新能源汽车绝缘监控原理

1、新能源汽车绝缘故障解决方法

电动汽车有一个很大的潜在让人害怕的地方是触电，因此有了一份专门针对车辆电气安全的安全标准《GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求第3 部分：人员触电防护》。里面有关于电气安全的部分有不少，其中对于绝缘故障可能造成高压电暴露，引起人身伤害。这个起始阈值也做了最小的规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5kΩ／V交流、直流为0.1kΩ／V。 各整车厂开发的纯电动车辆， 则根据各自设定的电压等级来确定动力系统的绝缘电阻报警阀值，还有一个非常重要的是绝缘检测的策略和容错策略。图1 整车绝缘问题概览

第一部分 绝缘检测的故障原因

电动汽车绝缘的问题主要可以分为：

内部：这部分我们细致的展开，从大的来看，主要是电解液泄露、外部液体进入、绝缘层被破坏之后，电池模组和单体出现了导电的回路。这类故障发生之后可能会发生较为严重的后果（主要是打火和烧蚀，引起模块内单体的短路故障）。

在大的模组内，我们可以找到通过模组内部、BMU、BMS和模组与托盘等多种绝缘突破路径。

BMU对于Coating的要求很高，大量有电位差的线缆通过连接器接入，如果出现凝露和电金属迁移，容易在内部产生各种潜在导通路径

模组内部由于振动、冲击导致磨损、错位，如果出现绝缘纸、蓝膜失效的情况，就会出现绝缘问题

BMS和BDU这两个部件由于高压的直接接入，如果出现隔离失效，就会产生类似软短路的情况发生

下图所示，真正绝缘问题出现电击人的情况，都需要出现人本身去接触电池的一端输出才会出现下图的电击事件发生。

2. 电池外部的高压回路：这部分可以通过接触器断开而隔绝

a) 高压连接器和高压线缆：这里比较多的情况是两种，一种是局部放电引起的绝缘失效；还有就是连接器金属物质迁移导致的绝缘失效。

备注：在这个案例里面，通电，高温，潮湿，氯离子存在的条件下，电连接器内部金属构件发生了表面镀银层的电迁移和主体材料的腐蚀，产物在电场的作用下附着在绝缘组件上并将外金属套壳和与内金属触条一体的金属构件连接，从而导致电连接器绝缘阻值大幅降低失效。

b) 高压用电部件内部出现绝缘失效：把内部的连接器、连线归于上一类以后，基本就考虑功率部件相关的绝缘防护是否合理。特别的如电机、变压器内绝缘情况。

从场景上区分，可以分解成充电状态、正常状态、涉水、碰撞事故、结露、暴雨、淹没、清洗等状态。这是贯穿整个寿命周期和使用场景对各个环节进行考虑的结果，当然实际整车级别的验证测试也需要涵盖。

从路径上分，可以从爬电距离、固态绝缘和空气间隙等方面对绝缘进行破坏。

以上这些，都算是真正绝缘发生了问题。还有一些问题就是绝缘检测电路和算法本身受到干扰或者出现了硬件的损坏。我们可以细分为：

绝缘检测超差：受到外部干扰检测出来过高，设计范围超差

绝缘检测失效：电路由于开关（光耦或者高压继电器失效）出现失效

第二部分 车辆诊断与处理和漏电车辆处理

我们还是以LEAF为例，其DTC分了三个故障：

模式A：是从动力源头切断任何充电和放电的过程，主要响应比较高等级的故障

模式B：考虑电池的故障在一定范围内之类，限制电机输出功率，在充电模式下充电停止（阻止了能量回收）

模式C：限制电池包的输入和输出功率

模式D：仅亮起故障等，其他不做处理

这里的三个定义为处理绝缘值信号（P33DF是判断信号异常高、P33E0是采集信号异常低，P33E1是出现绝缘报警），这里分层的原因主要是是对整个故障错误分类。不过我倒是看到有不同的处理方法。我们在这里可以有几个区分点：

启动之时：启动的时候检测可以根据数值、诊断电路本身情况、整个系统上电的范围，可以判断出问题出在哪里。根据数值的不同选取处理办法。严格来说，根据在不同状态下，绝缘电阻的测量误差可以做不同的策略。

充电检测：这个我会后面仔细谈一谈快充多回路检测过程中可能出现的问题。这个在法规层制定的时候就已经有很多的涉及和探讨。

车辆行驶过程中：这点是我觉得很保守的，在车辆行驶过程中，由于有各方面的干扰存在包括纹波、电压在大电流充放过程的变化，使得整个记录的频次需要用计数器来做；根据数值也可以做不同的策略来判断这个严重情况，执行限功率或者更好的措施。

区分了DTC之后，当发生了绝缘故障之后，对于维修人员首先应保证人员安全，操作者须配戴好有一定安全等级，符合国家相关标准要求的防护用品(防护用品通常有使用年限要求)，如绝缘手套（橡胶手套+外用手套）、绝缘鞋等。

