2015年比亚迪唐DM混动版高压漏电

◆文/广东 汪贵行 汪宇轩

故障现象

一辆2015年生产的比亚迪唐DM混动版，已行驶66 787km，其中EV纯电支持下的行驶里程为39 614km，汽油发动机支持HEV里程为27 173km，之前一直没出过什么故障，车况十分稳定，但近日在启动上电OK指示灯变绿后，组合仪表上突然出现“EV功能受限”(图1)的提示。此时发动机仍能启动，车辆自动切换到HEV发动机模式，EV纯电驱动的方式无法使用。

图1 出现“EV功能受限”的提示

故障诊断与排除

故障车比亚迪唐DM是一款插电双模式油电混合、四驱的运动型SUV多功能车。该车动力输出有EV纯电模式和HEV混动模式，当动力电池的高压电不足或有故障时，还会有发动机单独驱动模式。正常情况下，当动力电池电量SOC在10%以上、车辆上电OK灯变绿时，无需启动发动机即可起步，以大幅提高车辆的经济性。在HEV混动经济模式ECO时，车速在40km/h以下行驶，优先采用纯电驱动；车速超过40km/h时，发动机才会介入。

该车的维修手册指出，从高压上电的原理可知，上电的OK指示灯变绿，需经过一系列的信息传递和判断过程(图2)：车辆启动时，多路控制器MICU将启动信号送给动力电池管理器BMS和前驱动电机的控制器；BMS收到信息后，在命令电池包负极接触器吸合的同时，即进行自检，若没有检测到有漏电、欠电压、高压互锁及继电器烧结等异常情况时，则发出指令让电池包的预充接触器吸合；如果预充接触器吸合成功，符合对外输出高压电的各项条件，则电池管理器BMS再控制主接触器工作，并断开预充接触器。对外输出动力电池的电源，电路正式供高压电，同时让OK灯变绿上电成功，表示车辆可纯电EV模式行驶；若预充条件不符合，如高压电路出现严重漏电信号，或前驱动控制器无高压或电压过低，则会自动通知车辆的控制系统，断开电池包的主接触器，停止纯电模式来驱动行驶。而只能启动发动机运转，这时OK灯也变绿，但表示只可用HEV模式来驱动车辆。

图2 高压上电OK灯变绿的控制过程

故障车SOC储电指标为90%，说明动力电池的电量充足，但上电OK指示灯变绿时，车辆即自动启动发动机，同时仪表还出现“EV功能受限”的提示。经试车检验，发动机运转和行驶均正常，只是不能用EV模式，说明可能只是车上的高压电部分出现了故障。

从上述的故障现象分析，故障车出现“EV功能受限”的故障，应全面了解车上的高压电系统。故障车高压系统包括：动力电池包、高压配电箱、BMS管理器、前驱电机控制器与DC-DC转换器总成、后驱电机控制器、前和后驱动电机、空调配电盒、PTC暖水加热器、电动空调压缩机、充电口总成、高压连接线束等。

使用比亚迪汽车VDS2000专用诊断仪进行扫描发现，故障车内存储有三个故障码：P1A0000-高压电有严重漏电、P1CA1-严重漏电、P1CA2-一般漏电。

检测漏电传感器的数据流发现其电阻为0(图3)，明显异常。尝试清除故障码，重新调取故障和数据流，没有任何变化，车辆仍不能使用纯电驱动模式。这说明故障车“EV功能受限”的原因是“严重漏电”造成的。

图3 故障车漏电传感器绝缘电阻数据流

电动车上有低压电路和高压电路，低压采用12V直流电，与传统燃油汽车无异，主要供给低电压的用电器具，如灯光、仪表及控制设备等。其特点是：单线制、用铁质车身作为负极回路，各用电器相互并联。而高压电为动力电池包的输出电压，本车型的动力电池工作电压最低为640V，是在动力电池储电量低于5%时出现的，而最高电压达720V，高压电供应给用电设备，如车辆驱动电机、DC-DC低压转换器、电动空调压缩机和PTC元件等等。

从电工安全常识知道，凡25V以上的交流电或60V以上的直流电，都会对人体构成危害，具有一定的危险性。为防止这种高电压产生对人体的危害，其正、负极均不能用车身搭铁来做回路，所以高压线束的连接，对车身均是独立绝缘的。一旦高压部件有对车身的绝缘阻值过小，也就是存在漏电时，轻则损坏车上的用电设备，重则可能引发人身安全的危险事故，故漏电保护是电动车的一种基本的安全保护措施。

