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BMS常见失效模式及分析绝缘耐压测试

不通过

作者：阿在江湖

Q

“电池系统在出厂的型式试验中，必须要做绝缘测试甚至耐压测试，有时候出现绝缘/耐压

测试不通过，甚至烧毁BMS的情况。排查原因时间过长势必影响产品下线与出货进度。本

文主要来讨论电池系统绝缘或耐压测试过程中，究竟可能有哪些原因导致绝缘/耐压测试不

通过。”

绝缘或耐压测试方法

QC/T897与新版国标GB/T38661中分别有规定BMS绝缘电阻和耐压的测试方法。测试绝缘

电阻用的是DC，而耐压则使用AC。以绝缘电阻测试方法为例，分别对比QC/T897与

GB/T38661。

以下QC/T897要求测试绝缘电阻方法，规定在电压采样端子与壳体之间用500VDC测试。

不过在实际的测试过程中一般是高于这个要求的。

以下为新版国标GB/T38661-2020中规定的绝缘电阻测试方法。以绝缘电阻为例，其中主要

体现了三个变化：一是测试电压等级根据电池系统的电压等级有所变化，不再只是500V，

最高用1000V测试（现在的实际项目电池系统总压基本大于300V，因此基本是用1000V测

试绝缘电阻了）；二是测试时间要求持续60S；三是将壳体改为对供电电源端子（就是低压

供电的正负极）。第三点更符合实际情况，因为BMS壳体在装车前并不一定就等效于低压电

源负，可能电池系统装车后壳体才搭铁至低压电源负。

以GB/T38661方法为例，简化测试模型如下所示，分别在总负对地低压电源地之间、总正

对低压电源地之间测试绝缘电阻（这里低压电源地当做了电池箱壳体）。

假设电池组总压350V，当1000V绝缘表测试总负对地时，根据叠加定理知，总正端对地实

际有1350V电压。显然靠近总正端更容易出现高压击穿。

下图总正对地打绝缘，根据叠加定理，此时总负端对地电压只有1000-350=650V，总负端出

现低绝缘电阻概率会低一些。

从上面分析看出，打绝缘时，总正端总会承受更高的电压，总正端更容易出现高压击穿。

绝缘或耐压测试不通过的原因

一旦绝缘测试不通过，出现绝缘电阻偏低，有哪些可能原因？可以分两个方面来分析。

如下图，将AFE与BCU一起画出来。

第1种情况，绝缘电阻偏低，指的是图中R1等效电阻偏低。R1是电池模组的放电端（正负

极）与电池壳体之间绝缘电阻。此时打绝缘或耐压，R1漏电流必然超过规定，绝缘测试NG。

这种情况是也是最做绝缘或耐压测试的主要原因，就是为了筛选出绝缘电阻不达标的产品。

第2种情况，很多时候不太注意到。即通过图中R2形成击穿回路。R2指的是模组采集板上

的电压采集端与温度采集端（NTC）的等效接触电阻。如果NTC是的采集在BMS内部没有

做高低压的隔离，则有可能出现这种失效模式。

比如以下模组电压采集与温度采集都集成在FPC上。NTC采集模组铝排的温度，如果NTC与

电池电压采样走线的电气间隙不够，并且NTC电压信号在BMS内部通过AD转换成数字信

号并没有高低压隔离，则在绝缘/耐压测试过程中有可能出现耐压击穿损坏BMS的情况。幸

运的话，也会能直接在NTC表面看见电击闪络。

绝缘或耐压测试不通过导致的后果

先对第一种情况做一个仿真，搭建如下模型，假设R5是绝缘电阻，其值只有0.5Ω，总负端

DC1000V打绝缘测试，当S1闭合时，观察端口1与2之间的电压变化。

示波器显示，端口1与2之间电压由12.6V跳变至-95.893V，端口1与2是直接连接AFE电

压采样线，可见电池组与壳体之间绝缘电阻偏低有一定概率在打绝缘时烧毁BMS的AFE芯

片或相关器件。

第2种情况，当高压通过NTC耦合到BMS的低压电源地之后，由于BMS地有很多电容，这

时高压脉冲可能再通过这些电容耦合，最终击穿损坏某些元器件，尤其是IC类器件。这些

元器件也可能在BCU中，也可能在BMU中。所以当发现有元器件因打绝缘损坏，不可轻易

判断为BMS的设计缺陷。当然，BMS也有进一步优化的空间，比如将温度采集模块高低压

隔离开，但更直接的改善方向则是优化改善FPC中NTC与电压采样线之间的电气间隙。

总结

本文主要探讨电池系统在绝缘耐压测试过程中失效的两种可能性原因，第1种可能是由于

模组与电池包壳体绝缘电阻低（比如组装过程电芯裹膜被金属颗粒物刺破），这种真实的绝

缘电阻偏低，当绝缘或耐压测试时，有概率会烧损AFE芯片或其