和傳統燃油車相比，電動車的故障類別因動力電池包的存在而有所新增，可歸納為絕緣電阻故障、過壓欠壓故障、電流故障、接觸點狀態故障、高壓互鎖故障和充電互鎖故障等。

為了便于控制和管理整車的運行，對電池故障進行分級管理。

通常將電動車動力電池的故障分為兩級，Ⅰ級故障（報警故障）和Ⅱ級故障（嚴重故障）。

當電池管理系統BMS監測到Ⅰ級報警故障時，整車控制器將調整控制參數，減小電池輸出電流與功率。

當電池管理系統BMS監測到Ⅱ級嚴重故障時，將通過通信線路向整車控制器發送切斷高壓電請求，如果故障持續了一定時間整車控制器沒有做出相應的動作，在一些電動車輛的控制策略中電池管理系統可強行切斷成組繼電器以保證車輛和駕乘人員的安全。

故障分類

絕緣電阻故障處理

絕緣電阻故障，多發生在電池包、電驅動系統、高壓用電輔助設備、充電機及高壓線束等高壓零件上，在車輛遭遇事故或車輛在惡劣環境下運行后，這些高壓部件的絕緣性能將降低，由此可能造成汽車火災的發生，直接影響汽車駕乘人員的生命安全。

按高壓系統設計要求，絕緣電阻值應大于100Ω/V，當車輛絕緣電阻值低于規定值，高壓管理系統BMS會基于當前車輛狀態（是否正在行駛，在何種運行狀態等），在組合儀表上顯示故障代碼，并發出聲音和光線警報，提醒駕駛員將車輛送檢。

下文將對車輛/儀表出現絕緣故障后的檢測、故障處理方法進行說明。

（1） 儀表可正常顯示，并正確反映故障是否存在，那么說明高壓控制系統BMS的絕緣監測模塊本身工作正常；

（2） 如儀表顯示絕緣無連接，有對應的故障代碼，那么首先應排除低壓控制回路的問題，包括確認低壓回路的線束和接插件是否有松脫或固定不良的問題，通信CAN線是否存在問題，檢查終端電阻阻值是否正常；

（3） 排除掉高壓線束連接出現問題的可能性后，依次對高壓部件進行逐個排查。

將所有高壓部件的連接器斷開，給動力電池包提供高壓電，依次測量電池組的正負極對底盤的絕緣電阻，如果阻值過低，則說明該電池組有絕緣問題，需要打開電池包進行確認；

逐個拔掉高壓部件與高壓電之間的連接，測量高壓配合盒與底盤的絕緣電阻，當某個負載被拔出后，阻值恢復正常，那么可以確定該負載存在絕緣問題。如未檢測出存在絕緣問題的高壓部件，則重復檢測流程，直至排查完全部高壓部件。

電壓/電流檢測與故障處理

動力電池的電壓和電流會隨著車輛的運行狀態、運行環境及駕駛員操控狀態等發生變化，當電流超過預先設定的允許范圍、動力電池電壓低于設定值仍在大電流放電時，會導致過溫問題，輕則影響電池使用壽命、損壞功率部件，重則影響高壓系統安全。

為了保障動力電池在電壓/電流不正常時，整車高壓系統的用電器安全、動力電池包安全、駕乘人員安全，需要設計電壓檢測和單流檢測回路對高壓電路系統工作電壓和電流進行實時準確的檢測，當檢測到異常時，高壓管理系統BMS需要及時切斷高壓回路并向駕駛員發出聲光警報。

（1） 電流監測方法

目前電動汽車BMS廣泛使用無感分流器和霍爾式傳感器作為電流檢測裝置。

無感分流器被用來監測母線充電、放電的電流大小，在電阻兩端形成毫伏級的電壓信號，作為監測總電流。

相比于基于歐姆定律工作的分流器，工作時不產生熱量、相應速度快、測量精準度高、體積小、過載能力強的霍爾傳感器則更受青睞。其工作原理是，通過貼近通電導體，檢測其導體磁場強度，再通過磁場強弱來計算電流。