对于电动车，漏电检测是利用漏电传感器，检测“当量绝缘值”来计算高压部件及电路的绝缘阻值。通过检测动力电池的正负母线与车身底盘的绝缘阻值来进行判断漏电情况。BMS动力电池管理器根据所采集的绝缘阻值，以及动力电池的电压值，按通常规定的公式，就可计算出一个当量绝缘值。当绝缘阻值过小时，BMS会进行相关保护性控制，断开接触器禁止高压输出放电，此时无法用EV纯电模式来驱动车辆行驶，并点亮仪表上的漏电故障灯，提醒驾驶员注意此漏电故障。

“当量绝缘值”是用1V电压的绝缘电阻不得低于500Ω(即500Ω/V)来计算的。当绝缘阻值大于或等于500Ω/V时，表示高压电路系统绝缘良好；若绝缘阻值在100～500Ω/V范围内，则表示一般漏电；若绝缘阻值小于或等于100Ω/V时，表示系统严重漏电。

在图4所示公式中，先测量动力电池的正、负母线分别对车身机壳的电压V+及V-，在V+及V-中取大者作为V1。假设在正极端测量对车身的电压更高，则取V+为V1,而舍去V-；反之则取V-作为V1(图5)。然后在电压表两端并联一个100KΩ的电阻，再检测V1处的电压作为V2,再按公式计算出绝缘电阻值，并按规定对动力电池进行判断绝缘是否符合要求。

图4 绝缘电阻值计算公式

图5 绝缘电阻计算公式中电压的测量

导致漏电的可能原因有：漏电传感器或BMS动力电池管理器故障；动力电池包本身漏电或高压配电箱漏电；高压配电箱下游高压模块漏电，或各高压模块的下游用电设备的漏电，如前驱动电机、后驱动电机、PTC暖加热器及电动空调压缩机等出现的漏电；高压线束漏电。

一旦发生漏电故障，先由漏电传感器自动发出漏电的故障信息，BMS收到漏电传感器发送来信号并进行处理，按故障码的因果关系首先检查BMS本身，若动力电池管理器无故障，则可推断漏电可能来自车上的漏电传感器，或是在电池包内部。由于一般维修不会拆开电池包来检查，故无法查看电池包内部，只有先从电池包外部的高压部件进行排查。

车辆无故障情况下，上电OK指示灯变绿，BMS自检无异常，则会自动吸合动力电池包内部的分压接触器和负极接触器，同时吸合高压配电箱内的预充接触器。前驱动电机控制器及DC-DC转换器集成在一体，称为“二合一”总成，当监测到高压在正常范围内，即达到标称电压的2/3以上时，则预充电的任务顺利完成。当预充完成后BMS再控制高压配电箱内的主接触器吸合，同时断开预充接触器。高压配电箱把高压电按需并联分配，供电给前驱动电机控制器与DC-DC转换器总成、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器等。再由各控制模块，将高压电分配到下游的用电设备，如前驱动电机、后驱动电机、电动空调压缩机、PTC暖水加热器等等。

图6为故障车动力电池包—高压配电箱—各高压模块的总配电图，从中可以看出高压母线的走向。图中“双路电”是蓄电池的低压电，控制给各继电器的电源，也就是用低压电来控制高压电。只有双路电的电源正常，才可供给高压电给各高压负载的电源。图中橙色线为动力高压电的正、负母线。

图6 故障车高压系统配电图

比亚迪唐DM动力电池包内部含有负极接触器及分压接触器，在车辆没有上电时，内部接触器是无法吸合的，需用专用器具才能人为操作使之吸合，操作比较麻烦。从电路图可以看出：前驱动电机控制器、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器四者之间是并联关系，只需拔出其中一个高压母线，测量线束的对车壳绝缘阻值，就可判断其余三个是否存在问题漏电问题。如果测出绝缘阻值过小时，再挨个拔掉其余模块的高压插头，当拔掉某一个模块的高压插件时，绝缘阻值变大至不漏电时，就说明该模块或它的下游用电器有问题。反之，测出的绝缘阻值正常，则证明其它的模块没有问题。

按先简后难的故障排查逻辑，列出排查顺序为：前驱动电机控制器、后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器、PTC、压缩机、前电机、后电机、高压配电箱、动力电池包。

