《新能源汽车驱动电机及控制技术》 课件 1.4 绝缘检测

新能源汽车电驱与控制技术项目一新能源汽车高压供电控制系统项目二新能源汽车电驱系统

项目三新能源汽车电驱控制系统

项目四新能源汽车电驱热管理系统与整车控制策略

任务一新能源汽车高压系统基本组成认知任务二高压线束检测任务三高压互锁检测任务四绝缘检测任务五高压供电控制系统检测项目一新能源汽车高压供电控制系统一、任务引入为了保证车辆与人员的安全，每次更换高压部件后，都必须做绝缘电阻的测量，需要测量高压部件、高压线束不同层金属等对于车身地之间的绝缘电阻，所有阻值都需要＞500Ω/V。因被测部件可能带有高电压，且绝缘电阻测试仪会产生高电压，因此检修时必须特别小心，一定要熟悉高压系统的结构，并且严格遵守安全规定，按照维修说明操作。二、学习目标知识目标：掌握高压系统绝缘监测原理。掌握高压系统绝缘检测方法及注意事项。技能目标：具有高压系统绝缘性能检测的能力。职业素养目标：严格执行新能源汽车检修操作规范，养成科学严谨的工作态度。养成总结训练过程和结果的习惯，为下次训练积累经验。虚心向他人学习，尊重他人劳动。养成团结协作精神。严格执行7S现场管理。三、知识空间绝缘防护是新能源汽车重要的安全措施，高压电气隔离在新能源汽车高压系统中都有广泛应用，漏电故障严重影响车主和维修人员的人身安全。新能源汽车整车故障报修中，绝缘故障有很高占比，是新能源汽车维修人员必须要掌握的技能。1.漏电与绝缘电阻绝缘电阻是指用绝缘材料隔开的两部分导体之间的电阻，其阻值为两个测试点之间及其周边连接在一起的关联电路所形成的等效电阻值。电气设备对绝缘电阻的要求是电源线与壳体之间要符合绝缘等级要求，当绝缘电阻变小（如绝缘材料破损、老化、脏污、受潮等原因），超出一定范围要求时，就会使壳体“带电”或已经产生较大的漏电电流，即认为绝缘等级下降，也可以称为“漏电”，所以“漏电”实际上就是指电气设备的绝缘电阻变小。出于人身与车辆安全的要求，新能源汽车均设置有绝缘监测电路，即漏电传感器，必要时控制系统会采取措施。绝缘检测是维修人员使用检测仪器对车辆高压电气设备的绝缘性能进行的检测，是车辆高压系统维修时必须要掌握的基本技能。通常，新能源汽车高压系统对绝缘电阻的基本要求是不小于500Ω/V。2.新能源汽车高压电网类型新能源汽车高压电网既包括直流电网，也包括交流电网，但主要还是直流电网。动力蓄电池供电系统属于直流电网，电机供电系统属于交流电网。2.1电力电网类型概述电力系统通常会根据国际统一的命名方法，在电网运行技术和安全技术标准要求以及“壳体”连接方式的基础上，区分三相交流供电电网。根据连接的不同特点分为TT、TN和IT电网。第一个字母说明的是三相交流电源的中线是否接地，第二个字母说明的是用电设备的壳体是否接地。“T”表示接地，“N”表示接中线。IT系统的第一个字母“I”说明三相交流电力电网中线不接地且火线与地之间须绝缘，并可以通过漏电保护电路监测电力电网与地之间的绝缘电阻；第二个字母“T”说明用电设备壳体接地。图中Z＜O表示绝缘电阻监测电路。2.1电力电网类型概述三相交流IT供电网络2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点IT系统不仅可以用于三相交流电网络，同样也可以用于直流网络。新能源汽车的高压系统既有三相交流网络，也有直流网络，新能源汽车高压系统以直流网络为主。无论是三相交流电网还是直流电网，IT系统的主要特点是电源线不直接接车身地，而用电设备壳体必须接车身地，电源线与车身地线之间须加装绝缘监测装置。