《新能源汽車驅動電機及控制技術》 課件 1.4 絕緣檢測

新能源汽車電驅與控制技術項目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)項目二新能源汽車電驅系統(tǒng)

項目三新能源汽車電驅控制系統(tǒng)

項目四新能源汽車電驅熱管理系統(tǒng)與整車控制策略

任務一新能源汽車高壓系統(tǒng)基本組成認知任務二高壓線束檢測任務三高壓互鎖檢測任務四絕緣檢測任務五高壓供電控制系統(tǒng)檢測項目一新能源汽車高壓供電控制系統(tǒng)一、任務引入為了保證車輛與人員的安全，每次更換高壓部件后，都必須做絕緣電阻的測量，需要測量高壓部件、高壓線束不同層金屬等對于車身地之間的絕緣電阻，所有阻值都需要＞500Ω/V。因被測部件可能帶有高電壓，且絕緣電阻測試儀會產(chǎn)生高電壓，因此檢修時必須特別小心，一定要熟悉高壓系統(tǒng)的結構，并且嚴格遵守安全規(guī)定，按照維修說明操作。二、學習目標知識目標：掌握高壓系統(tǒng)絕緣監(jiān)測原理。掌握高壓系統(tǒng)絕緣檢測方法及注意事項。技能目標：具有高壓系統(tǒng)絕緣性能檢測的能力。職業(yè)素養(yǎng)目標：嚴格執(zhí)行新能源汽車檢修操作規(guī)范，養(yǎng)成科學嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。養(yǎng)成總結訓練過程和結果的習慣，為下次訓練積累經(jīng)驗。虛心向他人學習，尊重他人勞動。養(yǎng)成團結協(xié)作精神。嚴格執(zhí)行7S現(xiàn)場管理。三、知識空間絕緣防護是新能源汽車重要的安全措施，高壓電氣隔離在新能源汽車高壓系統(tǒng)中都有廣泛應用，漏電故障嚴重影響車主和維修人員的人身安全。新能源汽車整車故障報修中，絕緣故障有很高占比，是新能源汽車維修人員必須要掌握的技能。1.漏電與絕緣電阻絕緣電阻是指用絕緣材料隔開的兩部分導體之間的電阻，其阻值為兩個測試點之間及其周邊連接在一起的關聯(lián)電路所形成的等效電阻值。電氣設備對絕緣電阻的要求是電源線與殼體之間要符合絕緣等級要求，當絕緣電阻變?。ㄈ缃^緣材料破損、老化、臟污、受潮等原因），超出一定范圍要求時，就會使殼體“帶電”或已經(jīng)產(chǎn)生較大的漏電電流，即認為絕緣等級下降，也可以稱為“漏電”，所以“漏電”實際上就是指電氣設備的絕緣電阻變小。出于人身與車輛安全的要求，新能源汽車均設置有絕緣監(jiān)測電路，即漏電傳感器，必要時控制系統(tǒng)會采取措施。絕緣檢測是維修人員使用檢測儀器對車輛高壓電氣設備的絕緣性能進行的檢測，是車輛高壓系統(tǒng)維修時必須要掌握的基本技能。通常，新能源汽車高壓系統(tǒng)對絕緣電阻的基本要求是不小于500Ω/V。2.新能源汽車高壓電網(wǎng)類型新能源汽車高壓電網(wǎng)既包括直流電網(wǎng)，也包括交流電網(wǎng)，但主要還是直流電網(wǎng)。動力蓄電池供電系統(tǒng)屬于直流電網(wǎng)，電機供電系統(tǒng)屬于交流電網(wǎng)。2.1電力電網(wǎng)類型概述電力系統(tǒng)通常會根據(jù)國際統(tǒng)一的命名方法，在電網(wǎng)運行技術和安全技術標準要求以及“殼體”連接方式的基礎上，區(qū)分三相交流供電電網(wǎng)。根據(jù)連接的不同特點分為TT、TN和IT電網(wǎng)。第一個字母說明的是三相交流電源的中線是否接地，第二個字母說明的是用電設備的殼體是否接地?！癟”表示接地，“N”表示接中線。IT系統(tǒng)的第一個字母“I”說明三相交流電力電網(wǎng)中線不接地且火線與地之間須絕緣，并可以通過漏電保護電路監(jiān)測電力電網(wǎng)與地之間的絕緣電阻；第二個字母“T”說明用電設備殼體接地。圖中Z＜O表示絕緣電阻監(jiān)測電路。2.1電力電網(wǎng)類型概述三相交流IT供電網(wǎng)絡2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點IT系統(tǒng)不僅可以用于三相交流電網(wǎng)絡，同樣也可以用于直流網(wǎng)絡。