新能源汽車高壓系統(tǒng)漏電檢測(cè)原理與故障診斷

衛(wèi)云貴

（山西交通技師學(xué)院 030800)

1 高壓漏電故障現(xiàn)象

一輛比亞迪秦混合動(dòng)力新能源汽車，駕駛員在上OK電操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表板顯示電量為 83%，車輛自動(dòng)切換到HEV，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，無法使用EV模式；同時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)故障燈亮，儀表板提示請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)。

2 高壓漏電檢測(cè)原理

新能源汽車高壓系統(tǒng)設(shè)置有漏電傳感器，其主要用于對(duì)電動(dòng)汽車直流動(dòng)力電源主線與其外殼及車身底盤之間的絕緣阻抗進(jìn)行檢測(cè)。通過檢測(cè)與動(dòng)力電池輸出相連接的負(fù)極導(dǎo)線與車身底盤之間的絕緣電阻大小，來判斷高壓部件的漏電程度，不同車型漏電傳感器安裝位置不同，比亞迪秦車型的漏電傳感器安裝于車身后包圍擱物板前加強(qiáng)橫梁上。當(dāng)動(dòng)力電池包或高壓部件有漏電時(shí)，傳感器會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)給電池管理控制器。電池管理控制器接收到漏電信號(hào)后，會(huì)采取禁止充、放電等相關(guān)保護(hù)操作并報(bào)警，從而防止動(dòng)力電池包及高壓部件的高壓電外泄，造成人或物品的傷害和損失[1]。

如圖1所示，漏電傳感器主要是檢測(cè)動(dòng)力電池包負(fù)極相連接的導(dǎo)線與車身底盤之間的絕緣電阻，通過阻值來判斷動(dòng)力電池包及系統(tǒng)高壓部件的漏電程度。當(dāng)負(fù)極到車身之間的絕緣阻值小于等于100～120 kΩ時(shí)，為一般漏電；小于等于20 kΩ時(shí)，為嚴(yán)重漏電。

圖1 漏電傳感器工作原理圖

3 高壓漏電故障原因分析

當(dāng)高壓電池管理器（BMS）系統(tǒng)報(bào)漏電故障時(shí)，故障原因可能是整車上所有的高壓控制單元（動(dòng)力電池包、維修開關(guān)、高壓配電箱、電機(jī)控制器及DC總成、電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)、PTC加熱器及車載充電器等）、橙色高壓線束、漏電傳感器及連接線束。這些部件漏電均有可能產(chǎn)生高壓漏電故障，并報(bào)漏電故障碼。而在實(shí)際生產(chǎn)中，漏電部位通常有動(dòng)力電池包的2號(hào)、4號(hào)、6號(hào)及8號(hào)電池模組漏電、電動(dòng)壓縮機(jī)本體漏電、PTC水加熱器漏電、高壓配電箱漏電、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器及DC總成漏電等[2]。

4 高壓漏電故障診斷流程

新能源汽車在進(jìn)行高壓漏電診斷時(shí)，應(yīng)先初步排除漏電傳感器線路問題，再確認(rèn)漏電故障是處于ON擋時(shí)還是處于OK擋。如果在ON擋時(shí)漏電，則可初步判斷是動(dòng)力電池包漏電；如果在OK擋時(shí)漏電，則初步可判定是系統(tǒng)高壓部件漏電。檢測(cè)中應(yīng)充分利用診斷儀的自診斷功能，通過查閱故障碼及數(shù)據(jù)流可快速確定漏電與否，然后再分別檢查動(dòng)力電池包、高壓部件及線束等可能出現(xiàn)漏電的具體高壓部件[3]。

4.1 高壓漏電故障確認(rèn)

首先連接診斷儀，讓車輛處于OK擋位，儀表OK燈點(diǎn)亮，但起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后無法使用EV模式，用診斷儀讀取BMS，有漏電的故障碼存在。

