文：電馳科研（137 電車工坊）技術總監／羅玉林
電動車電氣系統包括低壓電氣系統及高壓電氣系統，高低壓系統分別採用正負極獨立迴路，實現高壓系統與車身及低電壓隔離。電動車在運作過程中，由於碰撞、泡水、腐蝕、磨損、老化等外部因素的影響，使高壓電路與車身之間的絕緣阻值成為一個動態變化的物理量，為此對高壓電絕緣狀態的線上動態監測是安全監測的關鍵。
絕緣電阻是衡量絕緣材料阻止電流通過的程度，通常用於評估電氣設備或線路的絕緣性能，以確保安全並防止漏電。其測量值以歐姆為單位，值越高表示絕緣性能越好。絕緣電阻測試是透過施加直流電壓，測量從導體到底盤地（或另一導體）的洩漏電流所對應的電阻值。
電動車絕緣性能的檢測原理本質上是通過檢測高壓回路主正、主負直流母線對於底盤地的絕緣電阻值來判斷性能優良。但整車自檢時，其絕緣電阻值無法直接利用相關檢測工具來直接測量，因而可通過建立絕緣檢測電路來檢測出絕緣電阻值，從而判斷電動汽車絕緣狀況。
電動車檢測與維修中，對高壓電氣系統的絕緣性能檢測時需要使用專用的絕緣測試儀器，測量高壓電纜及高壓部件對車身絕緣電阻是否位於規定值範圍內。
常用的測試儀器有數位式萬用表、絕緣電阻表、數位式絕緣測試儀等。絕緣測試儀測試只能在不通電的電路上進行。測試之前，確保測試電路或者電氣設備已處於斷電狀態。在進行純電動汽車絕緣檢測時，為確保檢測人員安全，必須做好以下安全防護工作：
（1）在操作區域設置安全隔離裝置，並放置操作警示牌，設立絕緣地墊以便加強操作安全性。
（2）檢測現場和操作過程中，須安排安全技術人員全程監督。
（3）務必檢查高壓防護手套、護目鏡以及其他儀器儀錶是否符合安全等級要求。
（4）做好一切準備工作後，關閉車輛電源，同時拔下車鑰匙，將車輛鑰匙交由操作人員單獨保管。後續斷開低壓蓄電池負極以切斷低壓線路，涉及高壓操作時需拔下維修開關並進行安全保管，無維修開關的車輛可斷開高壓線路連接點。
電動車整車環境內存在有較多高壓部件，如圖1 所示，為防止因絕緣故障造成的人身安全隱患，車輛內設有對整車高壓部件絕緣電阻的監控和檢測裝置，當絕緣電阻低於設定的值時，確定為絕緣故障。
當純電動汽車發生高壓絕緣故障時，高壓絕緣故障報警燈常亮，通常會有以下幾個方面故障可能導致電池斷開、車輛無法行駛：（1）馬達系統絕緣故障；（2）馬達控制器絕緣故障；（3）壓縮機絕緣故障；（4）PTC 絕緣故障；（5）高壓分線盒絕緣故障；（6）充電機絕緣故障；（7）電池包本體絕緣故障；（8）高壓線束絕緣故障。
通常絕緣故障排查與處理方法為：（1）首先嘗試鑰匙重複上電、斷電操作能否清除故障燈，如不能清除故障燈，請執行下述方法；（2）維修人員通過診斷儀讀取故障，根據具體故障參照維修手冊進行維修；（3）維修人員務必做好高壓安全防護措施；（4）特別注意不要觸碰高壓部分部件，高壓線束有特別橘色標注。
高壓系統控制器即時監控高壓系統的絕緣電阻，在出現絕緣故障時，故障診斷程式判定後，透過CAN總線上傳控制器，並發出警報、降功率運作或切斷高電壓路。一旦發生絕緣失效下電，只有在確認排除絕緣故障且符合國家標準對絕緣性要求（500Ω/V）後，才會允許下次上電，閉合主繼電器，高壓上電後，BMS會即時進行絕緣檢測；當發現絕緣值低於要求時，控制主繼電器再次下電。
高壓系統絕緣性能檢測，根據車輛所處不同狀態，需要進行靜態檢測和動態監測。靜態偵測是指車輛在READY但未行駛狀態進行高壓系統絕緣性能偵測，動態監測是指車輛在行駛狀態或驅動馬達參與工作狀態下進行高壓系統絕緣性能偵測。
高壓電系統迴路出現短路、漏電等絕緣故障，都為電動車的高壓用電安全構成了潛在的威脅，因此高壓安全管理的目的在於解決純電動車高壓電安全問題。首先是確保電動車在靜止、運作及充電等過程的用電安全；其次是即時監測高壓系統，當汽車發生絕緣電阻值低於規定值時，高壓管理系統應及時切斷所有的高壓迴路並發出聲光警報，待絕緣故障消失後，才能允許進行下一次上電，故而高壓系統必須有防護和絕緣監測絕緣。
絕緣故障時控制系統會根據故障等級及時採取限制輸出功率、禁止充放電等相關保護並警報提醒。分析故障原因時要考慮故障出現的狀態：充電狀態、正常狀態、淋雨涉水、碰撞事故等，診斷依下列步驟進行。
