第三节 绝缘（漏电）故障诊断与案例分析

电动汽车/混合动力汽车在上电过程中，动力电池管理器有一个功能就是绝缘检测，如果有某一个高压电器件出现绝缘故障，并且是严重漏电级别，车辆则不能上高压电。所以绝缘漏电故障分为一般漏电和严重漏电这两个级别，通常严重漏电绝缘电阻值小于100Ω/V，一般漏电大于等于100Ω/V并小于等于500Ω/V，大于500Ω/V系统未存在漏电状态。

例如某车型读取数据流显示绝缘阻值为500kΩ，当前动力电池包电压为360V，根据绝缘要求，车辆正常的绝缘阻值应该大于180kΩ，其计算公式为500Ω/V×电池包电压，即500×360=180000Ω=180kΩ，180kΩ远小于实际的500kΩ，因此这辆车的绝缘是正常的；再例如某车型读取的绝缘阻值数据为1000Ω，计算：1000Ω÷360V=2.7Ω/V，计算结果2.7Ω/V远远小于500Ω/V，说明车辆严重漏电，此时自然无法上高压电。下面以实战案例讲解绝缘故障的诊断技巧。

一、长安新能源CS15绝缘故障

1.故障现象

车辆在涉水行驶后异常下高压电，不能再次上高压电，组合仪表“READY”指示灯无法点亮。

2.诊断过程

使用诊断仪读取整车控制器（VCU），读取到系统故障码，如图1-38所示。

通过读取整车控制器故障，故障码显示P1B0300，含义为BMS四级故障。针对这个故障码所给出的解释非常模糊，不能准确获取故障码范围，但是已经了解到BMS系统故障，可以进入BMS系统获取故障信息，如图1-39所示为动力电池管理器（BMS）故障码。

通过进入BMS获取故障码信息为P1B4105，含义解释为绝缘故障，说明BMS经过绝缘监测模块所检测到的数据传输给BMS，BMS经过运算后判断系统出现绝缘故障。BMS切断接触器导致动力电池电能无法释放，车辆上电失败。通过数据流获取绝缘阻值，如图1-40所示为数据流绝缘阻值。根据数据流所给出的阻值为3600Ω，当前动力电池包的额定电压为306.6V，计算后得出的结果为3600Ω/306.6V≈11.7Ω/V，11.7Ω/V是当前绝缘阻值，证明当前车辆存在严重漏电。

根据客户描述涉水行驶后出现故障，结合车辆的结构进行分析，此车的动力电池包安装在车辆底盘，动力电池包的高压插接件如果防护级别未达标造成高压连接口进水，导致绝缘监测模块监测出车辆漏电。

将车辆举升后检查发现，如图1-41所示，动力电池包高压连接端口有水珠，包括低压插接件线束同样有进水的痕迹。

3.故障排除

将车辆放置在太阳光下面，让其进水部位在温度的作用下自然蒸发，此后故障排除。故障排除后所读取的绝缘阻值为4615kΩ，如图1-42所示。故障排除后的绝缘数据=4615kΩ×1000/306.6V≈15052.2Ω/V。所计算结果已经＞500Ω/V，证明当前绝缘数据是合格的。

4.维修小结

当出现绝缘故障时，如果通过整车控制器读取到整辆车故障，往往是通过VCU所读取的故障，如果是其他子项目模块故障，只能获取某一个系统故障，并不能获取故障的真正含义，因而在出现子项目故障码时应进入到对应子项目进行故障码和数据流的读取，这样可以获取有针对性的故障码和数据流。当出现故障码时，采用断开法进行诊断是哪一模块出现的绝缘故障，一旦诊断出故障后，使用数字兆欧表或者耐压测试仪验证模块是否存在绝缘故障。在下一小节总结讲解如何采用断开法来判断某一模块是否存在绝缘故障。

二、绝缘故障诊断精华分解

第一步：当车辆系统出现绝缘漏电故障时，首先要了解车辆高压部件结构，高压部件是集中式还是分体式，此次我们以分体式高压部件进行分析。首先分析故障车辆高压部件位置及高压部件类别。分体式高压部件布置图包含动力电池包、PDU、EAC、PTC、OBC、直流充电口、DC/DC变换器、MCU、永磁同步电机，如图1-43所示。