4.2 漏電傳感器檢查

(1)清除整車故障碼后，對(duì)車輛重新上電，用診斷儀讀取BMS數(shù)據(jù)流，顯示電池組漏電狀態(tài)為嚴(yán)重漏電。

(2)在ON擋狀態(tài)下，用診斷儀讀取電池管理器數(shù)據(jù)，顯示分壓接觸器狀態(tài)為斷開。

(3)在OFF擋狀態(tài)下，將漏電傳感器低壓接插件拔下，診斷儀檢測(cè)漏電故障消除，插上后漏電故障出現(xiàn)。

(4)斷開漏電傳感器的絕緣導(dǎo)線引出端子，依舊報(bào)“嚴(yán)重漏電”故障。

(5)判定漏電傳感器故障，更換漏電傳感器后，車輛恢復(fù)正常。

4.3 在ON擋狀態(tài)下的漏電檢查

清除故障碼后讓車輛處于ON擋狀態(tài)，用診斷儀查詢BMS電池管理器有無漏電故障碼，然后讀取數(shù)據(jù)流。如顯示4個(gè)分壓接觸器吸合，說明動(dòng)力電池不漏電；如顯示4個(gè)分壓接觸器斷開，且BMS也報(bào)漏電故障碼P1A0000或P1A0100，則可初步判斷為動(dòng)力電池包漏電，需進(jìn)行動(dòng)力電池包的高壓漏電檢查。操作中應(yīng)該反復(fù)讓車輛處于ON擋狀態(tài)，從而確認(rèn)是否每次在ON擋狀態(tài)時(shí)，是否均會(huì)報(bào)漏電故障。

4.4 在OK擋狀態(tài)下的漏電檢查

踩下制動(dòng)踏板并按起動(dòng)按鈕，使車輛處于OK擋狀態(tài)，然后進(jìn)行漏電檢測(cè)，儀表顯示請(qǐng)檢查動(dòng)力系統(tǒng)。此時(shí)連接診斷儀，查閱BMS系統(tǒng)，如報(bào)故障碼P1A0000則為嚴(yán)重漏電故障；如報(bào)P1A0100則為一般漏電故障。清除故障碼后重新讓車輛處于OK擋狀態(tài)，如故障碼再現(xiàn)，則查閱BMS中的數(shù)據(jù)流，一旦4個(gè)分壓接觸器斷開，則可確認(rèn)該車是因?yàn)槁╇姽收蠈?dǎo)致無法使用EV模式。且因?yàn)檐囕v處于OK擋狀態(tài)時(shí)報(bào)漏電故障，所以可判定為動(dòng)力電池包以外的高壓部件存在漏電風(fēng)險(xiǎn)，具體是哪個(gè)高壓控制單元漏電，則可以按照4.6中的高壓部件漏電流程進(jìn)行檢查。

4.5 動(dòng)力電池包漏電檢查

在ON擋狀態(tài)時(shí)報(bào)高壓漏電故障，可初步判定為動(dòng)力電池包漏電。具體是哪個(gè)電池模組漏電，可根據(jù)以下流程進(jìn)行檢查。

(1)在OFF擋狀態(tài)時(shí)，先拔掉8號(hào)電池模組接插件，再切換到ON擋狀態(tài)，用診斷儀讀取系統(tǒng)故障碼及數(shù)據(jù)流。如果不漏電，則可判斷8號(hào)、9號(hào)和10號(hào)電池模組可能漏電，而在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，8號(hào)電池模組出現(xiàn)故障的概率是最高的；如果維修后仍漏電，則排除8號(hào)、9號(hào)和10號(hào)電池模組故障，并檢查 1～7號(hào)電池模組。

(2)同樣在OFF擋，拔掉6號(hào)電池模組接插件，再切換到ON擋狀態(tài)，用診斷儀讀取故障。如果不漏電，則可判斷6號(hào)和7號(hào)電池模組漏電，在實(shí)際生產(chǎn)中，6號(hào)電池模組出現(xiàn)故障概率較高；如果仍漏電，則排除 6號(hào)和7號(hào)電池模組故障，并檢查1～5號(hào)電池模組。

(3)還是在OFF擋，拔掉4號(hào)電池模組接插件，再切換到ON擋狀態(tài)，用診斷儀讀取故障。如果不漏電，則可判斷4號(hào)和5號(hào)電池模組漏電，在實(shí)際生產(chǎn)中，4號(hào)電池模組出現(xiàn)故障概率較高；如果仍漏電，則排除 4號(hào)和5號(hào)電池模組故障，并檢查1～3號(hào)電池模組。

(4)依舊處在OFF擋，拔掉2號(hào)電池模組接插件，再切換到ON擋狀態(tài)，用診斷儀讀取故障。如果不漏電，則可判斷2號(hào)和3號(hào)電池模組漏電，在實(shí)際生產(chǎn)中，2號(hào)電池模組出現(xiàn)故障概率較高；如果仍漏電，則排除 2號(hào)和3號(hào)電池模組故障，可判定1號(hào)電池模組漏電。