①先透過解碼儀或上位機讀取控制系統儲存的故障碼（這類故障，一定有故障記錄，組合儀表也明確顯示故障）。
②關閉點火開關，依序斷開MSD開關並等待3min。
③結合故障現象和故障碼，分析可能的故障原因。
④根據故障原因可能性的大小和檢測的方便性進行相關系統、線束的檢測。
⑤用絕緣電阻測試儀分別測量線束側插頭的正、負極對車身的絕緣電阻，如果絕緣電阻值低於維修手冊提供的標準值，說明被測試的部分有絕緣故障，反之則沒有絕緣故障。
⑥依此方法對其他高壓線束進行檢測。
⑦如果線束檢測沒有絕緣故障，考慮零件故障。
根據此步驟，基本能確認絕緣故障的原因和故障點。此方法是將故障類型進行了分類，先排除線路故障，後排除零件故障。實務上亦可將高壓迴路分段進行檢驗，縮小排查範圍，能有效提升檢驗速度並準確定位故障點。
需要特別說明的是，在進行絕緣電阻檢查時，一定要參考維修手冊，不同車型、不同部位的絕緣要求都不一定相同，檢測時所用的檢測電壓也不同，對絕緣性能要求較低的部件檢測時，如果測試電壓採用了大於其最高電壓，就可能造成人為破壞。
當電動車出現絕緣故障時，首先連接故障診斷儀讀取故障碼和數據流，若有高壓電路絕緣故障。
將車輛下電，斷開低壓蓄電池負極再拔下動力電池端高壓線束，用絕緣表檢測動力電池輸出端的絕緣情況，若顯示絕緣電阻過低，可斷定是動力電池以外部分的故障；就應依序檢測高壓控制器及高壓線束、空調壓縮機及高壓電線束，如圖2 所示。
電動車絕緣的問題主要可分為：內部故障和外部故障。內部故障主要是動力電池和高壓用電部件絕緣防護失效，如動力電池的電解液洩漏、外部液體進入、絕緣層被破壞之後，電池模組和單體出現了導電的迴路，模組內部由於振動、衝擊導致磨損、錯位，可能出現絕緣隔膜失效的情況，就會出現絕緣問題。
如果出現隔離失效，也會產生類似軟短路的情況。外部故障主要是高壓連接器和高壓電纜絕緣防護失效。
由此可見，只要報絕緣故障，基本是動力電池內部高壓部分或整車各高壓控制器、高壓線束或各高壓電器的絕緣值過低，只能分段檢測各部件及高壓線束的絕緣情況，如圖3所示。
特斯拉電池組的絕緣阻抗正常範圍是一個非常重要的技術指標。根據特斯拉官方技術文件和SAE J1766，絕緣阻抗的合格範圍需滿足以下要求：
首先，在直流系統中，絕緣電阻值應≥500Ω/V。例如，特斯拉的400V高壓平臺要求較低阻抗需達到200kΩ，而800V平臺則需≥400kΩ。實際上，在乾燥環境下，特斯拉電池組的阻抗通常會大於1MΩ，如果低於100kΩ，系統就會觸發警報，電池內部與外部絕緣電阻值會在維修模式下顯示，如圖4 所示。
專業依據表明，美國國家防火協會70E標準規定，電動車的高壓系統絕緣電阻需≥100kΩ。實測數據顯示，特斯拉Model 3和Model Y的電池組在25℃時，平均阻抗範圍在1.2MΩ~2MΩ之間。
絕緣阻抗的重要性在於其對安全性和系統穩定性的影響。阻抗過低可能導致漏電，引發短路或觸電風險。例如，如果阻抗降至50kΩ以下，高壓電可能會透過車身金屬框架傳導。BMS（電池管理系統）會即時監測絕緣阻抗，異常時會限制充放電功率甚至切斷高壓輸出，以確保安全。
影響絕緣阻抗的因素包括環境因素和硬體故障。環境因素中，潮濕或積水會導致電池箱體內的阻抗降低，需檢查密封性。溫度變化也可能導致阻抗暫時下降，但通常在回溫後會恢復正常。硬體故障方面，電池模組漏液和高壓線束老化都是常見的問題，電解液污染絕緣層會導致阻抗驟降，需及時更換受損模組或破損的線纜絕緣皮。
用戶自查建議如下：
- 若中控螢幕顯示「絕緣故障」提示，應立即聯絡服務中心；
- 日常應避免高壓組件涉水或撞擊底盤。
不同特斯拉車型的絕緣阻抗也有差異。例如，Model 3和Model Y採用更緊湊的電池佈局，阻抗穩定性較高，常見值為1MΩ~1.5MΩ。而Model S和Model X由於電池老化，阻抗可能低於800kΩ，需要定期進行檢測。
總之，絕緣阻抗是一個動態指標，會隨著使用年限緩慢下降，但如果在短期內大幅降低，則需優先排查故障，確保車輛的安全性和穩定性。
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