科目：
- 介紹
- 打開高壓系統
- 導位固定塊
- 短路保護
- 永久絕緣監測
- 用兆歐表診斷
介紹：
電氣化或全電力驅動車輛的高壓系統配備了多重保護。在滿足所有安全要求之前，系統無法布防。一旦偵測到錯誤，高壓系統就會立即關閉。在以下情況下可能會發生這種情況：
- 高壓系統的一部分被拆除，系統被接通。
- 由於碰撞或水損壞，電氣部件或接線彼此或與接地短路。
- 零件因超載而損壞。
下圖顯示了屬於安全系統的組件。高壓電池 (1) 的一部分呈藍色，橙色維修插頭 (2) 位於左側。中間有3個繼電器（5～6），由ECU（7）一一接通。 HV 電池下方是 ECU (8)，它連接到用電設備 (XNUMX)，例如電動馬達、暖氣、空調幫浦、動力轉向和充電系統。
圖例：
1.高壓電池
2. 帶保險絲的維修插頭
3. 繼電器1
4. 繼電器2
5. 繼電器3
6. 高壓電池ECU
7. 高壓系統ECU
8. 電力消費者
開啟高壓系統：
駕駛按下啟動按鈕即可啟動高壓系統。當顯示幕上出現「HV 就緒」訊息時，HV 系統即被啟動。在高壓系統啟動之前，高壓系統中的繼電器 高壓電池組 控制將電池組連接到消費者。
當高壓系統開啟時，ECU（下圖的6）控制正極迴路（繼電器4）和接地迴路（繼電器5）中的高壓繼電器。首先，正極側的電流電路會透過電阻接通。在下圖中，我們看到繼電器 (4) 將電流傳遞至電阻器 R1。電阻器限制通過它的電流，從而限制突波電流。這使得逆變器中的電容器能夠緩慢充電。此時系統可以在較低的電壓下進行安全檢查。當逆變器中電容器兩端的電壓大約等於高壓電池組的電壓後，繼電器 3 閉合，繼電器 4 打開，向逆變器和其他電氣部件施加全電壓。
互鎖：
聯鎖系統是一種安全系統，可在連接開啟時提供電氣接觸保護。在連接到高壓電池的每個組件中，至少有一個觸點可以在發生中斷時關閉高壓系統。這些觸點可以整合到佈線中或作為開關整合到組件的外殼中。
在左下圖中，我們看到活動系統：繼電器 3 和 5 閉合，這表示 HV 電池的電壓傳送到用電設備。車輛 ECU (7) 的互鎖電路為藍色。 ECU 向電阻器 R2 施加電壓。聯鎖裝置作為串聯電路穿過用電器 (8)。聯鎖裝置在電池組中接地。 ECU (2) 中的電阻器 R7 與消費者的輸出之間有一個支路，在該輸出中測量聯鎖上的電壓。
- 聯鎖正常：電阻R2後電壓為0伏特；
- 互鎖中斷：電阻器 R2 中不消耗電壓，電壓為（取決於電源電壓）5、12 或 24 伏特。
電阻器 R2 後的電壓在接通期間以及驅動過程中不斷受到監控。
拆卸維修插頭 (2) 或任何電氣零件 (8) 也會斷開聯鎖電路。這種情況可以在上右圖中看到，其中服務插頭已經移動。電池模組之間的保險絲和聯鎖電路均斷開。由於互鎖裝置不再連接至車輛接地，電阻器 R2 後的電壓會上升至電源電壓值。車輛ECU(7)直接控制電池ECU(6)，使得繼電器3、4和5不再啟動。然後高壓系統關閉。
在圖像中，我們看到橙色服務插頭，中間有大觸點，用於連接高壓電池的正極和負極電纜，左側有一個帶有兩個引腳的較小插頭連接。這是聯鎖裝置的兩個銷釘。我們還在高壓組件的插頭上找到了這些連接。
短路保護：