霍爾式電流傳感器原理圖

（2） 電壓監測方法

檢測動力電池的電壓的方法主要有分布式檢測和集中式檢測兩種。兩種檢測方法各有優缺點，一般采取綜合的“先集中后分布”的采集方式。

以72個電池單體為例，將其分為6組，每組12個電池單體，對每組電池用一個檢測模塊進行“集中式”檢測，整個系統由若干檢測模塊通過CAN總線連接而成，其實質是檢測單元部分模塊化，本地化。

電壓采集導線通過CAN總線連接到BMS電壓采集模塊，BMS內部經過高壓隔離和數模轉換，把電池組的電壓轉換成數字數據，并作出SOC計算，對電池組是否正常進行判斷，如電壓偏差過大，存在電壓低于設定值仍在大電流放電的情況，則做出報警。

（3） 電流/電壓故障分析示例

故障一：電池電流數據錯誤

潛在原因分析：霍爾信號線插頭松動，霍爾傳感器/無感分流器損壞，BMS采集模塊損壞。

故障排除措施：重新插拔傳感器信號線，檢查傳感器電源是否正常，信號輸出是否正常，整體更換采集模塊。

故障二：儀表顯示SOC異常，在系統工作過程中變化幅度很大，在充電過程中有較大偏差或一直顯示固定數值不變。

潛在原因分析：電流校準失敗；電流傳感器型號與控制器程序不匹配；電池長期未慢充；數據采集模塊跳變，都可導致SOC顯示異常。

故障排除措施：重新校準電流；更改主機程序或更換電流傳感器；更換數據采集模塊；對系統SOC進行手動校準；確認電流傳感器連接無誤。

高壓互鎖回路檢測與故障處理

高壓回路互鎖功能設計是針對高壓電路連接的可靠程度提出的。它是一個典型的互鎖系統，通過使用電氣的信號，來檢查整個高壓回路的完整性。

當BMS檢測到某處連接斷開或某處連接沒有達到預期的可靠性時，將直接或通過整車控制器切斷相關動力電源的輸出并發出聲音和光線報警，直到該故障完全排除。

高壓互鎖系統簡圖

（1） 首先，通過故障檢測儀讀取故障代碼，當故障代碼提示高壓互鎖系統和充電互鎖系統均有故障時，應優先確認/排除充電互鎖系統的故障。

（2） 首先選擇高壓互鎖系統中位于中部的且便于測量的互鎖線作為切入點，一般可選擇高壓配電盒（PDU）作為切入點。接通點火開關，使用示波器測量PDU在互鎖回路上的占空比信號（正常為75%波形）。

若信號波形正常，則判斷該測量點至整車控制器（VCM）之間的互鎖線束正常；

正常占空比為75%的波形

（3） 若信號波形出現干擾或零點漂移，則可判定該故障是由測量點上游的高壓部件的高壓連接器未連接到位或斷路導致的，但該高壓部件的低壓線束正常，因此仍能顯示占空比波形。

發生零點漂移的故障波形

（4） 若無占空比信號，則可判定故障是測量點和上游高壓部件之間的線束出現斷路造成的，后續可依次向上游排查故障點。

無占空比的故障波形

（5） 脫開PDU低壓線束，測量PDU低壓線束的互鎖輸出回路上的波形（正常為11V-12V直線波形）。

（6） 若信號波形正常，則說明測量點和整車控制器VCM之間的互鎖回路正常，若信號電壓低，則說明測量點和整車控制器VCM之間的互鎖回路存在故障，可依次向下游排查故障點。

高壓互鎖系統的檢測信號為占空比信號，因此無法使用萬用表通過測量電壓信號或通斷來判斷高壓互鎖系統是否正常，一般通過同時測量高壓部件的互鎖輸入線和輸出線上的波形，來判斷互鎖回路是否正常。

以上，是高壓系統有關絕緣電阻故障、電壓/電流故障和高壓互鎖回路故障的檢測和處理方式。下篇推文，我們將對充電故障的檢測和一些綜合性故障的診斷及處理方式進行說明和講解。

原文標題：高壓系統的故障檢測及處理方法 專題一

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