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一 高壓系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 純電動汽車高壓系統(tǒng)在整車中主要完成電能供給和安全管理。將動力電池的高壓電通過高壓配電箱分給高壓用電設(shè)備和動力電池的充電管理。從整體上可看成三個部分：電源部分、驅(qū)動部分和電動設(shè)備。 電源部分，主要由維修開關(guān)、直流轉(zhuǎn)換器、車載充電機、充電接口、高壓配電箱、動力電池及管理系統(tǒng)等組成；驅(qū)動部分，主要由電機控制器和電機本體共同組成；電動設(shè)備部分，主要由轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電動壓縮機和電加熱器PTC等組成（見圖1）。  圖1 純電動汽車高壓系統(tǒng)框圖 二 高壓絕緣管理策略 電動汽車在運行過程中，由于碰撞、沖擊、腐蝕、磨損、老化等外界因素的影響，使高壓電路與車身之間的絕緣阻值成為一個動態(tài)變化的物理量，為此對高壓電絕緣狀態(tài)的在線動態(tài)監(jiān)測是安全監(jiān)測的關(guān)鍵。 三 高壓絕緣檢測原理 高壓系統(tǒng)絕緣性能檢測，根據(jù)車輛所處不同狀態(tài)，需要進行靜態(tài)檢測和動態(tài)監(jiān)測。靜態(tài)檢測是指車輛在READY但未行駛狀態(tài)進行高壓系統(tǒng)絕緣性能檢測，動態(tài)監(jiān)測是指車輛在行駛狀態(tài)或驅(qū)動電機參與工作狀態(tài)下進行高壓系統(tǒng)絕緣性能檢測。
動態(tài)監(jiān)測：而此時直流側(cè)和交流側(cè)絕緣電阻與靜態(tài)時有所不同，電機側(cè)絕緣電阻的狀態(tài)與電機控制器中IGBT的通斷有關(guān)，根據(jù)電機控制器的矢量控制方式，IGBT不同開關(guān)狀態(tài)下絕緣電阻不同，在零矢量狀態(tài)下三相電纜的絕緣電阻可以等效成一個電機側(cè)對地的絕緣電阻RAC（見圖3）。同理，通過測量直流母線正負極對地電壓在偏置電阻切換前后的電壓值U3和U4，并計算得到絕緣電阻R3、 R4和RAC，以此特征量與故障閥值相比較來判斷直流母線對地的絕緣狀態(tài)。
四 高壓絕緣保護措施 高壓電系統(tǒng)回路出現(xiàn)短路、漏電等絕緣故障，都為電動汽車的高壓用電安全構(gòu)成了潛在的威脅，因此高壓安全管理的目的在于解決純電動汽車高壓電安全問題。首先是確保電動汽車在靜止、運行及充電等過程的用電安全；其次是實時監(jiān)測高壓系統(tǒng)，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)應(yīng)及時切斷所有的高壓回路并發(fā)出聲光報警，待故障消失后，才能允許進行下一次上電，故而高壓系統(tǒng)必須有絕緣防護和絕緣監(jiān)測。 1．高壓警示：對B級電壓的所有組件設(shè)置高壓警告標志（黃底黑邊中間帶黑色箭頭的三角形標識），并具相應(yīng)的防護等級。當人員接近時，應(yīng)清晰可見，避免誤接觸。 2．橙色保護電纜：高電壓系統(tǒng)采用由雙層絕緣耐磨材料制成的橙色警示電纜并用橙色波紋管防護，特殊部位還會采用額外的導槽保護，有效絕緣且防止電磁輻射。 3．分斷裝置：維修保養(yǎng)時，斷開維修開關(guān)或鎖閉分斷鎖，以切斷高電壓。 4．高壓部件封裝：外殼采用具有一定剛度和強度的材料制成，可保證一般情況下觸碰、撞擊或擠壓時，不出現(xiàn)失效，高壓部件可達到IP67防護，可有效保護高壓部件的安全和人員的安全。 1．電氣隔離：電動汽車電氣系統(tǒng)包括低壓電氣系統(tǒng)和高壓電氣系統(tǒng)，高低壓系統(tǒng)分別采用正負極獨立回路，實現(xiàn)高壓系統(tǒng)與車身和低電壓隔離（見圖4）。  圖4 電氣隔離原理圖
3．絕緣監(jiān)測：對高電壓電纜和高壓部件進行絕緣監(jiān)測，報警、限功率或切斷高電壓（見圖6）。  圖6 車輛儀表 五 故障檢測與故障處理 出現(xiàn)絕緣故障時控制系統(tǒng)會根據(jù)故障等級及時采取限制輸出功率、禁止充放電等相關(guān)保護并報警提醒。分析故障原因時要考慮故障出現(xiàn)的狀態(tài)：充電狀態(tài)、正常狀態(tài)、淋雨涉水、碰撞事故等，診斷按照以下步驟進行。 ①首先通過解碼儀或上位機讀取控制系統(tǒng)儲存的故障代碼（出現(xiàn)這類故障，一定有故障記錄，組合儀表也明確顯示有故障）。 ⑦如果線束檢測沒有絕緣故障，則考慮零部件故障。   典型故障分析和拓展 1．故障現(xiàn)象 一輛EV 150，點火開關(guān)置于ON擋，儀表顯示整車系統(tǒng)故障、動力電池故障、絕緣低故障燈亮。 2．診斷思路 可能原因：高壓電路絕緣故障、動力電池內(nèi)部絕緣故障、電機絕緣故障、空調(diào)壓縮機絕緣故障IPTC絕緣故障。 3. 故障診斷與排除 連接故障解碼儀讀取故障碼和數(shù)據(jù)流，有高壓電路絕緣故障。將車輛下電，斷開低壓蓄電池負極再拔下動力電池端高壓線束，用絕緣表檢測動力電池輸出端的絕緣情況，結(jié)果顯示絕緣電阻正常，可以斷定是動力電池以外部分的絕緣故障；依次檢測高壓控制器及高壓線束、空調(diào)壓縮機及高壓線束、PTC高壓線束、DC/DC及高壓線束、充電機及高壓線束、驅(qū)動電機控制器及高壓線束。結(jié)果檢測驅(qū)動電機高壓線束到電機部分顯示絕緣為0Ω，拆下電機端連接線再次測量電機高壓線束絕緣電阻為0Ω，測量電機接線端絕緣電阻正常。確定電機高壓線束絕緣故障，更換電機高壓線束，故障排除。 4．故障機理分析 電動汽車絕緣的問題主要可以分為：內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障主要是動力電池和高壓用電部件絕緣防護失效，如動力一電池的電解液泄漏、外部液體進入、絕緣層被破壞之后，電池模組和單體出現(xiàn)了導電的回路，模組內(nèi)部由于振動、沖擊導致磨損、錯位，可能出現(xiàn)絕緣紙、隔膜失效的情況，就會出現(xiàn)絕緣問題。BMS和BDU這兩個部件由于高壓的直接接入，如果出現(xiàn)隔離失效，也會產(chǎn)生類似軟短路的情況。外部故障主要是高壓連接器和高壓電纜絕緣防護失效。 由此可見，只要報絕緣故障，基本是動力電池內(nèi)部高壓部分或整車各高壓控制器、高壓線束或各高壓電器的絕緣值過低，只能分段檢測各部件和高壓線束的絕緣情況。 |
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