2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点新能源汽车高压直流IT供电网络2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点新能源汽车高压系统采用带有绝缘监控功能的IT系统。特别强调：在新能源汽车高压供电系统中，高压电源的“-”极线严禁与车身连接，是不能搭铁的，高压供电系统不存在单线制，必须采用双线制，“+/-”极导线须同时设置，不允许利用车身作为高压电流的回路。新能源汽车IT高压系统具有一定的容错能力。2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点新能源汽车高压系统漏电示意图2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点尽管IT系统相对于TT和TN系统较为安全，但如果车辆出现漏电故障，就会增大触电风险。若出现了电源正极对一壳体漏电，电源负极对另一壳体漏电，并且壳体搭铁不良，维修人员检测时若两手同时分别触碰到两壳体，此时人体就会承受较高的电压和较大的电流，导致严重的后果甚至死亡。2.2新能源汽车高压电网类型及优缺点新能源汽车高压总成漏电壳体带电危害示意图2.3新能源汽车高压电网主要特点新能源汽车高压电网采用IT系统有以下主要特点：1）高压系统和低压系统之间电压隔离。高压系统与低压系统是两个相互独立运行的系统，系统间没有电源电压的干涉，高压电源的高压不会窜入低压系统，主要隔离方式有电磁隔离、光隔离、电容隔离等。2）高压系统与车身地之间绝缘。高压系统的电源线均未与车身地直接相连，且与车身地之间必须确保良好的绝缘，并通过绝缘监测电路检测电源线与车身地之间的绝缘电阻。2.3新能源汽车高压电网主要特点3）高压总成壳体接地。GB/T18488要求壳体与车身地之间的接地电阻不应大于0.1Ω，实际中厂家要求都要小于0.04Ω。尽管壳体直接安装在车架上，为防止壳体与车身之间出现较大的接触电阻，使壳体与车身地之间出现较高电位差，须对关键高压部件的壳体须进行电位平衡，即将高压部件壳体使用一根“等电位线（也称为电位补偿线）”与车身地连接在一起进行零电位补偿，使壳体也成为0V等位体，即使人手触碰到两个有漏电故障的壳体，不会发生触电的危险。2.3新能源汽车高压电网主要特点维修人员切记在检测绝缘电阻时，应同时使用毫欧表检查各高压部件壳体与车身地之间的接地电阻是否符合要求（＜0.04Ω）。0V等电位线（壳体接地线）0V等电位线的保护原理3.绝缘监测电路新能源汽车高压网络中采用的绝缘监测电路，实际上是在检测时在电源线与壳体之间连接一阻值非常大（可视为断路）的电阻，通过电压监测电路检测该电阻两端的压降来间接计算绝缘电阻，识别所有高压电源线与売体之间危险的绝缘故障，如图中RM1、RM2。如果売体与高压电源线之间绝缘电阻变小低于某一限值而出现危险电压，则说明有绝缘故障。3.绝缘监测电路1—动力蓄电池2—BMS

3—接触器4—用于测量绝缘电阻的电路（漏电传感器）漏电传感器监测原理图3.绝缘监测电路根据GB/T18384-2015安全标准规定，电动汽车对绝缘电阻的最低要求是交流电绝缘电阻大于500Ω/V、直流电绝缘电阻大于100Ω/V。目前，新能源汽车厂家要求交/直流绝缘电阻均不得小于500Ω/V，如果交流电绝缘电阻小于500Ω/V、直流电绝缘电阻小于100Ω/V即视为绝缘故障。通常厂家把绝缘电阻监测电路做成一个总成部件，即漏电传感器。3.绝缘监测电路一般厂家对绝缘阻值的评估和控制策略是：绝缘电阻R＞500Ω/V为正常；100Ω/V＜R＜500Ω/V为一般漏电故障，报动力系统故障，车辆可继续行驶，高压不下电；R＜100Ω/V为严重漏电故障，行车中若发生严重漏电，故障警告灯点亮，车辆会立刻高压下电而失去动力，停车状态禁止上高压电并禁止充电。