新能源汽車的高壓系統(tǒng)既有三相交流網(wǎng)絡，也有直流網(wǎng)絡，新能源汽車高壓系統(tǒng)以直流網(wǎng)絡為主。無論是三相交流電網(wǎng)還是直流電網(wǎng)，IT系統(tǒng)的主要特點是電源線不直接接車身地，而用電設備殼體必須接車身地，電源線與車身地線之間須加裝絕緣監(jiān)測裝置。2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點新能源汽車高壓直流IT供電網(wǎng)絡2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點新能源汽車高壓系統(tǒng)采用帶有絕緣監(jiān)控功能的IT系統(tǒng)。特別強調(diào)：在新能源汽車高壓供電系統(tǒng)中，高壓電源的“-”極線嚴禁與車身連接，是不能搭鐵的，高壓供電系統(tǒng)不存在單線制，必須采用雙線制，“+/-”極導線須同時設置，不允許利用車身作為高壓電流的回路。新能源汽車IT高壓系統(tǒng)具有一定的容錯能力。2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點新能源汽車高壓系統(tǒng)漏電示意圖2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點盡管IT系統(tǒng)相對于TT和TN系統(tǒng)較為安全，但如果車輛出現(xiàn)漏電故障，就會增大觸電風險。若出現(xiàn)了電源正極對一殼體漏電，電源負極對另一殼體漏電，并且殼體搭鐵不良，維修人員檢測時若兩手同時分別觸碰到兩殼體，此時人體就會承受較高的電壓和較大的電流，導致嚴重的后果甚至死亡。2.2新能源汽車高壓電網(wǎng)類型及優(yōu)缺點新能源汽車高壓總成漏電殼體帶電危害示意圖2.3新能源汽車高壓電網(wǎng)主要特點新能源汽車高壓電網(wǎng)采用IT系統(tǒng)有以下主要特點：1）高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)之間電壓隔離。高壓系統(tǒng)與低壓系統(tǒng)是兩個相互獨立運行的系統(tǒng)，系統(tǒng)間沒有電源電壓的干涉，高壓電源的高壓不會竄入低壓系統(tǒng)，主要隔離方式有電磁隔離、光隔離、電容隔離等。2）高壓系統(tǒng)與車身地之間絕緣。高壓系統(tǒng)的電源線均未與車身地直接相連，且與車身地之間必須確保良好的絕緣，并通過絕緣監(jiān)測電路檢測電源線與車身地之間的絕緣電阻。2.3新能源汽車高壓電網(wǎng)主要特點3）高壓總成殼體接地。GB/T18488要求殼體與車身地之間的接地電阻不應大于0.1Ω，實際中廠家要求都要小于0.04Ω。盡管殼體直接安裝在車架上，為防止殼體與車身之間出現(xiàn)較大的接觸電阻，使殼體與車身地之間出現(xiàn)較高電位差，須對關鍵高壓部件的殼體須進行電位平衡，即將高壓部件殼體使用一根“等電位線（也稱為電位補償線）”與車身地連接在一起進行零電位補償，使殼體也成為0V等位體，即使人手觸碰到兩個有漏電故障的殼體，不會發(fā)生觸電的危險。2.3新能源汽車高壓電網(wǎng)主要特點維修人員切記在檢測絕緣電阻時，應同時使用毫歐表檢查各高壓部件殼體與車身地之間的接地電阻是否符合要求（＜0.04Ω）。0V等電位線（殼體接地線）0V等電位線的保護原理3.絕緣監(jiān)測電路新能源汽車高壓網(wǎng)絡中采用的絕緣監(jiān)測電路，實際上是在檢測時在電源線與殼體之間連接一阻值非常大（可視為斷路）的電阻，通過電壓監(jiān)測電路檢測該電阻兩端的壓降來間接計算絕緣電阻，識別所有高壓電源線與売體之間危險的絕緣故障，如圖中RM1、RM2。如果売體與高壓電源線之間絕緣電阻變小低于某一限值而出現(xiàn)危險電壓，則說明有絕緣故障。3.絕緣監(jiān)測電路1—動力蓄電池2—BMS