因检测此车漏电发生时并没有在充电，由于车载充电器没有工作，充电口总成是断开的，所以车载充电器及充电口不在怀疑之列，无需检测其漏电故障。

戴好绝缘手套，做好高压电的防护措施，在车辆没有上电情况下，先断开低压蓄电池的负极，等待10min以上，检测高压已没有任何电压，再打开发动机前舱盖，拔出前驱动电机控制器的高压母线，使用兆欧表选择直流1000V的量程，黑表笔对车身搭铁，红表笔接高压母线电芯，分别对各高压部件进行检测。

1.测得母线正极与负极对车身绝缘阻值均在24.9MΩ(图7)以上，远大于500Ω/V的漏电的标准检验值，证明后驱动电机控制器、空调配电盒、车载充电器以及母线束的绝缘良好，没有漏电的故障；

图7 高压正负母线绝缘为24.9MΩ

2.用兆欧表测量前驱动电机控制器高压输入端正极对地绝缘阻值47.4MΩ(图8)，负极对地绝缘阻值46.6MΩ，也说明前驱动电机控制器没有漏电故障；

图8 前驱控制器绝缘正常

3.前、后驱控制器、空调配电盒、车载充电器以及线束等的四个模块的绝缘均良好，范围进一步缩小。因各模块下游还有高压用电设备，需再检测空调配电盒下游的PTC暖水加热器、空调压缩机等正负母线，绝缘阻值分别测为58.9MΩ和57.4MΩ，检测电动空调的绝缘为47.6MΩ，排除压缩机的漏电故障；

4.断开前驱动电机控制器的高压输出端，用兆欧表分别测量前电机的A相、B相、C相对地绝缘阻值均为无穷大，排除前电机的漏电；用同样的方法去测量后电机的A相、B相、C相对地绝缘阻值也是无穷大，排除了后电机绝缘故障；

5.拔出动力电池包正、负极高压母线，兆欧表测量高压配电箱的正极母线对地绝缘阻值为123.5MΩ(图9)，排除高压配电箱的绝缘问题。

图9 电池包正负母线绝缘良好

由于动力电池包以外的高压部件，以及高压母线未检测到异常，剩下只有动力电池包值得怀疑。动力电池包内部有多个接触器，车辆要在已上电OK变绿时，才会有高压电输出。根据国际检测漏电公式，再结合该车型的《电器原理图》、《唐车型动力电池漏电检测方法》等技术维修资料，对电池包进行漏电检测。

检测电池包的漏电和计算绝缘电阻的具体方法是：

1.在驾驶座椅下方，找到动力电池包的低压接插头，在副驾驶座椅下方有蓄电池，接12V电源使电池包内部的分压接触器吸合(图10)；

图10 接低压电使电池包内部的接触器吸合

2.因车辆长时充电，万用表测量电池包的输出电压已到720V，达上限值是符合要求的，但应特别重视安全操作，再分别测量电池包正极对机壳电压为0，测量负极对机壳的电压为716V(图11)，取两个电压中的大值，参考上述图5取电池包正、负对地电压的大值，为负极的716V作为计算公式中的V1电压；

3.在万用表的两表笔之间并联一个110kΩ的电阻后，再检测电池包的负极对车身机壳的电压，得测量值为631V(图12)，作为计算绝缘电阻公式中的V2电压；

图11 检测电池包输出电压及负极电压

图12 并联110kΩ电阻后检测负极电压

4.按电动汽车国际规定的绝缘漏电公式进行计算，得出当量绝缘值为20.58Ω/V(图13),电池包内部的绝缘电阻过小，说明动力电池包内部确实存在严重漏电的故障。

图13 按绝缘公式计算出的当量绝缘值

从上面判断得知电池包内部有漏电故障，但从维修安全考虑，电动车生产厂家不提倡或不允许修理厂拆解动力电池包，由生产厂统一处理。特别是该2015款的“唐”车，电池包仍属三包质保期内，向厂家申请更换动力电池包，得到厂家批准免费更换新电池包后，再多次进行试车检验，此故障终被彻底排除。

维修小结

在本案例中，应特别重视维修的安全注意事项。处理和更换动力电池包、接触高电压均会带来一定的危险，应做好防护措施，始终把安全放在第一位。

另外，维修前应先查阅维修手册、技术资料和电器原理图等等，熟悉电动车型的结构、高压电的工作原理，正确使用工具设备，熟练掌握兆欧表、万用表、示波器等检测工具，严格按照电动车辆维修安全手册要求进行作业。对故障应根据故障现象进行分析、理顺思路、从简到难一步一步缩小范围，对每项检测的数据应多检测几次，确保准确无误。