电动车绝缘监测方法及故障分析

摘要：随着纯电动商用车的广泛应用，其电气系统的安全性愈发关键。直流绝缘监测作为保障纯电动商用车电气安全的重要环节，对于车辆的稳定运行、人员安全以及设备保护等方面有着不可替代的作用。本文深入探讨纯电动商用车直流绝缘监测的作用，详细阐述其在预防漏电事故、维持系统稳定、延长设备寿命以及符合安全法规等多方面的重要意义，旨在为纯电动商用车的研发、生产、维护及相关技术研究提供全面的理论依据与实践参考。

关键词：纯电动汽车；商用车；绝缘监测； 程瑜 187 0211 2087

1 纯电动商用车绝缘监测原理

纯电动商用车的高压系统框架主要由动力电池、电池管理系统、高压配电、电机控制系统以及高压辅助系统（电动转向油泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机、汽车加热器）组成。这些核心部件通过串联或并联的方式构成一个高效且安全的系统。

动力电池系统主要是通过 Pack 电池包串、并联的方式组成，以提供满足整车所需的电压和电量。

电池管理系统主要是对 Pack 电池包进行实时监控，包括电压、电流、温度等参数的采集与处理，确保 Pack 电池包的安全运行，并在工作状态下合理分配动力电池系统内每组 Pack 电池包的电量消耗。高压配电系统主要是将电池管理系统输出的电能分配至电机控制系统及高压辅助系统，并根据高压设备的需要实现电压升高或降低，直流、交流的转换等功能。电机控制系统主要是对驱动电机进行精确控制，通过接收高压配电系统输出的高压直流电，将其转换为交流，驱动电机转动为车辆提供动力。高压辅助系统是通过串联或并联的方式连接各种高压设备，如电动转向油泵、电动空气压缩机、电动空调压缩机、汽车加热器等，实现整车转向、制动、空调、暖风等系统功能的实现。

这种框架构成关系使得纯电动汽车高压系统能够高效、安全地运行，为车辆提供稳定且可靠的动力支持。同时，电池管理系统对整个系统的监控和保护也确保了车辆在各种工况下的安全性和稳定性。高压系统原理如图 1 所示。

纯电动商用车的整车绝缘监测一般由 BMS执行，通常的检测方法为电桥平衡法。当整车电器系统内的设备、附件或线束发生绝缘、短路等故障时，BMS 的绝缘监测模块会通过对接触器触点和相关控制接触器闭合的有效指令进行综合判定，向 VCU 上报绝缘故障，并通过仪表显示的方式发出声光报警以提示驾驶员，严重故障则通过整车控制器下发整车下电或停车的指令。

2 纯电动商用车绝缘故障分类

纯电动汽车的绝缘故障根据失效影响程度通常分为三个等级，每个等级对应不同的处理逻辑，如表 1 所示

纯电动商用车的高压系统通常运行在几百伏特甚至更高的电压水平。当电气绝缘性能降低，高压电可能会泄漏到车辆的金属外壳或其他低压部件上，使车辆的可接触部分带有危险电压。如果驾乘人员在不知情的情况下接触到这些漏电部位，就会发生触电事故，导致人员伤亡。直流绝缘监测系统能够实时监测电气系统的绝缘电阻值，一旦检测到绝缘电阻低于设定的安全阈值，便会立即发出警报信号，提醒驾乘人员车辆存在漏电风险，并采取相应的安全措施，如切断高压电源等。通过这种方式，有效地预防了漏电事故的发生，保障了车内人员以及车辆维修保养人员的人身安全。

例如，在城市公交纯电动商用车的运营场景中，车内乘客众多且人员流动性大。如果车辆发生漏电而未被及时发现，乘客在上下车或车内走动时，很容易触碰到漏电部位，引发群死群伤的重大安全事故。而直流绝缘监测系统的存在，可以在漏电隐患初现端倪时就及时察觉并预警，避免此类悲剧的发生。

3 绝缘监测技术

纯电动商用车的电气系统是一个复杂的整体，各个电气部件之间相互关联、相互影响。当电气绝缘出现问题时，漏电电流会在系统中形成额外的回路，干扰正常的电气信号传输与能量分配。这可能导致电机控制器工作异常，使驱动电机的输出功率不稳定，进而影响车辆的行驶性能，如加速无力、速度波动、甚至无法正常行驶等。同时，漏电还可能对车辆的电子控制单元（ECU）、传感器等其他电气设备造成电磁干扰，使其误动作或损坏，进一步破坏整个电气系统的稳定性与可靠性。

