某新能源车型电动转向泵绝缘故障分析

付燕林，胡胜云

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330001）

新能源汽车是国家未来发展的必然趋势，各主机厂也在加紧布局，推出自己的产品，但新能源汽车维修经验还远没有燃油汽车丰富，行业维修水平有待提高。

电动汽车电压一般都在300～600V之间，远高于相对于人体的安全电压，因此需严格执行针对车辆电气安全的安全标准《GB/T 18384.3-2015 电动汽车安全要求第3 部分：人员触电防护》。有关于电气安全的部分有不少，其中包括绝缘故障可能造成高压电暴露，引起人身伤害。这个起始阈值也做了最小的规定，动力系统的测量阶段最小瞬间绝缘电阻为0.5kΩ／V交流、直流为0.1kΩ／V。各主机厂开发的纯电动车辆，则根据各自设定的电压等级来确定动力系统的绝缘电阻报警阈值，还有一个非常重要的是绝缘检测的策略和容错策略。其中，电动转向泵就属于电动汽车高压部件之一。下面对某新能源车型报绝缘故障维修排查过程，利用绝缘电阻测试仪等确认故障原因，提出整改措施，并证实新设计能有效地解决此类故障。

1 故障描述

整车在进行涉水试验后，控制器（整车集成五合一控制器，电动转电泵本身不带控制器）报绝缘故障，组合仪表上绝缘故障灯亮。整车集成五合一控制器绝缘故障策略是控制器检测到整车绝缘阻值低于600Ω/V就会报绝缘故障，并限制功率。测试点在电池包内部，只能识别整车回路阻值异常，无法定位具体故障点，需要人工排查所有高压零件。

1）逐次拔插高压电器，当拔掉电动转向泵接插件后，高压回路阻值正常。拔掉其他高压电器，故障依旧。说明是高压电机绝缘问题导致。

2）重新接上电动转向泵后，高压回路阻值降至0.2MΩ，故障复现。

3）单独测量高压三相导线与电机壳体间的绝缘电阻，阻值0.2MΩ，即高压三相导线与电机壳体间绝缘电阻过小。

4）更换新的电动转向泵后，整车阻值恢复到500 MΩ以上，组合仪表绝缘故障灯熄灭，整车能正常上高压，整车功能恢复正常。

5）把疑似故障的电动转向泵装到其他车上，故障复现。

2 故障分析

从故障描述及ABA互换测试排查过程，可以明确定位到是电动转向泵绝缘电阻异常导致的问题，接下来需要排查电动转向泵阻值异常的程度及原因。

先进行高压三相导线与电机壳体间的绝缘阻值测试，三相导线与电机壳体间绝缘阻值应不小于50MΩ，实测U、V、W三相导线与电机壳体间的阻值分别是1.7MΩ、0.2MΩ、0.2MΩ，阻值均异常，故怀疑电机进水。

实测结果和理论设计值相差甚远，也是导致整车报绝缘故障的直接原因。该电机U、V、W三相导线在线圈上合压在一起，按Y型连接方式连接。绝缘阻值过小说明电机内部可能有进水、受潮、进杂物或线圈老化等情况。

3 故障排查

为查明故障原因，需拆解电机查看内部是否有进水、受潮、进杂物或线圈老化等情况，做如下排查。

1）检查高压线束接插件外观及其内部是否有进水痕迹。插头内表面干燥，绝缘护套状态良好，无破损、潮湿等现象，判断无进水痕迹。

2）拆下线束与电机连接处的防水盖，剥开此处线束，检查内部已潮湿进水，可见内部线束上附着一层水膜，继续剥开连接电机处线束的屏蔽层，发现内部有水渍。说明电机内部已有水分进入，如图1所示。

图1 电机内部已进水

3）于是剪下高压接插件，测量高压线束接插件尾部的U、V、W三相导线与电机壳体间的绝缘阻值均为0.2MΩ，阻值仍然异常。该测试结果表明，拆解防水盖后，故障依旧。

4）因为防水盒和电机整体都满足气密试验要求且测试合格，可排除进水可能。考虑到电机高压线束插头和屏蔽层没有直接连接，怀疑水分是从屏蔽层进入。剥开高压线束接插件尾部部分，发现屏蔽层有明显潮湿现象，用于增加线材强度的棉线因潮湿而无法点燃，由此可以判断水分从屏蔽层内进入。

5）拆开电机后盖排查，发现电机内部除导线与绕组连接处潮湿外，其余部位均无水渍、杂物且线圈状态良好、无老化。且将电机倒置5min后，并未有任何水滴流出。

6）拆开电机后盖，置于100W日光灯下照射干燥5min后，测量三相导线与电机壳体间的绝缘阻值均不小于50MΩ。图2是测试结果。说明经干燥后，转向泵的绝缘电阻恢复正常。

图2 测量三相导线与电机壳体间的绝缘阻值

经上述分析，水分从高压线接插件尾部线束的屏蔽层渗入高压线束内部，高压线束内部屏蔽层的棉线会加剧水分向电动转向泵内转移，水分进入泵体，电机受潮，绝缘性能下降，导致整车报绝缘电阻故障。

4 解决方案

因在整车线束开发过程中，电机线束插头及线束选型匹配需要考虑到多种因素，因此，该解决方案不考虑选用插头与屏蔽层一体的设计。解决方案要在保持原设计不变的情况下，充分考虑技术及经济因素，且在生产上要容易实施。综上，为解决上述问题，需在高压线束接插件尾部导线分叉处打胶，并用绝缘电工胶带缠绕保证密封，以杜绝水分从此处进入线束内部，具体措施步骤详述如下。

第1步：用剪刀剥开线束热缩管，剥开后波纹管（热缩管里面）向后拽，使分叉处线束整体外露，并从波纹管中脱落出来。剥开线束热缩管状态如图3所示。

第2步：在导线分叉处涂密封胶，要求覆盖住屏蔽层及里面线束，密封胶使用卡夫特K-704有机硅密封胶，图4是涂胶状态。此处需要注意的是若屏蔽层过长则要剪短后再涂胶。

图3 剥开线束热缩管状态

图4 涂胶状态

第3步：涂胶后用绝缘电工胶带缠绕并包扎好分叉处，缠绕胶带在分叉2cm左右开始，至分叉位置以上2cm位置，保证胶带缠绕均匀，图5是胶带缠绕状态。

第4步：最后将剥开的热缩管用绝缘电工胶带包扎好，保证胶带缠绕过后，前面剪开的线束全部被包裹好，图6是最终密封状态。

上述措施即不改变原线束和接插件的设计状态，也便于线束厂家生产。为确保措施的有效性，需对措施后的状态进行试验。图7是针对措施后的零件开展防水试验（防水等级IP67），把电机浸入水中，水平面在接插件的底端，按照试验要求，浸水60min。

图5 胶带缠绕状态

图6 最终密封状态

图7 防水试验

试验后，经下线检测仪检测，其相线和电机外壳绝缘电阻均符合要求。

5 总结

在本案例中，面对某新能源汽车报绝缘的故障，提供了定位故障的方法。并通过实例，详细阐述了电机常见的绝缘故障维修方法。通过绝缘电阻测试仪测试绝缘电阻，逐个排查各高压用电器的绝缘电阻，定位发生故障的高压电器。此案例中，水分通过电动转向泵的高压线束屏蔽层，逐渐渗入到电机内部，导致绝缘电阻异常。最后通过涂胶增加防水的措施，非常便捷地完成了优化设计，成功解决了转向泵绝缘电阻异常的问题。