3—接觸器4—用于測量絕緣電阻的電路（漏電傳感器）漏電傳感器監(jiān)測原理圖3.絕緣監(jiān)測電路根據(jù)GB/T18384-2015安全標準規(guī)定，電動汽車對絕緣電阻的最低要求是交流電絕緣電阻大于500Ω/V、直流電絕緣電阻大于100Ω/V。目前，新能源汽車廠家要求交/直流絕緣電阻均不得小于500Ω/V，如果交流電絕緣電阻小于500Ω/V、直流電絕緣電阻小于100Ω/V即視為絕緣故障。通常廠家把絕緣電阻監(jiān)測電路做成一個總成部件，即漏電傳感器。3.絕緣監(jiān)測電路一般廠家對絕緣阻值的評估和控制策略是：絕緣電阻R＞500Ω/V為正常；100Ω/V＜R＜500Ω/V為一般漏電故障，報動力系統(tǒng)故障，車輛可繼續(xù)行駛，高壓不下電；R＜100Ω/V為嚴重漏電故障，行車中若發(fā)生嚴重漏電，故障警告燈點亮，車輛會立刻高壓下電而失去動力，停車狀態(tài)禁止上高壓電并禁止充電。3.絕緣監(jiān)測電路比亞迪秦是通過一個漏電傳感器檢測電池包高壓母線負極與車身地之間的絕緣電阻，來判斷動力蓄電池包及高壓部件的漏電程度的，負極與車身地之間的絕緣電阻R≤100～120kΩ為一般漏電，R≤20kΩ為嚴重漏電。新能源汽車高壓網(wǎng)絡中的絕緣監(jiān)控不是只測量一次，而是進行多次測量，高壓系統(tǒng)上電之前以及下電之后都要進行測量。漏電傳感器一般布置在一個或多個高壓組件內(nèi)，如電池包、配電盒、電機控制器內(nèi)部等。4.絕緣檢測漏電傳感器只能判斷高壓系統(tǒng)是否漏電，但不能判斷具體漏電部位，車輛一旦出現(xiàn)絕緣故障，需要維修人員借助于檢測儀器進行絕緣檢測，查找出故障部位并進行維修。4.1絕緣電阻測試儀絕緣檢測通常使用的儀表為數(shù)字型絕緣電阻測試儀，俗稱兆歐表；手搖兆歐表式俗稱搖表，已經(jīng)被淘汰。常用數(shù)字型絕緣電阻測試儀4.1絕緣電阻測試儀數(shù)字型絕緣電阻測試儀工作原理4.2絕緣檢測注意事項1）測量前必須將被測設備的高壓電源切斷，使用萬用表測量被測部件的電壓，等電壓降為0V時再進行下一步操作，必要時需對地短路放電，嚴禁設備帶電進行測量，以保證人身和設備的安全；2）對可能感應出高壓電的設備，必須消除這種可能性后，才能進行測量；3）被測物表面要清潔，減少接觸電阻，確保測量結果的正確性；4）使用儀表前首先應檢查表筆的絕緣層是否完好，無破損，否則會有電擊的危險；5）測試前先確認表筆已緊密地插入連接插頭的端子內(nèi)，儀表功能選擇開關設定正確無誤；6）嚴禁使用兆歐表的絕緣電阻檔測量動力蓄電池及模組正負極之間的電阻；7）嚴禁使用兆歐表的絕緣電阻檔測量輔助低壓蓄電池正負極之間的電阻；8）嚴禁使用兆歐表的絕緣電阻檔測量控制單元的絕緣電阻；9）數(shù)字兆歐表使用時應放在平穩(wěn)、牢固的地方，且遠離大的外電流導體和外磁場。10）在測試時，測試人員及其他人員嚴禁接觸測試引線及被測電路和零部件，因其可能帶有高壓強電，以免電擊；4.2絕緣檢測注意事項11）測試時請勿轉動儀表功能選擇開關；12）測試完畢后，務必將功能選擇開關旋轉至[OFF]位置；13）環(huán)境濕度對絕緣電阻有很大影響，潮濕環(huán)境下請勿使用儀表或更換儀表電池；14）請勿在易燃性場所測試，可能產(chǎn)生火花引起不必要損失；15）儀表電壓量程選擇應稍大于被測設備的額定工作電壓，不宜過高；16）儀表顯示電量不足時應及時更換電池，以確保測量的準確性，長期不使用時，請將電池取出保管；17）絕緣檢測必須穿戴絕緣防護套裝；18）絕緣檢測數(shù)據(jù)應符合車輛要求，未通過絕緣檢測前嚴禁安裝高壓蓄電池（動力蓄電池）；19）測量完成后，被測部件因分布電容可能儲存有高壓電，須使用100KΩ（2W）電阻對線路進行短路放電，以防電擊。4.3高壓部件對地電壓不為零的原因高壓回路與低壓回路之間是相互獨立的兩個回路，但使用絕緣電阻測試儀檢測絕緣電阻值并非為∞，使用萬用表分別檢測高壓電路與車身地之間的電壓也不為0V。為實現(xiàn)低壓控制高壓，高壓回路和低壓回路之間設有監(jiān)測電路與控制電路，會使得高壓電路和低壓電路之間存在電路上的連接，盡管有電壓隔離和絕緣措施，但與車身地之間的電阻并非無窮大，可以認為近似絕緣。當使用萬用表測量高低壓電路之間的電壓時，測量結果不為零，甚至還會很高。