為過低電阻，表明電源的分配盒潛在故障問題，相反情況下則無故障問題:同樣測量電池組部分正負極線束對車身底盤的絕緣值，若過低情況下則表明所對應(yīng)電池組已發(fā)生了絕緣問題，此時需要對電池自身原因予以細致排查。二、故障診斷流程結(jié)合現(xiàn)場故障具體表現(xiàn)，絕緣故障有著不同的種類，且故障部件呈多樣表現(xiàn)，初步排查可依照著如下步驟實施:絕緣問題若發(fā)現(xiàn)于前部分高壓的配電箱端，則依次拔掉高壓盒的高壓電器負載接線，如驅(qū)動電機、DC/DC、空調(diào)壓縮機、PTC、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。二、故障診斷流程在上述過程，所提到的電動汽車絕緣等級如下表所示。絕緣等級標準絕緣等級差低于100Ω/V絕緣等級良介于100-500Ω/V之間絕緣等級優(yōu)大于5002/V二、故障診斷流程在上述過程，所提到的電動汽車高壓線束絕緣性能要求如下表所示。線束名稱測量部位標準動力電池高壓電纜電源正極(B腳)絕緣阻值21.4MΩ

電源負極(A腳)絕綠阻值21.0MΩ電機控制器電纜電源正極(B腳)絕緣阻值2100MΩ

電源負極(A腳)絕緣阻值2100MΩ快充線束電源正極(B腳)絕緣阻值無窮大

電源負極(A腳)絕綠阻值無窮大慢充線束電源正極(L腳)絕緣阻值220MΩ

電源負極(N腳)絕緣阻值220MΩ二、故障診斷流程接上一頁表格：高壓附件線束DC/DC電源正極(A腳)絕緣阻值220MΩ

PTC電源正極(B腳)絕緣阻值2500MΩ

壓縮機電源正極(C腳)絕緣阻值25MΩ

PTC-A組負極(D腳)絕緣阻值2500MΩ

充電機電源正極(E腳)絕緣阻值220MΩ

充電機電源負極(F腳)絕緣阻值220MΩ高壓附件線束充電機電源正極(E腳)絕緣阻值≥20MΩ

充電機電源負極(F腳)絕緣阻值≥20MΩ

DC/DC電源負極(G腳)絕緣阻值≥20MΩ

壓縮機電源負極(H腳)絕緣阻值≥5MΩ

PTC-B組負極(J腳)絕緣阻值≥500MΩ慢充充電線交流電源正極(L腳)絕緣阻值≥20MΩ二、故障診斷流程在上述過程，所提到的電動汽車高壓部件絕緣性能要求如下表所示。高壓零部件標準值動力電池動力電池正極絕緣電阻≥1.4MΩ；負極絕緣電阻≥1.0MΩ車載充電機環(huán)境溫度23℃±2℃和相對濕度45%～75%時，車載充電機正負極輸出與車身(外殼)之間的絕緣電阻≥1000MΩ；環(huán)境溫度23℃±2℃和相對濕度90%～95%時，車載充電機正負極輸出與車身(外殼)之間的絕緣電阻≥20MΩ。DC-DC環(huán)境溫度23℃±2℃和相對濕度80%～90%時高壓輸入與車身(外殼)絕緣電阻≥1000MΩ;環(huán)境溫度-20℃～65℃和工作濕度5%～85%時高壓輸入與車身(外殼)絕緣電阻≥20MΩ。二、故障診斷流程接上一頁表格：空調(diào)壓縮機向空調(diào)壓縮機內(nèi)充入50cm3±1cm3的冷凍機油和63g±1g的HFC-134a制冷劑后，空調(diào)壓縮機正負極對車身(外殼)的絕緣電阻≥5MΩ;清空空調(diào)壓縮機內(nèi)部的冷凍機油后，空調(diào)壓縮機正負極對車身外殼的絕緣電阻≥50MΩ。PTCPTC正負極與車身(外殼)絕緣阻值≥500MΩ電機控制器、驅(qū)動電機電機控制器正負極輸入端子與車身(外殼)絕緣電阻值≥100MΩ熔斷器盒高壓盒端(動力電池輸入，驅(qū)動電機控制器輸出)與車身(外殼)絕緣阻值為無窮大。03故障處理辦法在電動汽車高壓系統(tǒng)設(shè)計時，一般原則應(yīng)確保絕緣電阻值大于100Ω/V，當汽車發(fā)生絕緣電阻值低于規(guī)定值時，高壓管理系統(tǒng)及時切斷所有的高壓回路并發(fā)出聲光報警，持續(xù)一定時間待故障消失后，汽車才能允許進行下一次上電。電池管理系統(tǒng)BMS作用是監(jiān)控與控制，反饋采集的信息并根據(jù)采集的信息調(diào)節(jié)參數(shù)；整車控制器VCU，用于控制整車上電、驅(qū)動、運行、故障處理等功能?？紤]純電動汽車運行工況不同，大致可以分為行車狀態(tài)、充電狀態(tài)及碰撞事故等狀態(tài)。在不同的工況下，考慮到車輛的使用安全，絕緣故障應(yīng)采取如下有區(qū)別的處理辦法。三、故障處理辦法三、故障處理辦法在車速大于等2km/h的行車狀態(tài)下，發(fā)生絕緣故障時，BMS僅上報故障，VCU不做任何處理。在車速小于等于2km/h的行車狀態(tài)下，故障處理機制有所不同，考慮到整車安全，BMS在監(jiān)測到絕緣故障時立即上報故障，并切斷高壓系統(tǒng)；VCU即時下電高壓，并同時禁止再次上電高壓。（一）行車狀態(tài)三、故障處理辦法（二）充電工況充電工況是電動汽車特有的整車工況，根據(jù)充電模式的不同有直流快充和交流慢充兩種不同形式?？斐洳捎玫姆绞健昂唵未直?，直流電直接儲存到動力電池內(nèi)；慢充則需要經(jīng)過車載充電機將交流電轉(zhuǎn)換成直流電再充入動力電池。慢充狀態(tài)持續(xù)時間長相對穩(wěn)定性較高，快充狀態(tài)持續(xù)時間短穩(wěn)定性差，更容易發(fā)生故障。BMS對于充電狀態(tài)下絕緣故障的處理方式是上報故障，立即切斷高壓系統(tǒng)；VCU立即進行高壓下電，同時解除充電狀態(tài)。三、故障處理辦法（三）事