新能源汽车绝缘故障分析

嘻哈哈

绝缘故障属于新能源汽车中比较常见的故障，如果故障持续性存在，通过绝缘表测量绝缘值可以快速锁定故障，如果绝缘故障偶发性存在，往往在用绝缘表检测绝缘时绝缘值正常，这时给排查故障带来难度。偶发性绝缘故障是一个技术难点，需要制定相关检测计划以及通过一定的技术手段来排查故障。一、绝缘监测原理整车绝缘监测功能是由BMS对整个高压回路进行实时检测，整车高压部件各支路均并联连接在一起，任意支路对地绝缘异常(低于500Ω/V)，均会引起绝缘告警，并上报告警状态。有的车型，整车绝缘监测分为上支路和下支路（如下图），上支路(高压正极电路)为主正对地，下支路(高压负极电路)为主负对地。BMS上报绝缘故障报警时取两路中的较低值。

此车型绝缘监测点位于动力电池组和主正主负继电器之间，在动力电池主正和主负继电器闭合后，上报的绝缘值为整车所有高压回路绝缘值，即包含了电驱动总成五合一（DC/DC、PDU、OBC、MCU、电机）、压缩机CCM、空调暖风PTC、快充口及线束、慢充口及线束等所有高压部件。在动力电池主正和主负继电器断开后，这时如果出现绝缘故障，上报的绝缘值为电池包内部的相关绝缘值，此时的绝缘值和外围高压部件无关。高压部件中，快充线束、空调暖风PTC和电池加热PTC均有继电器隔离，在这些高压模块参与工作时就会发生绝缘故障的情况下，需重点检查这些高压部件对应支路的绝缘阻值。以上为零跑车型绝缘监测原理，不同车型高压系统的绝缘监测原理基本相同，不同点在于绝缘监测点的设计位置，个别车型绝缘监测点的位置设计在主正主负继电器和负载（外围高压部件）之间，此时，主正主负继电器在断开时上报的绝缘值以后区别，需要特别注意。
二、绝缘故障处理机制绝缘电阻是电气回路中最基本的绝缘指标，通过加载直流电压于绝缘物，经过一定时间，极化过程结束后，通过测量通过绝缘物的泄漏电流然后转化为对应的电阻，即为绝缘电阻。车辆绝缘故障处理机制如下：上电前如整车上电前BMS监测到存储的绝缘故障，不响应VCU上电指令，同时仪表点亮故障灯。行驶工况行驶过程中BMS监测到整车绝缘值在100Ω/V至500Ω/V，报一级绝缘故障，VCU不做处理，点亮绝缘故障灯；如监测到整车绝缘值小于100Ω/V，则报二级绝缘故障，降功率至10KW（跛行状态），当VCU监测到车辆禁止或车速较低时，执行整车断高压操作，同时仪表点亮故障灯。充电工况充电过程中BMS实时监测整车绝缘，如监测到整车绝缘值在100Ω/V至500Ω/V，报一级绝缘故障，VCU不做处理，点亮绝缘故障灯，如监测到整车绝缘值小于100Ω/V，则报二级绝缘故障，仪表点亮故障灯，同时充电停止。同理，不同车辆绝缘故障处理机制也会有一些区别，如有的车辆绝缘电阻小于270kohm在IMCU存储：P16271A，高压绝缘故障等级1；绝缘电阻进一步变小小于60kohm时在IMCU存储：P16281A，高压绝缘故障等级2；需查询相关手册进行判断。

三、高压组件绝缘阻值高压系统各部件绝缘值如下表，不同车型不同高压部件测量时需要注意正确选择绝缘表档位，需根据维修手册进行测量。400v平台车型绝缘值如下图：

四、绝缘故障排查思路1、持续性绝缘故障持续性绝缘故障，可通过绝缘表测量绝缘值来判断某一个高压部件或几个高压部件存在绝缘故障。测量高压部件时，需根据手册选择绝缘表正确测量档位进行测量。800v平台车型绝缘值如下图：

2、偶发性绝缘故障偶发性绝缘故障是一个技术难点，可按如下基本思路进行检查：
a.常规检查常规检查非常重要，可初步排查车辆使用环境了解车况。如各高压部件线束是否有破皮、腐蚀、老鼠咬线；如底盘是否有托底，电池包是否有托底磕碰出现裂纹及裂痕导致水气进入电池包导致绝缘问题；如冷却液液位是否正常，冷却液里面是有电机机油，油冷电机机油里是否有水，油冷电机的冷却液通过油水散热器进入电机内部也会偶发导致绝缘问题。底盘托底导致电池包泄压阀开裂，电池包进水引起绝缘故障（P16271A高压绝缘故障等级1，P1E0500内部高压回路与底盘绝缘故障），如下图：


b.读取故障码查看冻结帧数据及故障发生的时间和工况，如下图（行驶中绝缘值低）:

c.复现故障测试及路试（切换运动、标准、舒适不同的驾驶模式，开关空调、开关暖风、快慢充充电、颠簸路面路试），看能否复现故障，判断绝缘故障频率。如果在使用某一功能时故障复现，如开空调开暖风时出现故障，重点检查功能部件压缩机及PTC。如果在快充时出现故障，排除充电桩故障以后，需重点检查快充系统支路。d.分析后台数据故障能复现，路试多次出现故障后，可通过后台数据或者诊断仪查看故障时刻主正主负继电器状态和绝缘值，判断故障在电池包外还是在电池包内（个别车型可以通过软件算法直接报绝缘故障是在电池包内还是电池包外）。e.测量绝缘值摸清故障出现的工况以后，在故障复现时立即停车下电，断开小电池用绝缘表测量绝缘值，逐步锁定高压部件。f.隔离排除法如果故障能复现但复现时间较短，在摸清故障发生的基本规律后，当怀疑某个高压部件发生绝缘故障可能性大时，可隔离断开某个高压部件（如怀疑前电机故障，可以断开前电机模块插头及电机高压插头测试，必要时短接隔离的高压部件互锁，有的车辆不短接互锁车辆也可以行驶）进行路试，然后查看后台是否有绝缘值低记录。如果无绝缘值低记录这时复原试车故障复现，绝缘值再次变低，可判断是此被隔离高压部件绝缘有问题。五、彩蛋绝缘故障在传统燃油车上通常也能遇到，例如点火线圈绝缘套破皮引起点火不良，发动机抖动、熄火这种也是绝缘故障。对于偶发性绝缘故障需要结合一定技术手段细心排查，如洗车后去路试看故障是否容易复现，在复现后立即停车下电测量绝缘值；如怀疑某高压部件有问题时，可以在静态状态下多次去测量绝缘值等等。另外，根据历史排查情况，空调压缩机和空调暖风PTC故障率相对较高，压缩机内部容易进入水气从而引发绝缘故障。