这里有个绝缘电阻的参考表，用绝缘表来测非带电部件还是比较管用的。从车辆的寿命周期考虑，维护过程中还是安置一个MSD是比较靠谱的，能够在接触器粘连和各种意外条件下保证总线上是没有电的。

2、新能源汽车中绝缘材料的作用？

除了绝缘还起着隔热、机械支撑和固定、储能、灭弧、防潮、防霉以及保护导体作用。

3、新能源汽车控制器的概念及整车控制器的工作原理

新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。

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一、整车控制器控制系统结构

公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能，其结构原理如图2所示。

下面对每个模块功能进行简要的说明：

1、开关量调理模块

开关量调理模块，用于开关输入量的电平转换和整型，其一端与多个开关量传感器相连，另一端与微控制器相接；

2、继电器驱动模块

继电器驱动模块，用于驱动多个继电器，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与多个继电器相接；    

3、高速CAN总线接口模块

高速CAN总线接口模块，用于提供高速CAN总线接口，其一端通过光电隔离器与微控制器相连，另一端与系统高速CAN总线相接；

4、电源模块

电源模块，可为微处理器和各输入和输出模块提供隔离电源，并对蓄电池电压进行监控，与微控制器相连；

5、模拟量输入和输出模块

模拟量输入和输出模块，可采集0~5V模拟信号，并可输出0~4.095V的模拟电压信号。

6、脉冲信号输入和输出模块

可采集脉冲信号并调理，范围1Hz—20KHZ, 幅度6---50V；输出PWM信号

范围1HZ—10KHZ，幅度0—14V。

7、故障和数据存储模块

铁电存储器可以存储标定的数据和故障码，车辆特征参数等，容量32K。

二、整车控制器功能说明

新能源汽车整车控制器基本上以下几项功能：

1. 对汽车行驶控制的功能

新能源汽车的动力电机必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板，动力电机要输出一定的驱动功率或再生制动功率。踏板开度越大，动力电机的输出功率越大。因此，整车控制器要合理解释驾驶员操作；接收整车各子系统的反馈信息，为驾驶员提供决策反馈；对整车各子系统的发送控制指令，以实现车辆的正常行驶。

2. 整车的网络化管理

在现代汽车中，有众多电子控制单元和测量仪器，它们之间存在着数据交换，如何让这种数据交换快捷、有效、无故障的传输成为一个问题，为了解决这个问题，德国BOSCH公司于20世纪80年代研制出了控制器局域网（CAN）。在电动汽车中，电子控制单元比传统燃油车更多更复杂，因此，CAN总线的应用势在必行。整车控制器是电动汽车众多控制器中的一个，是CAN总线中的一个节点。在整车网络管理中，整车控制器是信息控制的中心，负责信息的组织与传输，网络状态的监控，网络节点的管理以及网络故障的诊断与处理。

3. 制动能量回馈控制

新能源汽车以电动机作为驱动转矩的输出机构。电动机具有回馈制动的性能，此时电动机作为发电机，利用电动汽车的制动能量发电，同时将此能量存储在储能装置中，当满足充电条件时，将能量反充给动力电池组。在这一过程中，整车控制器根据加速踏板和制动踏板的开度以及动力电池的SOC值来判断某一时刻能否进行制动能量回馈，如果可以进行，整车控制器向电机控制器发出制动指令，回收能部分能量。

4. 整车能量管理和优化

在纯电动汽车中，电池除了给动力电机供电以外，还要给电动附件供电，因此，为了获得最大的续驶里程，整车控制器将负责整车的能量管理，以提高能量的利用率。在电池的SOC值比较低的时候，整车控制器将对某些电动附件发出指令，限制电动附件的输出功率，来增加续驶里程。

5. 车辆状态的监测和显示

整车控制器应该对车辆的状态进行实时检测，并且将各个子系统的信息发送给车载信息显示系统，其过程是通过传感器和CAN总线，检测车辆状态及其各子系统状态信息，驱动显示仪表，将状态信息和故障诊断信息经过显示仪表显示出来。显示内容包括：电机的转速、车速，电池的电量，故障信息等。

6. 故障诊断与处理

连续监视整车电控系统，进行故障诊断。故障指示灯指示出故障类别和部分故障码。根据故障内容，及时进行相应安全保护处理。对于不太严重的故障，能做到低速行驶到附近维修站进行检修。

7. 外接充电管理

实现充电的连接，监控充电过程，报告充电状态，充电结束。

8. 诊断设备的在线诊断和下线检测

负责与外部诊断设备的连接和诊断通讯，实现UDS诊断服务，包括数据流读取，故障码的读和清除，控制端口的调试。

4、新能源汽车常用的直流变换电路为什么绝缘？

你好。不仅是新能源汽车的电路绝缘任何汽车线路都必须正负极绝缘。何况新能源汽车还有高压电路。在外部环境温度比较高的情况下。新能源汽车。对电路的保护是非常重要的。防止起热着火。望采纳