第二步：验证动力电池包高压插接件是否有进水痕迹，方法是将动力电池包的高压插接件拔下来，如图1-44所示，检查动力电池包插头与插座是否进水。

第三步：如果上一步正常，则进入本步骤。拔下电动空调压缩机高压插接件，短接插座端的高压互锁，测试是否可以上电，并且通过数据流获取绝缘阻值，并检查是否合格，如图1-45所示为断开电动空调压缩机高压插接件。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

在检修中为什么第二步首先断开电动空调压缩机呢？在前面基础知识我们已经了解到在电动压缩机内部有一个三相交流永磁同步电机，并且对电动压缩机的冷冻油使用要求非常严格。当电动空调压缩机在工作时，永磁同步电机在高速运转时会有一定的磨损，并且永磁同步电机前后端都有密封圈，一旦密封圈轻微损坏后会流入到永磁同步电机，使永磁同步电机的定子绝缘变差，因而会造成电动压缩机绝缘故障，因此当出现绝缘故障时，建议读者首先检查的是电动压缩机绝缘故障。

第四步：如果上一步正常，则进入本步骤。断开PTC高压插接件，短接插座处互锁端子，上电测试后如果上电成功，则说明PTC绝缘阻值小，需要更换PTC。如图1-46所示为断开PTC高压插接件。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

第五步：如果上一步正常，则进入本步骤。断开PDU至驱动电机控制器的直流母线，使用诊断仪读取绝缘阻值，如果绝缘阻值合格，则证明驱动电机控制器绝缘故障，或者上电测试（当然此时上电不会成功），如果这时读取驱动电机控制器故障码只显示供电侧欠压故障，而不报绝缘故障，则说明漏电部位为驱动电机控制器或者驱动电机导致。如图1-47所示为断开PDU至驱动电机控制器的直流母线。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

第六步：如果上一步正常，则进入本步骤。断开PDU至DC/DC变换器的直流母线，跨接互锁线，上电测试，如果上电成功，则说明DC/DC变换器变换模块绝缘故障。如图1-48所示为断开PDU至DC/DC变换器直流母线。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

第七步：如果上一步正常，则进入本步骤。断开PDU至OBC的直流母线，跨接互锁线，上电测试，如果上电成功，则说明OBC车载充电器有漏电故障。如图1-49所示为断开PDU至OBC直流母线。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

第八步：如果上一步正常，则进入本步骤。断开MCU至永磁同步电机U、V、W三相线，使用数字兆欧表测量永磁同步电机绝缘阻值是否合格，如图1-50所示为断开MCU至永磁同步电机三相线测量绝缘阻值。若绝缘阻值正常，拔下互锁安装高压连接线，进入下一步。

第九步：如果测试以上都正常，则断开高压配电箱的所有高压插接件，使用数字兆欧表进行测试。测量其绝缘电阻是否合格，如果绝缘电阻偏小不合格，证明高压配电箱绝缘电阻不合格造成漏电故障，如图1-51所示为断开PDU所有高压插接件。

现在用数字兆欧表测试水加热PTC来进行分析绝缘检测方法。以2015款秦DM车型为例说明PTC的测试。如图1-52所示为数字兆欧表测试步骤，图1-53所示为绝缘阻值数据。

三、2017款秦DM绝缘故障诊断案例分析

1.故障现象

一辆2017款比亚迪秦DM车型，车辆上OK档，在SOC电量59%时自动切换到HEV模式，发动机启动，无法使用EV模式行驶，仪表显示EV功能受限，如图1-54所示为组合仪表显示故障提示信息。

2.结构认知

在分析此车故障时，我们首先要了解这款车的结构与原理，只有了解其结构后，出现故障时我们才知道从哪一个部位进行检查，维修不走弯路，才可以找到维修“捷径”，维修效率提高的同时，也能提高故障判断的准确率和一次修复率。

2017款秦DM动力电池包采用“T”字形结构，安装在车辆底盘处，动力电池包额定标称电压518V，容量33A·h，内部一共有5个动力电池模组，在动力电池组里面集合了高压配电箱，如图1-55所示为动力电池组形状、插接件说明图。

高压配电箱内部结构图，内部包含漏电传感器，漏电传感器布置图如图1-56所示。

漏电传感器的工作原理：漏电传感器检测绝缘电阻的采样点为直流母线负极，并且其采样点设定在高压配电箱负极接触器输入与动力电池模组负极输出端之间，另一端接车身地，内部通过一个电子开关打开与关闭进行运算车身负极与动力电池母线负极的绝缘电阻。将运算后的结果上报给BMS，BMS根据运算结果判定漏电标准（标准为：一般漏电、严重漏电），如果在行驶中切断正极/负极接触器，在上电过程中BMS禁止上电。漏电传感器工作原理示意图如图1-57所示。

