纯电动汽车绝缘故障是什么原因？

Answer 1

电动汽车有一个很大的潜在让人害怕的地方是触电，因此有了一份专门针对车辆电气安全的安全标准《GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求第3 部分：人员触电防护》。里面有关于电气安全的部分有不少，其中对于绝缘故障可能造成高压电暴露，引起人身伤害。这个起始阈值也做了最小的规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5kΩ／V交流、直流为0.1kΩ／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，还有一个非常重要的是绝缘检测的策略和容错策略。

图1 整车绝缘问题概览

第一部分 绝缘检测的故障原因

电动汽车绝缘的问题主要可以分为：

内部：这部分我们细致的展开，从大的来看，主要是电解液泄露、外部液体进入、绝缘层被破坏之后，电池模组和单体出现了导电的回路。这类故障发生之后可能会发生较为严重的后果（主要是打火和烧蚀，引起模块内单体的短路故障）。



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在大的模组内，我们可以找到通过模组内部、BMU、BMS和模组与托盘等多种绝缘突破路径。

BMU对于Coating的要求很高，大量有电位差的线缆通过连接器接入，如果出现凝露和电金属迁移，容易在内部产生各种潜在导通路径

模组内部由于振动、冲击导致磨损、错位，如果出现绝缘纸、蓝膜失效的情况，就会出现绝缘问题

BMS和BDU这两个部件由于高压的直接接入，如果出现隔离失效，就会产生类似软短路的情况发生



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下图所示，真正绝缘问题出现电击人的情况，都需要出现人本身去接触电池的一端输出才会出现下图的电击事件发生。



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2. 电池外部的高压回路：这部分可以通过接触器断开而隔绝

a) 高压连接器和高压线缆：这里比较多的情况是两种，一种是局部放电引起的绝缘失效；还有就是连接器金属物质迁移导致的绝缘失效。



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备注：在这个案例里面，通电，高温，潮湿，氯离子存在的条件下，电连接器内部金属构件发生了表面镀银层的电迁移和主体材料的腐蚀，产物在电场的作用下附着在绝缘组件上并将外金属套壳和与内金属触条一体的金属构件连接，从而导致电连接器绝缘阻值大幅降低失效。

b) 高压用电部件内部出现绝缘失效：把内部的连接器、连线归于上一类以后，基本就考虑功率部件相关的绝缘防护是否合理。特别的如电机、变压器内绝缘情况。



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从场景上区分，可以分解成充电状态、正常状态、涉水、碰撞事故、结露、暴雨、淹没、清洗等状态。这是贯穿整个寿命周期和使用场景对各个环节进行考虑的结果，当然实际整车级别的验证测试也需要涵盖。



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从路径上分，可以从爬电距离、固态绝缘和空气间隙等方面对绝缘进行破坏。



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以上这些，都算是真正绝缘发生了问题。还有一些问题就是绝缘检测电路和算法本身受到干扰或者出现了硬件的损坏。我们可以细分为：

绝缘检测超差：受到外部干扰检测出来过高，设计范围超差

绝缘检测失效：电路由于开关（光耦或者高压继电器失效）出现失效



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第二部分 车辆诊断与处理和漏电车辆处理

我们还是以LEAF为例，其DTC分了三个故障：

模式A：是从动力源头切断任何充电和放电的过程，主要响应比较高等级的故障

模式B：考虑电池的故障在一定范围内之类，限制电机输出功率，在充电模式下充电停止（阻止了能量回收）

模式C：限制电池包的输入和输出功率

模式D：仅亮起故障等，其他不做处理



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这里的三个定义为处理绝缘值信号（P33DF是判断信号异常高、P33E0是采集信号异常低，P33E1是出现绝缘报警），这里分层的原因主要是是对整个故障错误分类。不过我倒是看到有不同的处理方法。我们在这里可以有几个区分点：

启动之时：启动的时候检测可以根据数值、诊断电路本身情况、整个系统上电的范围，可以判断出问题出在哪里。根据数值的不同选取处理办法。严格来说，根据在不同状态下，绝缘电阻的测量误差可以做不同的策略。