4.4絕緣檢測方法車輛本身設有絕緣監(jiān)測電路，隨時對高壓電路進行檢測，一旦電路出現(xiàn)絕緣故障就會進行警告并采取相應的應急措施；而絕緣檢測是維修人員借助于儀器設備進行的檢測，以確定故障原因和故障點。4.4絕緣檢測方法（1）動力蓄電池不允許使用絕緣測試儀進行檢測的原因新能源汽車高壓系統(tǒng)的絕緣檢測，除動力蓄電池不允許使用絕緣測試儀進行檢測外，其他高壓部件均可以使用絕緣測試儀進行檢測。動力蓄電池不允許使用絕緣測試儀進行檢測的主要原因有以下幾點：1）使用絕緣電阻測試儀不允許帶電測量。2）部分品牌車型電池包內(nèi)部有安全控制盒，盒內(nèi)有主接觸器、預充接觸器等開關，在高壓下電后接觸器已斷開，若在電池包外部輸出端進行檢測，并不能檢測到電池模組的絕緣電阻。3）部分品牌車型在高壓下電后，動力蓄電池正極或負極對托盤（車身地）之間存在一定的電壓，若使用絕緣電阻測試儀檢測，檢測結果會有較大誤差。4）部分品牌車型在電池包內(nèi)部還有電池檢測模塊（如比亞迪BIC），若使用絕緣電阻測試儀檢測，如操作不當選擇電壓量程過高，絕緣電阻測試儀產(chǎn)生的高壓有可能將電池檢測模塊擊穿燒毀。4.4絕緣檢測方法（2）動力蓄電池的絕緣檢測方法因不能使用絕緣電阻測試儀檢測電池包內(nèi)部的絕緣電阻，需使用其他方法來檢測或判斷電池包內(nèi)部是否存在絕緣故障。通常有如下兩個方法：一是使用排除法進行判斷。這是一種間接替代檢測法，先使用絕緣電阻測試儀對其他高壓部件進行檢測，若其他高壓部件絕緣電阻均正常，即可判斷電池包內(nèi)部存在絕緣故障；或者逐個斷掉其他高壓部件高壓連接器，看看故障是否排除，如所有高壓部件都斷掉后，絕緣故障仍存在，可以認為電池包存在絕緣故障。4.4絕緣檢測方法二是使用萬用表進行檢測。以比亞迪為例，使用的工具是數(shù)字式萬用表和一個連接有長導線的100KΩ的電阻。這種檢測方法通常需要在電池包拆包后的情況下進行實際上，使用萬用表檢測絕緣電阻是在模擬車輛本身的監(jiān)測方法。此操作十分危險，操作時須格外小心，必須做好防護。4.4絕緣檢測方法動力蓄電池絕緣電阻萬用表電壓檢測法4.4絕緣檢測方法（3）動力蓄電池以外其他高壓部件的絕緣檢測方法對于其他高壓部件可直接使用絕緣電阻測試儀進行檢測，這種方法比較簡單實用，檢測時通常事先把低壓連接器和各高壓支路連接高壓總成之間的高壓線束拔掉，針對高壓線束和高壓總成兩個方面分別進行檢測。四、任務實施----2019款比亞迪e5絕緣檢測1.任務準備安全防護：做好安全防護與場地隔離(車內(nèi)外三件套、車輪擋塊、警示標志及隔離帶等)。工具設備：舉升機、人身安全防護套裝、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝。車輛臺架：比亞迪e5分控聯(lián)動系統(tǒng)(行云新能INW-EV-E5-FL)；比亞迪e5教學版整車。輔助資料：教材、維修手冊、任務工單、記號筆。2.操作步驟注意：在操作前應首先做好場地安全防護、車輛安全防護、人身安全防護等各種防護措施，并執(zhí)行進行高壓下電程序，在等待5分鐘后再進行動手操作。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（1）在執(zhí)行高壓下電程序后，正確解除電池包高壓母線連接器插頭鎖止機構，拔掉連接器插頭，觀察有無異常。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（2）觀察插座殼體、高壓公端子和互鎖端子有無異常。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（3）使用連接線將互鎖端子短接。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（4）安裝輔助電池負極，佩戴好絕緣手套，輔助人員協(xié)助上高壓電，使用萬用表測量動力蓄電池正極與托盤之間的開路電壓V正。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（5）測量動力蓄電池負極與托盤之間的開路電壓V負。1.動力蓄電池與托盤之間的絕緣電阻檢測（6）比較V正和V負，例如V正＞V負，則在動力蓄電