3.绝缘监测电路比亚迪秦是通过一个漏电传感器检测电池包高压母线负极与车身地之间的绝缘电阻，来判断动力蓄电池包及高压部件的漏电程度的，负极与车身地之间的绝缘电阻R≤100～120kΩ为一般漏电，R≤20kΩ为严重漏电。新能源汽车高压网络中的绝缘监控不是只测量一次，而是进行多次测量，高压系统上电之前以及下电之后都要进行测量。漏电传感器一般布置在一个或多个高压组件内，如电池包、配电盒、电机控制器内部等。4.绝缘检测漏电传感器只能判断高压系统是否漏电，但不能判断具体漏电部位，车辆一旦出现绝缘故障，需要维修人员借助于检测仪器进行绝缘检测，查找出故障部位并进行维修。4.1绝缘电阻测试仪绝缘检测通常使用的仪表为数字型绝缘电阻测试仪，俗称兆欧表；手摇兆欧表式俗称摇表，已经被淘汰。常用数字型绝缘电阻测试仪4.1绝缘电阻测试仪数字型绝缘电阻测试仪工作原理4.2绝缘检测注意事项1）测量前必须将被测设备的高压电源切断，使用万用表测量被测部件的电压，等电压降为0V时再进行下一步操作，必要时需对地短路放电，严禁设备带电进行测量，以保证人身和设备的安全；2）对可能感应出高压电的设备，必须消除这种可能性后，才能进行测量；3）被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果的正确性；4）使用仪表前首先应检查表笔的绝缘层是否完好，无破损，否则会有电击的危险；5）测试前先确认表笔已紧密地插入连接插头的端子内，仪表功能选择开关设定正确无误；6）严禁使用兆欧表的绝缘电阻档测量动力蓄电池及模组正负极之间的电阻；7）严禁使用兆欧表的绝缘电阻档测量辅助低压蓄电池正负极之间的电阻；8）严禁使用兆欧表的绝缘电阻档测量控制单元的绝缘电阻；9）数字兆欧表使用时应放在平稳、牢固的地方，且远离大的外电流导体和外磁场。10）在测试时，测试人员及其他人员严禁接触测试引线及被测电路和零部件，因其可能带有高压强电，以免电击；4.2绝缘检测注意事项11）测试时请勿转动仪表功能选择开关；12）测试完毕后，务必将功能选择开关旋转至[OFF]位置；13）环境湿度对绝缘电阻有很大影响，潮湿环境下请勿使用仪表或更换仪表电池；14）请勿在易燃性场所测试，可能产生火花引起不必要损失；15）仪表电压量程选择应稍大于被测设备的额定工作电压，不宜过高；16）仪表显示电量不足时应及时更换电池，以确保测量的准确性，长期不使用时，请将电池取出保管；17）绝缘检测必须穿戴绝缘防护套装；18）绝缘检测数据应符合车辆要求，未通过绝缘检测前严禁安装高压蓄电池（动力蓄电池）；19）测量完成后，被测部件因分布电容可能储存有高压电，须使用100KΩ（2W）电阻对线路进行短路放电，以防电击。4.3高压部件对地电压不为零的原因高压回路与低压回路之间是相互独立的两个回路，但使用绝缘电阻测试仪检测绝缘电阻值并非为∞，使用万用表分别检测高压电路与车身地之间的电压也不为0V。为实现低压控制高压，高压回路和低压回路之间设有监测电路与控制电路，会使得高压电路和低压电路之间存在电路上的连接，尽管有电压隔离和绝缘措施，但与车身地之间的电阻并非无穷大，可以认为近似绝缘。当使用万用表测量高低压电路之间的电压时，测量结果不为零，甚至还会很高。4.4绝缘检测方法车辆本身设有绝缘监测电路，随时对高压电路进行检测，一旦电路出现绝缘故障就会进行警告并采取相应的应急措施；而绝缘检测是维修人员借助于仪器设备进行的检测，以确定故障原因和故障点。4.4绝缘检测方法（1）动力蓄电池不允许使用绝缘测试仪进行检测的原因新能源汽车高压系统的绝缘检测，除动力蓄电池不允许使用绝缘测试仪进行检测外，其他高压部件均可以使用绝缘测试仪进行检测。