充电检测：这个我会后面仔细谈一谈快充多回路检测过程中可能出现的问题。这个在法规层制定的时候就已经有很多的涉及和探讨。

车辆行驶过程中：这点是我觉得很保守的，在车辆行驶过程中，由于有各方面的干扰存在包括纹波、电压在大电流充放过程的变化，使得整个记录的频次需要用计数器来做；根据数值也可以做不同的策略来判断这个严重情况，执行限功率或者更好的措施。



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区分了DTC之后，当发生了绝缘故障之后，对于维修人员首先应保证人员安全，操作者须配戴好有一定安全等级，符合国家相关标准要求的防护用品(防护用品通常有使用年限要求)，如绝缘手套（橡胶手套+外用手套）、绝缘鞋等。

这里有个绝缘电阻的参考表，用绝缘表来测非带电部件还是比较管用的。从车辆的寿命周期考虑，维护过程中还是安置一个MSD是比较靠谱的，能够在接触器粘连和各种意外条件下保证总线上是没有电的。



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Answer 2

电动汽车有一个很大的潜在让人害怕的地方是触电，因此有了一份专门针对车辆电气安全的安全标准《GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求第3 部分：人员触电防护》。里面有关于电气安全的部分有不少，其中对于绝缘故障可能造成高压电暴露，引起人身伤害。这个起始阈值也做了最小的规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5kΩ／V交流、直流为0.1kΩ／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，还有一个非常重要的是绝缘检测的策略和容错策略。

图1 整车绝缘问题概览

第一部分 绝缘检测的故障原因

电动汽车绝缘的问题主要可以分为：

内部：这部分我们细致的展开，从大的来看，主要是电解液泄露、外部液体进入、绝缘层被破坏之后，电池模组和单体出现了导电的回路。这类故障发生之后可能会发生较为严重的后果（主要是打火和烧蚀，引起模块内单体的短路故障）。



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在大的模组内，我们可以找到通过模组内部、BMU、BMS和模组与托盘等多种绝缘突破路径。

BMU对于Coating的要求很高，大量有电位差的线缆通过连接器接入，如果出现凝露和电金属迁移，容易在内部产生各种潜在导通路径

模组内部由于振动、冲击导致磨损、错位，如果出现绝缘纸、蓝膜失效的情况，就会出现绝缘问题

BMS和BDU这两个部件由于高压的直接接入，如果出现隔离失效，就会产生类似软短路的情况发生



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下图所示，真正绝缘问题出现电击人的情况，都需要出现人本身去接触电池的一端输出才会出现下图的电击事件发生。



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2. 电池外部的高压回路：这部分可以通过接触器断开而隔绝

a) 高压连接器和高压线缆：这里比较多的情况是两种，一种是局部放电引起的绝缘失效；还有就是连接器金属物质迁移导致的绝缘失效。



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备注：在这个案例里面，通电，高温，潮湿，氯离子存在的条件下，电连接器内部金属构件发生了表面镀银层的电迁移和主体材料的腐蚀，产物在电场的作用下附着在绝缘组件上并将外金属套壳和与内金属触条一体的金属构件连接，从而导致电连接器绝缘阻值大幅降低失效。

b) 高压用电部件内部出现绝缘失效：把内部的连接器、连线归于上一类以后，基本就考虑功率部件相关的绝缘防护是否合理。特别的如电机、变压器内绝缘情况。



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从场景上区分，可以分解成充电状态、正常状态、涉水、碰撞事故、结露、暴雨、淹没、清洗等状态。这是贯穿整个寿命周期和使用场景对各个环节进行考虑的结果，当然实际整车级别的验证测试也需要涵盖。



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从路径上分，可以从爬电距离、固态绝缘和空气间隙等方面对绝缘进行破坏。



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以上这些，都算是真正绝缘发生了问题。还有一些问题就是绝缘检测电路和算法本身受到干扰或者出现了硬件的损坏。我们可以细分为：