必須保護高壓系統免受過電流的影響，過電流可能是由接線或電氣元件短路引起的。如果沒有保護，這可能會導致電弧閃光、管道熔化甚至火災。保險絲旨在保護系統免受這些危險。保險絲可能位於維修插頭中，但也可能位於電池組的其他位置。車輛還可能配備多個保險絲，每個保險絲旨在保護特定電路。
除了保險絲可以保護系統免受過大電流的影響之外，HV 電池正極或負極電纜中的電流感測器還將電流傳輸至 ECU。當發生過載時，ECU 決定關閉繼電器。
永久絕緣監測：
HV電池的正極和負極不會相互接觸，也不會與環境接觸。正極側（從+電池到逆變器的+）周圍有多層絕緣層，中間有編織護套。但負極側也是絕緣的，不會與車身或零件外殼接觸。另一方面，車身本身連接到車載電池的負極（乘用車為 12 伏特）。 HV 部分的情況並非如此。故障原因可能是：
- 碰撞後，線路可能發生損壞，導致正負極線的銅互相接觸或接觸車身；
- 由於過載 - 並因此過熱 - 電氣元件的絕緣失效（熔化），導致與環境接觸；
- 或車輛進水後有導電液體，高壓電池組冷卻液洩漏導致正負極短路，電動空調幫浦冷媒洩漏也會造成導電。
在電氣元件中，絕緣不良可能會導致高壓電池的正極或負極電纜與外殼之間發生連接。由於外殼通常安裝在車身上，如果絕緣不良，如果防護不好，就會產生電流。當高壓電池的正極因絕緣故障而透過外殼與車身連接時，車身上會出現數百伏特的高壓。然而，由於無法連接到高壓電池的負極，因此不會發生任何事情，因為沒有電流流動。只有當高壓電池的正極和負極都與車身接觸的多次絕緣故障時，才會出現問題。
在下面的三張圖中，我們看到帶有正極和負極電纜的高壓電池組 (1)，車身位於底部 (2)，兩個用電設備（3 和 4）位於中間。
- 元件正極絕緣不良：如果用電設備（例如電加熱器）的正極與外殼之間絕緣不良，外殼就會帶電。由於沒有連接到高壓電池的負極，因此沒有電流流動；
- 絕緣不良減：車身上也會有（小）電壓，但不會有電流流過；
- 正負極絕緣不良：這種情況是高壓電池正負極之間短路。車身成為正負之間的連結。電流將迅速增加，直到維修插頭和/或高壓電池中的保險絲熔斷以保護系統。
由於正極或負極絕緣不良，尚未形成閉合電路，維修插頭中的保險絲不會熔斷。電動車中的永久絕緣監控可以檢測到這種電流傳輸，並透過錯誤訊息警告駕駛員。如果出現絕緣故障，車輛仍然可以運行，除非製造商透過軟體將其停用。
下圖中的數字 5 表示進行永久絕緣監測的組件。事實上，這個電氣部分當然更複雜。
數字 6 表示並聯測量電壓降的測量電阻。
下面兩張圖顯示了正極（左）和負極（右）絕緣不良的情況。由於電流流過測量電阻，電阻電路中會消耗電壓。測量電阻器兩端的電壓降是流過電阻器的電流量的量度。
一旦 ECU 透過永久絕緣監控偵測到異常，就會儲存錯誤代碼。 P 代碼（例如 P1AF0 和 P1AF4）的可能描述可以是：「電池電壓系統隔離丟失」或「電池電壓隔離電路故障」。當絕緣故障的車輛進入車間時，機修工可以使用診斷設備測量絕緣電阻，或用兆歐表手動測量，以檢查某處是否有絕緣洩漏。
用兆歐表診斷：
上一節解釋了「絕緣電阻」的概念，並展示了車輛如何使用永久絕緣監測來檢查高壓電池與車身的正極或負極連接是否有洩漏。在本節中，我們將更詳細地討論這一點，並描述作為技術人員如何使用兆歐表檢測故障位置。當然，作為技術人員，您必須獲得高壓系統工作認證。診斷測試儀中的軟體本身可以對某些品牌執行絕緣測試，例如打開後僅顯示絕緣故障的組件，例如電暖氣或電動空調。
