某新能源車型電動轉(zhuǎn)向泵絕緣故障分析

付燕林，胡勝云

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

新能源汽車是國家未來發(fā)展的必然趨勢，各主機廠也在加緊布局，推出自己的產(chǎn)品，但新能源汽車維修經(jīng)驗還遠沒有燃油汽車豐富，行業(yè)維修水平有待提高。

電動汽車電壓一般都在300～600V之間，遠高于相對于人體的安全電壓，因此需嚴格執(zhí)行針對車輛電氣安全的安全標準《GB/T 18384.3-2015 電動汽車安全要求第3 部分：人員觸電防護》。有關(guān)于電氣安全的部分有不少，其中包括絕緣故障可能造成高壓電暴露，引起人身傷害。這個起始閾值也做了最小的規(guī)定，動力系統(tǒng)的測量階段最小瞬間絕緣電阻為0.5kΩ／V交流、直流為0.1kΩ／V。各主機廠開發(fā)的純電動車輛，則根據(jù)各自設(shè)定的電壓等級來確定動力系統(tǒng)的絕緣電阻報警閾值，還有一個非常重要的是絕緣檢測的策略和容錯策略。其中，電動轉(zhuǎn)向泵就屬于電動汽車高壓部件之一。下面對某新能源車型報絕緣故障維修排查過程，利用絕緣電阻測試儀等確認故障原因，提出整改措施，并證實新設(shè)計能有效地解決此類故障。

1 故障描述

整車在進行涉水試驗后，控制器（整車集成五合一控制器，電動轉(zhuǎn)電泵本身不帶控制器）報絕緣故障，組合儀表上絕緣故障燈亮。整車集成五合一控制器絕緣故障策略是控制器檢測到整車絕緣阻值低于600Ω/V就會報絕緣故障，并限制功率。測試點在電池包內(nèi)部，只能識別整車回路阻值異常，無法定位具體故障點，需要人工排查所有高壓零件。

1）逐次拔插高壓電器，當拔掉電動轉(zhuǎn)向泵接插件后，高壓回路阻值正常。拔掉其他高壓電器，故障依舊。說明是高壓電機絕緣問題導(dǎo)致。

2）重新接上電動轉(zhuǎn)向泵后，高壓回路阻值降至0.2MΩ，故障復(fù)現(xiàn)。

3）單獨測量高壓三相導(dǎo)線與電機殼體間的絕緣電阻，阻值0.2MΩ，即高壓三相導(dǎo)線與電機殼體間絕緣電阻過小。

4）更換新的電動轉(zhuǎn)向泵后，整車阻值恢復(fù)到500 MΩ以上，組合儀表絕緣故障燈熄滅，整車能正常上高壓，整車功能恢復(fù)正常。

5）把疑似故障的電動轉(zhuǎn)向泵裝到其他車上，故障復(fù)現(xiàn)。

2 故障分析

從故障描述及ABA互換測試排查過程，可以明確定位到是電動轉(zhuǎn)向泵絕緣電阻異常導(dǎo)致的問題，接下來需要排查電動轉(zhuǎn)向泵阻值異常的程度及原因。

先進行高壓三相導(dǎo)線與電機殼體間的絕緣阻值測試，三相導(dǎo)線與電機殼體間絕緣阻值應(yīng)不小于50MΩ，實測U、V、W三相導(dǎo)線與電機殼體間的阻值分別是1.7MΩ、0.2MΩ、0.2MΩ，阻值均異常，故懷疑電機進水。

實測結(jié)果和理論設(shè)計值相差甚遠，也是導(dǎo)致整車報絕緣故障的直接原因。該電機U、V、W三相導(dǎo)線在線圈上合壓在一起，按Y型連接方式連接。絕緣阻值過小說明電機內(nèi)部可能有進水、受潮、進雜物或線圈老化等情況。

3 故障排查

為查明故障原因，需拆解電機查看內(nèi)部是否有進水、受潮、進雜物或線圈老化等情況，做如下排查。

1）檢查高壓線束接插件外觀及其內(nèi)部是否有進水痕跡。插頭內(nèi)表面干燥，絕緣護套狀態(tài)良好，無破損、潮濕等現(xiàn)象，判斷無進水痕跡。

2）拆下線束與電機連接處的防水蓋，剝開此處線束，檢查內(nèi)部已潮濕進水，可見內(nèi)部線束上附著一層水膜，繼續(xù)剝開連接電機處線束的屏蔽層，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有水漬。說明電機內(nèi)部已有水分進入，如圖1所示。