动力蓄电池不允许使用绝缘测试仪进行检测的主要原因有以下几点：1）使用绝缘电阻测试仪不允许带电测量。2）部分品牌车型电池包内部有安全控制盒，盒内有主接触器、预充接触器等开关，在高压下电后接触器已断开，若在电池包外部输出端进行检测，并不能检测到电池模组的绝缘电阻。3）部分品牌车型在高压下电后，动力蓄电池正极或负极对托盘（车身地）之间存在一定的电压，若使用绝缘电阻测试仪检测，检测结果会有较大误差。4）部分品牌车型在电池包内部还有电池检测模块（如比亚迪BIC），若使用绝缘电阻测试仪检测，如操作不当选择电压量程过高，绝缘电阻测试仪产生的高压有可能将电池检测模块击穿烧毁。4.4绝缘检测方法（2）动力蓄电池的绝缘检测方法因不能使用绝缘电阻测试仪检测电池包内部的绝缘电阻，需使用其他方法来检测或判断电池包内部是否存在绝缘故障。通常有如下两个方法：一是使用排除法进行判断。这是一种间接替代检测法，先使用绝缘电阻测试仪对其他高压部件进行检测，若其他高压部件绝缘电阻均正常，即可判断电池包内部存在绝缘故障；或者逐个断掉其他高压部件高压连接器，看看故障是否排除，如所有高压部件都断掉后，绝缘故障仍存在，可以认为电池包存在绝缘故障。4.4绝缘检测方法二是使用万用表进行检测。以比亚迪为例，使用的工具是数字式万用表和一个连接有长导线的100KΩ的电阻。这种检测方法通常需要在电池包拆包后的情况下进行实际上，使用万用表检测绝缘电阻是在模拟车辆本身的监测方法。此操作十分危险，操作时须格外小心，必须做好防护。4.4绝缘检测方法动力蓄电池绝缘电阻万用表电压检测法4.4绝缘检测方法（3）动力蓄电池以外其他高压部件的绝缘检测方法对于其他高压部件可直接使用绝缘电阻测试仪进行检测，这种方法比较简单实用，检测时通常事先把低压连接器和各高压支路连接高压总成之间的高压线束拔掉，针对高压线束和高压总成两个方面分别进行检测。四、任务实施----2019款比亚迪e5绝缘检测1.任务准备安全防护：做好安全防护与场地隔离(车内外三件套、车轮挡块、警示标志及隔离带等)。工具设备：举升机、人身安全防护套装、绝缘工具套装、常规工具套装。车辆台架：比亚迪e5分控联动系统(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亚迪e5教学版整车。辅助资料：教材、维修手册、任务工单、记号笔。2.操作步骤注意：在操作前应首先做好场地安全防护、车辆安全防护、人身安全防护等各种防护措施，并执行进行高压下电程序，在等待5分钟后再进行动手操作。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（1）在执行高压下电程序后，正确解除电池包高压母线连接器插头锁止机构，拔掉连接器插头，观察有无异常。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（2）观察插座壳体、高压公端子和互锁端子有无异常。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（3）使用连接线将互锁端子短接。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（4）安装辅助电池负极，佩戴好绝缘手套，辅助人员协助上高压电，使用万用表测量动力蓄电池正极与托盘之间的开路电压V正。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（5）测量动力蓄电池负极与托盘之间的开路电压V负。1.动力蓄电池与托盘之间的绝缘电阻检测（6）比较V正和V负，例如V正＞V负，则在动力蓄电