在实际的生产、组装及使用过程中，电池托盘的绝缘耐压失效问题时有发生，犹如隐藏在新能源产业高速发展的暗礁，威胁着车辆的行驶安全与储能系统的可靠运行，本文试图结合制造实际，对典型失效模式进行分析，以期为相关从业者提供一些粗浅的参考，助力行业同仁共同探索提升电池托盘绝缘耐压性能的有效途径。

下篇-常见失效分析

图1  绝缘耐压测试

1-常见失效产生机理分析

储能与新能源汽车用电池托盘应用场景存在差异，导致绝缘耐压要求及失效情况既有共性也有差异，具体如下：

a.差异点

动态载荷 ：新能源汽车需应对 20 - 2000Hz 的高频机械振动，而储能系统主要面临长期静态形变，形变累积时间超 10 年。

电压等级 ：新能源汽车电池托盘的绝缘耐压需达 3000VDC 及以上（依据 GB 38031），储能系统则要求绝缘耐压在 4200VAC 及以上（依据 IEC 61439）。

失效加速因子 ：新能源汽车因每年超 2000 次的充放电循环产生热应力，加速绝缘失效；储能系统则因 7×24 小时运行，年均运行时长超 8000 小时，导致电化学老化，进而加速绝缘失效。

b.共性要点

两者均需通过绝缘电阻监测（冷态不低于 100MΩ，热态不低于 1MΩ/kV）以及局部放电量控制（小于 5pC），来实现绝缘失效的预警。

2-常见的制造缺陷引发的电池托盘绝缘耐压失效

（1）绝缘耐压施工阶段

a.潜在失效与原因分析

· 材料缺陷：

原因：绝缘材料耐压等级不足、受潮老化或表面污染（油污、金属碎屑）。

表现：绝缘电阻低（＜100MΩ）、耐压测试漏电流超标或直接击穿。

· 工艺问题：

原因：金属碎屑残留（焊接/切割工艺粗糙）、绝缘涂层厚度不均或未固化。

表现：局部放电、绝缘层破损引发短路。

· 环境干扰：

原因：高温高湿导致材料吸潮、化学腐蚀。

表现：绝缘性能随环境恶化，冷凝水引发爬电。

· 测试失误：

原因：测试电压/时间设置错误（如未按GB/T 38661标准）、接地不良。

表现：误判合格或过压损坏部件。 

b.应对策略

· 材料优化：选用耐压≥1000V DC的防潮材料（如碳纤维复合材料），涂覆防污涂层。

· 工艺管控：采用自动化焊接/喷涂设备，设置洁净车间。

· 环境管理：安装温湿度监控，施工前预烘干材料。

· 测试规范：分段测试（500V预检 + 1000V正式测试），校准仪器并记录数据。

（2）模组安装阶段

a.潜在失效与原因分析

· 装配误差：

原因：绝缘衬垫漏装、螺栓过紧压损绝缘层。

表现：模组与壳体间绝缘电阻低，耐压击穿。

· 机械损伤

原因：搬运工具划伤、金属碎屑刺穿绝缘膜。

表现：局部短路或运行中突发失效。

· 设计兼容性

原因：模组与托盘尺寸偏差导致电气间隙不足。

表现：寄生电容引发电压叠加击穿。

· 电气连接隐患：

原因：线束未固定导致磨损、连接器密封失效。

表现：高压线束绝缘层磨损漏电。

b.应对策略

· 防错设计：使用定位销工装防漏装，定制螺栓长度防过紧。

· 洁净操作：安装前吸尘清理，工具包裹防刮擦硅胶。

· 公差仿真：通过CAE验证模组与托盘的匹配度，确保间隙≥10mm。

· 过程检验：安装后兆欧表抽检（≥100MΩ），分段耐压测试定位故障点。

（3）系统集成阶段

a.潜在失效与原因分析

· 跨系统接口失效：

原因：部件绝缘参数不匹配（如连接器耐压等级差异）。

表现：高压母线连接处击穿或BMS受干扰。

· 寄生电容叠加：

原因：多模组并联后总寄生电容增大，容升效应显著。

表现：系统级测试漏电流超标。

· 环境应力失效：

原因：振动导致绝缘疲劳、冷却液渗入高压接口。

表现：运行中绝缘电阻周期性下降。

· 测试盲区：

原因：未模拟真实工况（高温/振动/湿度）。

表现：实验室通过但实际运行失效。

b.应对策略

· 兼容性设计：统一供应商部件标准。

· 寄生电容控制：增加聚酰亚胺隔离层，SPICE仿真优化布局。

· 工况模拟测试：执行“-40℃~85℃循环+5Hz~200Hz振动+耐压”复合测试。

· 智能监测：集成在线绝缘监测模块，AI预测潜在风险。

3-绝缘耐压测试

绝缘耐压测试既是安全保障手段，也可能成为失效诱因。绝缘耐压测试本身可能因操作不当、设备问题或设计缺陷引发失效，甚至对被测设备造成二次损伤。

（1）测试过程中常见的失效类型

（2）应对策略如下：

a.测试参数精准控制

· 电压与时间：按标准设定；对容性负载（如电池模组）启用动态补偿算法，抑制容升效应。

· 漏电流阈值：根据设备规格设定（如≤10mA），并区分直流/交流模式（DC测试需更低阈值）。

b.设备与操作规范

· 仪器校准：耐压测试仪每6个月校准一次，高压线绝缘层每日目视检查。

· 安全操作：测试前强制断开低压电路；采用机械臂或自动夹具避免人工接触高压区域。

c.失效预防与修复

· 分段测试：对复杂系统分模块测试（如先测高压母线，再测模组绝缘），定位击穿点。

· 失效修复：击穿后使用环氧树脂填补破损处，修复后需重新通过全电压梯度测试（如500V→1000V阶梯加压）。

d.环境与数据管理

· 环境控制：测试区湿度＞75%时启动除湿机，或延迟测试至环境达标。

· 数据追溯：记录测试电压、漏电流曲线、环境参数，利用MES系统关联生产批次号。

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