在高压配电箱内部还有霍尔电流传感器，正极/负极接触器、预充接触器、预充电阻等，如图1-58所示为预充电阻及主熔丝布置图，图1-59为霍尔电流传感器、正负极接触器布置图。

2017款秦DM高压配电框架组合示意图如图1-60所示。

通过图1-60已经获知从驱动电机控制器有两条线束分别输出至PTC、电动空调压缩机。如图1-61所示为驱动电机控制器及DC总成的高低压插接件端口。

车载充电器带有充电和放电功能，充放电的高压连接线是从动力电池包输出，车载充电器安装在车辆后行李舱部位，车载充电器安装位置及形状图如图1-62所示。图1-63为车载充电器外部高低压接插口布置及充电口背部线束名称。

3.诊断过程

1）读取系统故障码，如图1-64所示。

所读取的故障码都是“历史故障码”，将故障码清除后再次尝试上高压电，上电未成功，读取BMS，仍显示漏电故障码，但是空调通信类故障消失。为什么当前故障存在，但是所报出的故障码是“历史故障码”呢？带着这个疑问进入下一步诊断。

2）读取动力电池管理系统数据流，当尝试上电结束瞬间，绝缘电阻值从8000kΩ下降到0kΩ，如图1-65、图1-66所示的数据流。

3）当绝缘阻值降到0kΩ时，接触器断开，当接触器断开后绝缘阻值上升至65535kΩ，绝缘电阻值恢复正常，接触器断开后的绝缘阻值如图1-67所示。

4）采用断开法进行检查，在断开车载充电器高压插接件时发现OBC车载充电器高压插接件有进水造成的腐蚀现象，如图1-68所示为检修过程及OBC插接件腐蚀。

4.故障排除

将已腐蚀的插接件处理后，更换OBC车载充电器后进行验证，故障排除。

5.维修小结

带着在读取故障码时为什么显示“历史故障码”这个疑问，车辆维修完毕后进行系统分析，首先分析漏电传感器的安装位置，根据位置和数据流分析后恍然大悟，由于漏电部位在动力电池包外部，并且漏电传感器采样点在负极输入侧和动力电池包负极输出侧之间。如果漏电部位在动力电池一侧，则打开点火开关时接触器处于断开状态，如果绝缘阻值小于额定值，证明动力电池包漏电，如果在接触器没有闭合前读取数据流且绝缘阻值合格，但是在上电后绝缘阻值瞬间变小，则故障点锁定在动力电池包以外的高压部件。因此搞清楚为什么出现“历史故障”非常重要。在检修中如果不上电此时的绝缘电阻值是合格的，BMS就会只记忆“历史故障码”，而非“当前故障”。

当然在判断出故障点以后，要使用摇表或者数字兆欧表验证故障的真实性，另外还有可能是“偶发性绝缘故障”，当出现“偶发性故障点”时要了解故障发生的环境、客户进行了哪些操作、出现故障前行驶路况等信息后再验证故障的真实性。

四、帝豪EV450绝缘故障导致车辆无法上电

1.故障现象

一辆帝豪EV450电动汽车，车辆在充电时（未充满电状态），充电系统停止了充电，在客户开车要到修理厂检修时，车辆无法上高压电，未充满电状态如下图1-69所示。

2.故障验证

打开点火开关，通过组合仪表可以看到警告灯点亮状态提醒，如下图1-70所示。

通过组合仪表上所显示的警告灯进行原因分析：动力电池包存在故障。由于故障是在充电时出现的，进行分析后得出，动力电池包温度异常、动力电池包存在绝缘故障、动力电池包单体电芯存在故障等。

使用诊断仪读取BMS故障码，如图1-71所示。

故障码产生原因分析：P154100当前故障为高压继电器闭合的前提下，绝缘故障（最严重）。故障码设置条件：打开点火开关，车辆未处于高压上电（正负极接触器未闭合）状态检测到绝缘故障，这时绝缘检测模块未检测到动力电池包的绝缘电阻，绝缘检测模块位置示意图如图1-72所示。

通过图1-72可以分析出来，当打开点火开关时，车辆未处于高压上电状态，绝缘检测模块所检测到的绝缘阻值为动力电池包内部的阻值。这时可以通过诊断仪进入BMS系统读取绝缘电阻数据进行分析，BMS绝缘电阻异常数据流如下图1-73所示。