5、新能源汽车绝缘电阻检测实训是什么课程？

新能源汽车绝缘电阻检测实训是【汽车新能源专业】的一门【汽车电器】课程，这也是汽车智能网联和新能源专业必修的一门专业课程。

6、新能源汽车线束接插件IP67防水检测方法原理

电子仪器的防水保护分为10个等级，分别以IPX1、IPX2……表示。新能源汽车线束接插件IP67具体表示为6 ：完全防止粉尘进入；7 ：可于短时间内耐浸水（1m）。可通过样品试验进行检测。

7、新能源汽车发生绝缘失效故障可能会带来什么风险？

高压绝缘当然是有可能触电的危险。所以对绝缘等级要求也高得多。

8、新能源汽车中绝缘的概念？

绝缘是指用不导电的物质（绝缘材料）将带电体隔离或包裹起来，以对触电起保护作用的一种安全措施。

9、新能源汽车绝缘检测原理

当前主流的绝缘检测方法有两种，电桥法和交流注入法,但这一功能由电池管理系统BMS来实现。电桥法又称被动检测法，主要原因必须有高压才能进行绝缘检测。交流注入法又称主动检测法，因为只需12V铅酸上电即可完成绝缘检测功能。关于绝缘检测的专利大家去网上搜搜也非常的多，但大多也是基于上述两种方法的演变和优化。大致总结如下（若有不妥，欢迎探讨，更欢迎批评指正）：

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电桥法重难点解读：
（一）电桥法的检测原理
电桥法的工作原理是BMS通过检测高压正与高压负之间的分压变化来计算正极/车身与负极/车身的绝缘阻值,检测原理如下三步:

1. 闭合开关S1,闭合开关S2:BMS检测到V1,V2的电压;
2. 闭合开关S1,断开开关S2:BMS检测到V1’的电压;
3. 断开开关S1,闭合开关S2:BMS检测到V2’的电压;
4. 根据上述三个步骤,已知电池的总电压U以及正负极桥臂的分压电阻及其比例,可以列出三个方程U=aV1+bV2,
5. 根据这个方程式来解方程可以求得:正极/壳体阻值=Rp,负极/壳体=Rn
两个阻值便是我们平时整车上读取到绝缘值，以上即为电桥法的检测原理。
（二）电桥法的设计难点
电桥法的稳定性及可靠性还需重点考虑如下几点（上述四个电压值V1，V2，V1’，V2’以下统称V1，V2，欢迎补充和探讨）：
1. 分压比例及ADC的选取：
绝缘检测为了兼顾成本会牺牲一部分精度（采用12bit ADC采样，甚至直接用单片机内部的ADC采样），这个时候对电阻的分压比例（R1/R2或R4/R3）的选取提出较高的要求，
电阻分压比例太大采样分辨率不够，无法做到较高精度；
电阻分压比例太小采样超出量程，无法做到全电压范围的采样；
2. 寄生电容的影响：
大家都知道，整车上寄生电容的实际存在（一般在几百纳法级，也有远大于这个量级的）。
由于寄生电容会导致V1，V2电压值稳定需要一定时间，这个时候就会出现几个问题：

BMS无法准确判断V1，V2电压的稳定采样点，电容电压未稳定或者电容开始漏电导致V1，V2的电压不是真实分压的值，这样计算出来的绝缘值不准，这也是前几年有些车绝缘不稳定的要因之一，现在好多了；
BMS等待电压稳定的时间，等待的时间过长导致绝缘检测时间偏长，可能不满足功能安全中FTTI的时间要求；
寄生电容值随着天气以及车辆的老化会发生改变，这个时候要确保设计仍然满足前期的采样精度和时间目标就对算法的稳定性及适应性提出了较高的要求，主要硬件电路以及软件滤波要考虑；
3.电压V1，V2的采样同步实时性的影响
理论上V1，V2的实时性越高对绝缘采样精度及稳定性越有利，但是很遗憾这个也只能是理论，显然是无法完全同步的。为了方便理解，我暂且假定一个非常极端实车工况来说明同步实时性的影响：
阶段一：猛踩油门踏板上陡坡，此时BMS恰好为步骤2检测V1’；
阶段二：猛踩制动踏板下陡坡，此时BMS恰好为步骤3检测V2’；
大家可以先想想这个情景以及这个情景对绝缘检测的影响。踩油门踏板的时候电池包对外大电流放电，由于锂电池的DCR+极化内阻等存在，导致电池包的高压会被急剧拉低（由电流的大小决定，一般在50~100V，以一个400V电压来说电池实际输出电压为350V）。踩制动踏板的时候由于制动能量回收整车对电池包大电流充电，同理导致电池包的高压会被瞬间抬高至450V。那么问题就来了，V1’是以350V分压检测得到的，V2’是以450V分压检测得到的，用这一组电压去计算绝缘是不妥的，轻则绝缘值误差较大，最严重的情况下可能出现绝缘误报漏报导致整车做了对应的故障策略。

10、新能源汽车控制原理过程怎样的？

由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件版（如图1所示权）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。