(5)鐵電池組：1、3、5可以互換；2、4可以互換；6、8可以互換；7、9可以互換。

4.6 高壓部件漏電檢查

(1)處于OFF擋狀態(tài)，先斷開緊急維修開關(guān)，再斷開電動(dòng)壓縮機(jī)高壓線束插接器；裝上緊急維修開關(guān)，并處于OK擋進(jìn)行檢查。用診斷儀讀取故障，如果不漏電，則判斷為電動(dòng)壓縮機(jī)漏電；如果仍漏電，則判斷電動(dòng)壓縮機(jī)正常，再繼續(xù)斷開其他高壓控制單元進(jìn)行檢測(cè)。

(2)處于OFF擋狀態(tài)，先斷開緊急維修開關(guān)，再斷開PTC加熱器高壓線束插接器；裝上緊急維修開關(guān)，并處于OK擋進(jìn)行檢查。用診斷儀讀取故障，如果不漏電，則可判斷為PTC加熱器高壓漏電；如果仍漏電，則判斷PTC正常，再繼續(xù)斷開其他高壓控制單元進(jìn)行檢測(cè)。

(3)處于OFF擋狀態(tài)，先斷開緊急維修開關(guān)，再斷開空調(diào)配電盒輸入端高壓線束插接器；裝上緊急維修開關(guān)，并處于OK擋進(jìn)行檢查。用診斷儀讀取故障，如果不漏電，則判斷空調(diào)配電盒及線束漏電；如果仍漏電，則判斷PTC及線束正常。

(4)處于OFF擋狀態(tài)，先斷開緊急維修開關(guān)，再斷開車載充電器直流側(cè)插接器；裝上緊急維修開關(guān)，并處于OK擋進(jìn)行檢查。如不漏電則為車載充電器故障，如漏電則繼續(xù)斷開DC直流輸入插接器（互鎖開關(guān)短接）。當(dāng)處于OK擋瞬間不再報(bào)漏電，則可能電機(jī)及電機(jī)控制器漏電。為排除電機(jī)問題，連接DC直流輸入并同時(shí)斷開電機(jī)控制器三相輸出，如處于OK擋瞬間依舊報(bào)漏電，則確定為電機(jī)控制器及DC總成漏電；如長(zhǎng)時(shí)間報(bào)漏電，再繼續(xù)斷開其他高壓控制單元。

(4)按照以上方法，依次斷開剩余高壓控制單元，逐個(gè)對(duì)控制單元或高壓線束進(jìn)行漏電檢查。在檢查時(shí)，盡量重復(fù)操作幾次，確認(rèn)故障現(xiàn)象是否再次出現(xiàn)，從而避免誤判。

(5)帶有高壓互鎖的車型，在每次斷開帶高壓互鎖的高壓部件后，需要先短接高壓控制單元端互鎖開關(guān)，再處于OK狀態(tài)進(jìn)行檢查，最終判斷漏電情況。

(6)確定漏電的高壓部件后，用萬用表檢測(cè)高壓部件的絕緣電阻，從而確認(rèn)具體的漏電部位。檢測(cè)絕緣電阻大于等于50 MΩ為正常，小于此數(shù)值則為漏電。

4.7 高壓線束檢查

(1)用診斷儀讀取整車各控制單元軟、硬件版本號(hào)及整車故障碼并記錄。

(2)用診斷儀清除整車故障碼后，對(duì)車輛重新上電，用診斷儀讀取BMS數(shù)據(jù)流，電池組漏電狀態(tài)顯示為嚴(yán)重漏電，故障碼是P1A0000。

(3)將車輛處于ON擋位，用診斷儀讀取BMS數(shù)據(jù)流，分壓接觸器狀態(tài)顯示為吸合。

(4)從高壓負(fù)載端逐一斷開各高壓控制單元的高壓輸入，如依舊報(bào)漏電故障，則進(jìn)行下一步檢查。

(5)從高壓配電箱端逐一斷開各高壓部件輸入高壓線束插接器。

(6)斷開兩端負(fù)載，用萬用表測(cè)量線束端對(duì)線束屏蔽層的電阻值，正常標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)大于50 MΩ，如阻值異常，則可判定為高壓線束漏電。

(7)在維修高壓線束時(shí)，必須采取絕緣保護(hù)措施，以確保安全。