伍惠康
比亚迪汽车工业有限公司
摘要：近年来在政府的大力推动和行业的积极努力下，电动汽车产业取得了长足的发展，无论是技术水平还是产销规模都上了一个新台阶。越来越多的普通消费者开始接受纯电动汽车，纯电动汽车的安全问题也受到了电动汽车产业各界人士的重视。纯电动汽车的构造与传统燃油车不同，产生故障的原因也存在差异。电气故障是纯电动汽车的常见故障，绝缘故障是其中之一。通过分解纯电动车整车高压系统结构，分析了动力电池内外部高压系统主要组成及其导致绝缘故障的常见因素，并探讨了纯电动汽车绝缘故障的诊断及故障发生后的处理机制。
关键词：纯电动汽车；绝缘故障；诊断处理
引言
电动汽车是指以动力电池为动力，用电机产生驱动力的车辆，并且要求各项指标符合道路交通和安全法规。与传统汽车相比，电动汽车对环境影响较小，世界各国都在强力推广。
1纯电动汽车的主要结构分析
与传统汽车相比，纯电动汽车用驱动电机替代了发动机；传动机构进行了较大简化；增加了电源系统和电力控制系统等新机构。纯电动汽车主要包括电力驱动控制系统、车身、底盘、辅助系统等四部分。电力驱动控制系统包含电源系统、驱动电机系统等。
电源系统主要包括动力电池、电池管理系统和车载充电机等。动力电池是能量的存储装置。目前的纯电动汽车以锂离子蓄电池为主，应用最为广泛的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。电池管理系统实时监控动力电池的使用情况，对动力电池的端电压、电池剩余电量、放电时间、放电深度等状态参数进行检测。还对单个电池内阻、温度、电压等信号进行采集。车载充电机是把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求控制其充电电流。
驱动电机系统的功用是将动力电池中的电能，通过驱动电机产生机械能，减速增扭后，驱动车轮旋转，保证汽车行驶；在汽车减速制动或者下坡时，运用再生制动技术，实现部分能量回收。驱动电机系统包含驱动电机、控制器、功率变换器等，是纯电动汽车的"心脏"。
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CAN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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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3min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故障处理步骤
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。
8）充电工况是电动汽车特有的整车工况，根据充电模式的不同有直流快充和交流慢充两种不同接口。快充采用的方式"简单粗暴"，直流电直接储存到动力电池内；而慢充则需要经过车载充电机将交流电转换成直流电再充入动力电池。慢充状态持续时间长相对稳定性较高，快充状态持续时间短稳定性差，更容易发生故障。BMS对于充电状态下绝缘故障的处理方式是上报故障，立即切断高压系统；VCU立即进行高压下电，同时解除充电状态。
9）随着技术的进步，电动汽车行驶里程的要求越来越高。大多数汽车厂家所采用的电源是电池容量较大的锂电池，但锂电池碰撞起火的概率相对较大，对高压系统的设计要求也更严格。在碰撞工况下高压系统的绝缘故障，BMS进行立即上报和下电高压处理；VCU进行高压下电，同时禁止上高压。
结语
纯电动汽车在推广和使用的过程中，很多人会害怕有触电的危险，而绝缘故障会导致危险电压、火灾、高故障电流和爆炸，造成人身伤害和死亡事故。本文对电动汽车绝缘故障诊断原理和时序要求进行了介绍，同时也区分了在不同工况下的处理机制，给纯电动汽车相关技术人员一点参考。电动汽车产业的大力发展需要行业专家和企业专家的继续努力，以提高其在使用过程和维修过程当中的安全性，消除消费者的顾虑，促进电动汽车产业健康稳步发展。
参考文献
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论文作者:伍惠康
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
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