绝缘检测超差：受到外部干扰检测出来过高，设计范围超差

绝缘检测失效：电路由于开关（光耦或者高压继电器失效）出现失效



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第二部分 车辆诊断与处理和漏电车辆处理

我们还是以LEAF为例，其DTC分了三个故障：

模式A：是从动力源头切断任何充电和放电的过程，主要响应比较高等级的故障

模式B：考虑电池的故障在一定范围内之类，限制电机输出功率，在充电模式下充电停止（阻止了能量回收）

模式C：限制电池包的输入和输出功率

模式D：仅亮起故障等，其他不做处理



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这里的三个定义为处理绝缘值信号（P33DF是判断信号异常高、P33E0是采集信号异常低，P33E1是出现绝缘报警），这里分层的原因主要是是对整个故障错误分类。不过我倒是看到有不同的处理方法。我们在这里可以有几个区分点：

启动之时：启动的时候检测可以根据数值、诊断电路本身情况、整个系统上电的范围，可以判断出问题出在哪里。根据数值的不同选取处理办法。严格来说，根据在不同状态下，绝缘电阻的测量误差可以做不同的策略。

充电检测：这个我会后面仔细谈一谈快充多回路检测过程中可能出现的问题。这个在法规层制定的时候就已经有很多的涉及和探讨。

车辆行驶过程中：这点是我觉得很保守的，在车辆行驶过程中，由于有各方面的干扰存在包括纹波、电压在大电流充放过程的变化，使得整个记录的频次需要用计数器来做；根据数值也可以做不同的策略来判断这个严重情况，执行限功率或者更好的措施。



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区分了DTC之后，当发生了绝缘故障之后，对于维修人员首先应保证人员安全，操作者须配戴好有一定安全等级，符合国家相关标准要求的防护用品(防护用品通常有使用年限要求)，如绝缘手套（橡胶手套+外用手套）、绝缘鞋等。

这里有个绝缘电阻的参考表，用绝缘表来测非带电部件还是比较管用的。从车辆的寿命周期考虑，维护过程中还是安置一个MSD是比较靠谱的，能够在接触器粘连和各种意外条件下保证总线上是没有电的。



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Answer 3

绝缘电阻，绝缘介质所具有的电阻值，是衡量介质绝缘性能好坏的物理量，在常见的测量方式中，则表现为带电器件与壳体、大地等参考平台之间的电阻值，由于数值较大，单位常用“兆欧”表示。

漏电流，谈电气系统绝缘性能时，所指漏电流是系统内流过绝缘材料表面的电流，数值越大，说明系统绝缘性能越差，一般单位为“mΩ”。

电气绝缘失效的危害

电动汽车，与传统车相比，电子电气系统的比例大大增加。并且，电动汽车动力系统是以往不曾在汽车上使用过的高压系统，动辄几百伏的电压平台。

因此电气绝缘是电动汽车高压安全的重要项目。根据相关标准中对人体安全电流的要求（DC 10mA，AC 2mA），GB-T 18384-2015 电动汽车 安全要求中规定，绝缘电阻最低要求：直流100Ω/V，交流500Ω/V。

电气系统如果出现绝缘失效，视程度不同，会造成累进的后果。系统中只有一个点绝缘出现故障，暂时对系统不会产生明显影响；出现多点绝缘失效，则漏电流会在两点之间流转，在附近材料上积累热量，遇到适当情形，可能会引发火灾。

同时，影响电器的正常工作；最严重的情形，可能发生人员触电。当然，汽车的电气都在底盘等乘车人员一般无法触及的地方，最可能遇到触电危险的，可能是生产和维修人员。

Answer 4

第一部分 绝缘检测的故障原因 电动汽车绝缘的问题主要可以分为: 内部:这部分我们细致的展开,从大的来看,主要是电解液泄露、外部液体进入、绝缘层被破坏之后,电池模组和单体出现了导电的回路。

Answer 5

是指动力电池正极与车身或负极与车身之间的绝缘电阻变低，超出允许范围。一般是由于绝缘层老化或者潮湿造成的。