圖1 電機內(nèi)部已進水

3）于是剪下高壓接插件，測量高壓線束接插件尾部的U、V、W三相導(dǎo)線與電機殼體間的絕緣阻值均為0.2MΩ，阻值仍然異常。該測試結(jié)果表明，拆解防水蓋后，故障依舊。

4）因為防水盒和電機整體都滿足氣密試驗要求且測試合格，可排除進水可能?？紤]到電機高壓線束插頭和屏蔽層沒有直接連接，懷疑水分是從屏蔽層進入。剝開高壓線束接插件尾部部分，發(fā)現(xiàn)屏蔽層有明顯潮濕現(xiàn)象，用于增加線材強度的棉線因潮濕而無法點燃，由此可以判斷水分從屏蔽層內(nèi)進入。

5）拆開電機后蓋排查，發(fā)現(xiàn)電機內(nèi)部除導(dǎo)線與繞組連接處潮濕外，其余部位均無水漬、雜物且線圈狀態(tài)良好、無老化。且將電機倒置5min后，并未有任何水滴流出。

6）拆開電機后蓋，置于100W日光燈下照射干燥5min后，測量三相導(dǎo)線與電機殼體間的絕緣阻值均不小于50MΩ。圖2是測試結(jié)果。說明經(jīng)干燥后，轉(zhuǎn)向泵的絕緣電阻恢復(fù)正常。

圖2 測量三相導(dǎo)線與電機殼體間的絕緣阻值

經(jīng)上述分析，水分從高壓線接插件尾部線束的屏蔽層滲入高壓線束內(nèi)部，高壓線束內(nèi)部屏蔽層的棉線會加劇水分向電動轉(zhuǎn)向泵內(nèi)轉(zhuǎn)移，水分進入泵體，電機受潮，絕緣性能下降，導(dǎo)致整車報絕緣電阻故障。

4 解決方案

因在整車線束開發(fā)過程中，電機線束插頭及線束選型匹配需要考慮到多種因素，因此，該解決方案不考慮選用插頭與屏蔽層一體的設(shè)計。解決方案要在保持原設(shè)計不變的情況下，充分考慮技術(shù)及經(jīng)濟因素，且在生產(chǎn)上要容易實施。綜上，為解決上述問題，需在高壓線束接插件尾部導(dǎo)線分叉處打膠，并用絕緣電工膠帶纏繞保證密封，以杜絕水分從此處進入線束內(nèi)部，具體措施步驟詳述如下。

第1步：用剪刀剝開線束熱縮管，剝開后波紋管（熱縮管里面）向后拽，使分叉處線束整體外露，并從波紋管中脫落出來。剝開線束熱縮管狀態(tài)如圖3所示。

第2步：在導(dǎo)線分叉處涂密封膠，要求覆蓋住屏蔽層及里面線束，密封膠使用卡夫特K-704有機硅密封膠，圖4是涂膠狀態(tài)。此處需要注意的是若屏蔽層過長則要剪短后再涂膠。

圖3 剝開線束熱縮管狀態(tài)

圖4 涂膠狀態(tài)

第3步：涂膠后用絕緣電工膠帶纏繞并包扎好分叉處，纏繞膠帶在分叉2cm左右開始，至分叉位置以上2cm位置，保證膠帶纏繞均勻，圖5是膠帶纏繞狀態(tài)。

第4步：最后將剝開的熱縮管用絕緣電工膠帶包扎好，保證膠帶纏繞過后，前面剪開的線束全部被包裹好，圖6是最終密封狀態(tài)。

上述措施即不改變原線束和接插件的設(shè)計狀態(tài)，也便于線束廠家生產(chǎn)。為確保措施的有效性，需對措施后的狀態(tài)進行試驗。圖7是針對措施后的零件開展防水試驗（防水等級IP67），把電機浸入水中，水平面在接插件的底端，按照試驗要求，浸水60min。

圖5 膠帶纏繞狀態(tài)

圖6 最終密封狀態(tài)

圖7 防水試驗

試驗后，經(jīng)下線檢測儀檢測，其相線和電機外殼絕緣電阻均符合要求。

5 總結(jié)

在本案例中，面對某新能源汽車報絕緣的故障，提供了定位故障的方法。并通過實例，詳細闡述了電機常見的絕緣故障維修方法。通過絕緣電阻測試儀測試絕緣電阻，逐個排查各高壓用電器的絕緣電阻，定位發(fā)生故障的高壓電器。此案例中，水分通過電動轉(zhuǎn)向泵的高壓線束屏蔽層，逐漸滲入到電機內(nèi)部，導(dǎo)致絕緣電阻異常。最后通過涂膠增加防水的措施，非常便捷地完成了優(yōu)化設(shè)計，成功解決了轉(zhuǎn)向泵絕緣電阻異常的問題。