在其他情況下，我們可以用兆歐表測量絕緣電阻。用普通萬用電表無法測量絕緣電阻，因為萬用電錶的內阻可達10萬歐姆。內阻太大，無法測量高阻值。兆歐表適合於此，並輸出 50 至 1000 伏特的電壓來模擬操作情況。這種高電壓確保發射的電流能夠通過銅芯到達絕緣層，即使絕緣層有最小的損壞。若要使用兆歐表進行測量，請將儀表設定為與高壓電池相同的電壓，或高一級。連接測量電纜並正確設定儀表後，我們單擊橙色的“絕緣測試”按鈕。將設定電壓（圖中：1000 伏特）施加到測量電纜，從而施加到組件，然後我們從顯示器上讀取歐姆值。
- 絕緣電阻大於 550 MΩ（兆歐，即 550 億歐姆）即可。這是最大測量範圍；
- 低於 550 MΩ 的值可能表示絕緣洩漏，但情況不一定如此；
- 根據國際電工委員會 (IEC) 和電氣電子工程師協會 (IEEE) 的規定，電動車的絕緣電阻必須至少為 500 Ω/伏特。在 400 伏特的標稱高壓電壓下，電阻應為 (500 Ω * 400 v) = 200.000 Ω。
- 製造商通常會設定更高的品質和安全標準，從而導致更高的最小絕緣電阻。因此，在進行診斷時必須始終遵守工廠說明。
製造商的說明始終具有指導意義。
工廠規範描述了步驟、安全規定和最小絕緣電阻。
在下一張圖片中，我們看到了豐田手冊的螢幕截圖。顯示了相關型號馬達電纜的最小絕緣電阻。
兆歐表應設定為 500 伏特，與外殼相比，電動馬達接線（UV 和 W）的最小電阻應為 100 MΩ（兆歐姆）或更大。
例如，電動空調壓縮機和加熱元件的絕緣電阻可能不同。測量其他成分時，請參考該部分的出廠數據。
1.負極側絕緣測量（無故障）：
斷開插頭後，我們還測量了與車輛質量相比的負側。圖 1 和圖 2 顯示了該測量的示意圖和實際情況。測量結果絕緣電阻>550MΩ，表示絕緣狀況良好。
2、正極側絕緣測量（無故障）：
斷開插頭後，例如從逆變器上拔下插頭後，我們將紅色測量探針連接到拆下的插頭中的引腳（現在位於正極），將黑色測量探針連接到連接到車身的接地點。圖 1 重新顯示了上一節的圖表，對 HV 電池 (1)、車輛質量 (2) 和兩個用電設備（3 和 4）進行了編號。連接兆歐表並按下橘色「絕緣測試」按鈕，以500伏特傳輸電壓測量絕緣電阻。這相當於 133 兆歐。絕緣電阻低於先前的測量值。應查閱製造商的說明。我們遵守製造商規定的 100 MΩ 最小絕緣電阻。絕緣電阻正常。
3. 正極側（故障）絕緣測量：
在對相同連接進行測量時，我們測得絕緣電阻為 65 MΩ。儘管電阻值高於 IEC 和 IEEE 設定的最小每伏 500 歐姆（請參閱上一段），但接線和/或組件仍會被拒絕，因為製造商已指定 100 MΩ 的最小電阻值。接線和/或插頭連接可能無法修復，但必須完全更換。
4. 正極側（故障）絕緣測量：
當測量絕緣值為 0 MΩ 時，高壓線與外殼之間存在直接連接（即短路）。接線和/或插頭連接可能無法修復，但必須完全更換。
一旦出現絕緣故障，可將其他用電設備的插頭一一拔下，在插頭內進行測量，如上圖文字所示。
相關頁面：