直流绝缘监测系统通过对绝缘电阻的精确监测，可以及时发现绝缘性能下降的电气支路或部件，并定位故障点。维修人员根据监测系统提供的信息，能够快速准确地对故障进行排查与修复，从而恢复电气系统的正常绝缘状态，确保各个电气部件之间的协调工作，维持车辆电气系统的稳定运行，保障车辆的正常行驶性能与可靠性。

以纯电动物流商用车为例，在货物运输过程中，如果车辆因绝缘故障导致电气系统不稳定，可能会在行驶途中突然出现动力中断或行驶异常，这不仅会影响货物的按时交付，还可能引发交通拥堵甚至交通事故。而直流绝缘监测系统能够有效避免此类情况的发生，保障物流运输的高效与安全。

4 安科瑞直流绝缘监测仪AIM-D100：筑牢储能充电桩安全防线

4.1产品概述

随着工业的发展，很多用电设备和工厂设备采用直流系统供电，直流系统的正极和负极不接地。对于不接地(IT)配电系统，应该进行绝缘电阻的监控以保证供电系统的安全运行。

AIM-D100-CA 系列直流绝缘监测仪可以应用在100~1000V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。

产品主要针对 DC 100-~1000V范围的电动汽车充电装置的绝缘监测而设计，也可以应用在储能直流、变电站的直流屏、UPS 供电系统、光伏直流系统及其它直流电网等直流系统。

安科瑞AIM-D100系列直流绝缘监测仪可实时监测直流系统电压、直流正负极对地电压，并具有过欠压报警功能。

应用场所：①发电厂、变电站直流屏；②电动汽车充电装置；③UPS供电系统；④光伏直流系统；⑤储能系统；⑥其他直流电网等直流系统

4.2 型号说明

安科瑞AIM-D100系列直流绝缘监测仪专门为了直流绝缘监测设计，可以应用在10~1500V的直流系统中，用于在线监测直流不接地系统正负极对地绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定值时，发出预警或报警信号。

4.3功能特点

1.电阻监测功能。产品可以监测直流系统正负极对地的绝缘电阻，当绝缘电阻低于设定的预警和报警值时,能发出预警和报警信号。

2.电压监测功能。产品可以监测直流系统正负极之间的电压，正负极对地电压，测量范围为 100~1000V。

3.电流监测功能。产品可以监测直流系统电流，仅 AIM-D100-CAI型有此功能。

4.LED 指示功能。产品面板具有运行、通讯和故障 LED 指示灯，可以显示产品状态。

5.通讯组网功能。产品具有1路 RS485 接口，采用 Modbus-RTU 协议，可以进行数据交互。

6.金属外壳。产品采用金属外壳，壁挂式安装，也可以使用配件导轨安装。

7.插拔端子。产品采用插拔端子接线，方便接线和安装。

4.4 产品证书——CE证书

5 应用场景——充电桩安全

随着纯电动商用车、新能源汽车的快速发展和普及，充电桩的大量建设使得直流绝缘监测仪的需求急剧增加。充电桩的直流输出电压较高，对绝缘性能的要求严格，必须配备可靠的绝缘监测仪来保障充电安全。因此，直流绝缘监测仪在新能源汽车充电桩领域中不可或缺的。

该示例为一个双枪120kW直流充电桩。智能切换单元控制充电模块，直流电表测量电流，绝缘监测仪测量绝缘电压，绝缘电阻，绝缘监测由控制器进行控制。当充电桩使用时，单独使用充电枪A或B时，控制器发出命令控制对应IMD1或者IMD2绝缘监测仪先进行绝缘监测；充电枪A和B同时使用时，控制器发出命令控制IMD1绝缘监测仪先进行绝缘监测。通过控制器与绝缘监测仪的协调工作，保障直流充电系统的安全性，稳定性和可靠性。

6 结论

综上所述，纯电动商用车直流绝缘监测在保障车辆电气安全、维持系统稳定运行、延长设备使用寿命以及满足法规要求等方面具有极为重要的作用。它是纯电动商用车电气系统不可或缺的一部分，对于推动纯电动商用车行业的安全、可靠、可持续发展具有深远意义。随着技术的不断进步，直流绝缘监测系统也将不断完善与优化，为纯电动商用车的未来发展提供更加坚实的安全保障。在纯电动商用车的设计、制造、使用与维护过程中，应高度重视直流绝缘监测系统的作用，确保其性能的可靠性与有效性，以保障车辆的安全运行与人员的生命财产安全。

审核编辑 黄宇