根据BMS绝缘电阻数据流进行分析，当前绝缘电阻值为60kΩ，BMS已经监测到绝缘故障。接下来计算当前绝缘电阻是否合格，帝豪EV450动力电池包标称电压为346V，电压范围为266～408.5V。根据当前最高电压的1.5倍即612.75V。60kΩ/612.75V≈98Ω/V，属于严重漏电状态。

这时我们需要拆解动力电池包进行故障验证，故障验证检修方法如下所述：

1）按照断电流程进行断电。

2）使用废液收集器收集动力电池包内部冷却液，防止冷却液滴洒在工位上。

3）拆卸动力电池包直流母线正负极以及直流快充正负极和低压线束插接件。

4）使用专用工具拆卸动力电池包与车辆底盘固定螺栓。

5）拆卸动力电池包，打开动力电池包上盖（佩戴绝缘手套）。

6）打开动力电池包后如图1-74所示。

以上方法只适用于动力电池包内部集成高压配电盒和BMS动力电池管理器的车型，如果车辆动力电池包内部没有集成BMS或高压配电盒，可以参考以下方法进行检修测量判断。

动力电池包内部原理结构示意图，如图1-75所示。

验证动力电池包是否存在绝缘故障的步骤，如下所述：

步骤一：使用万用表，将万用表调整至直流电压档位，一支表笔测量总正与动力电池包金属壳体，所测量的电压我们且称为V₁，如图1-76所示。

步骤二：一支表笔测量总负与动力电池包金属壳体，所测量的电压我们且称为V₂，如图1-77所示。

步骤三：比较V₁与V₂的电压高低，例如V₂的电压大于V₁的电压，则选择100～150kΩ电阻并联在母线负极与外壳上，并记录所测量的电压数据，如图1-78所示。

步骤四：计算方法，如图1-79所示。

注：K代表计算后的数据，U_总为动力电池包最高电压×1.5，R为并联的电阻阻值。通常为100～150kΩ（在计算时需要将kΩ换算成Ω）。

根据以上原理，下面开始进行故障车辆实操与故障诊断。

步骤一：测量总负对外壳的电压（V₂）如图1-80所示。

步骤二：测量总正对外壳的电压（V₁）如图1-81所示。

步骤三：比较总正与总负的电压，进入下一步，如图1-82所示。

步骤四：选择100～150kΩ电阻，如图1-83所示为120kΩ0.25W电阻。

步骤五：在V₂总负与外壳之间测量并联电阻后的电压，如图1-84所示。

步骤六：已知参数：V₂电压为217.3V，（并联电阻后）的电压为161.3V，并联电阻值123kΩ，动力电池包最高电压为408.5V，所以总电压U_总≈613V，计算方法如图1-85所示。

通过计算数值，我们已经验证出故障原因为动力电池包存在绝缘故障。在我们分解开动力电池包后也没有发现动力电池包内部有渗水现象，造成漏电原因有：1）单体电池由于漏液造成漏电；2）信息采集线破损导致漏电（存在电池自燃风险）；3）BMS内部采集单元存在绝缘漏电故障。因为此车的动力电池包结构属于三级电池结构，内部一共有17个模组95个cell电芯串联组成，所以检修具体是哪一个模组存在绝缘故障，工作量较大，并且不易分解。下面有一个估算方法，可以估算出大概位置，这样检修起来就变得简单一点。

3.估算方法

1）测量母线总负的电压并且记录。

2）测量当前动力电池包总电压并记录。

3）了解车辆动力电池包总串联数据。

4）进行计算，如图1-86所示进行参考。

已知参数：测量当前动力电池总电压为364V，母线负极对外壳的电压为217.3V，动力电池包总串数为95S，计算结果如图1-87所示。

根据上图所测试的结果进行估算，动力电池包漏电电芯大约为第57S的电芯或对应采集线和BMS内部采集模块存在绝缘故障。动力电池包内部具体哪一个是57S的电芯，又在哪一个动力电池模组内呢？估算电芯位置如图1-88所示。

4.故障排除

拔下M10动力电池模组采样线束后，再测量其绝缘阻值在合理区间，检查采集线无破损，原因为集成式BMS动力电池管理器故障，如图1-89所示。

解决方法：更换集成式BMS后故障解决。

5.维修总结

知结构懂原理是新一代维修技师必须具备的能力，并且维修电动汽车还需要以数据作为支撑和作为故障判断的基础，这样在判断故障时，可以锁定故障范围，减少故障误判率，为维修正在大量上市的新能源汽车打下技术基础。