电动汽车电气间隙

1、新能源电驱动系统标准解读与拓展：电气间隙与爬电距离

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2、爬电距离0.1mm能耐多大电压

工程经验每1000V耐压，电气间隙按1-2mm预留；每1000V过压，爬电距离按8-12mm预留；有的早御按额定最大工作电压提指标计算查表；有的按耐电压提指标计算查表；有的地方不需要打耐压，只考虑最大工作电压，这样的话爬电距离和电气间隙的电压值都按这个最大工作电压去提指标和计算查表；一般情况下电气拦睁数间隙都比爬电距离小，可以通过开槽处理，这样在满足电气间隙的同时也能满足爬电距离，不会增加太多板面空间。

以上考虑的是一般的基础绝缘要求，有的地方要考虑加强绝缘(双重绝缘)，对于距离要求会更大，可以查阅下以上涉及的标准。

以下为公众号 某大神总结实操：

这一篇主要介绍电气间隙与爬电距离的计算方法；还是要事先介绍几个概念定义。

污染等级

对于绝缘来说，固体内部绝缘效果最好，然后是气体内部，最差的是固体和气体分界处表面；这是因为固体表面的污染导致，为了量化污染程度，它被分为以下几个等级（图片来源于GB/T 16935.1-2008）：



对于BMS来讲，因为PACK的IP等级一般为IP67，是一个比较良好的密闭环境，所以这里的污染等级一般选择为污染等级2。

绝缘材料的CTI

相比电痕化指数（CTI）是用来对绝缘材料的绝缘性能进行评价的等级参考，CTI数值越大，代表绝缘性能越好；



对BMS实际应用来说，涉及到的绝缘材料主要是PCB、器件材料和壳体材料；一般通用的要求是PCB的CTI≥175，其他材料CTI≥600。

海拔修正系数

海拔主要对电气间隙有影响，在2000m以下不考虑海拔影响，但2000m以上就要考虑，主要方法就是需要乘以一个海拔系数做降额，具体见下表。



BMS一般应用环境的海拔要求在5000m以下，所以海拔因素也是要考虑的。

电气间隙与爬电距离计算的方法其实说白了就是查表法。

最小电气间隙的确定

根据GB/T 16935.1，电气间隙应以承受所要求的冲击耐受电压来确定。说得浅显些，需要选取一个在实际电路中出现的最大过压值，然后对应下表，直接选择对应的电气间隙。



这里再澄清一下，GB/T 16935.1是一个通用的安规标准，目前还没有专门针对电动汽车的安规标准，所以暂时参考通用标准。

在GB/T 16935.1里面，推荐了几个额定冲击电压的优选值，为了保险起见，我们可以选择2500V作为BMS加强绝缘的冲击耐受电压。



这样的话，污染等级为2、非均匀电场、耐受电压2500V，那么对应的最小电气间隙为1.5mm，注意还要乘以海拔系数：1.5*1.48=2.22mm，再留一下余量的话，一般可以取做3mm作为加强绝缘的最小电气间隙。

最小爬电距离的选取

爬电距离也是类似方法，跨接在爬电距离两端的长期工作电压的有效值决定了爬电简首距离。举个例子，假如电池包最高总电压为800V，我们可以将它做为参考值，然后去查下表：污染等级还是2，PCB的材料组别选择CTI在175以上，电压有效值为800V，则最小的爬电距离为4mm，注意，如果是加强绝缘的话，按照标准还需要再乘以2倍，那就是8mm。



总结：

安规到此就先告一段落了，里面有些东西写的一笔带过，像怎么确定冲击耐受电压等，这些东西还是要回归标准本身，也就是大家要通读标准再来看这个问题，要想吃透，还得靠各位自己下功夫，我最多算扫一下盲，让大家知道有这一回事；以上所有，仅供参考。

3、逆变器后级双NE555芯片的驱动板都可以通用吗？

电动汽车逆变器用于控制汽车主电机为汽车运行提供动力，IGBT功率模块是电动汽车逆变器的核心功率器件，其驱动电路是发挥IGBT性能的关键电路。

电动汽车逆变器用于控制汽车主电机为汽车运行提供动力，IGBT功率模块是电动汽车逆变器的核心功率器件，其驱动电路是发挥IGBT性能的关键电路。驱动电路的设计与工业通用变频器、风能太阳能逆变器的驱动电路有更为苛刻的技术要求，其中的电源电路受到空间尺寸小、工作温度高等限制，面临诸多挑战。本文设计一种驱动供电电源，并通过实际测试证明其可用性。

常见的驱动电源采用反激电路和单原边多副边的变压器进行设计。由于反激电源在开关关断期间才向负载提供能量输出的固有特性，使得其电流输出特性和瞬态控制特性相对来说都比较差。在100kW量级的IGBT模块空间布局中，单个变压器集中生产4到6个互相隔离的正负电源的设计存在诸多不弊端：电源过于集中，爬电距离和电气间隙难以保证，板上电源供电距离过长等等。本设计采用常见的非专用芯片进行电路设计，前级SEPIC电路实现闭环，后级半桥电路实现隔离有效解决了上述问题。该电路成功应用于国际领先的新能源汽车逆变器设计中。应用表明，该设计具有较好的灵活性、高可靠性和瞬态响应能力。

1 电动汽车逆变器驱动电源的要求分析

电动汽车逆变器驱动电源一般为6个互相隔离的+15V/-5V电源。该电源的功率、电气隔离能力、峰值电流能力、工作温度等等都有严格的要求。以英飞凌的汽车级IGBT模块FS800R07A2E3_B31为目标进行电源指标的具体计算，该模块支持高达150kW的逆变器系统设计。

1.1 驱动功率计算

该驱动电源的输入功率计算公式为：

P=f_sw×Q_g×△V_g/η（1）

其中f_sw开关频率取10kHz，Q_g根据数据手册取8.6nC，△V_g为门极驱动电压取23V。考虑到功率较小，效率取85%。此外注意到数据手册中的8.6nC是按照电压+/-15V计算，需考虑折算，最后计算结果为敬猜渣1.8W。考虑设计裕量1.1倍，记为2W。

1.2 驱动电流计算

平均驱动电流计算公式为：

I_av=f_sw×Q_g（2）

可以计算得到平均电流为86mA。

峰值电流计算公式为：

I_peak=△V_g/（R_gext+R_gint）（3）

R_gext为外部门极电阻，按数据手册取开通1.8欧关断0.75欧。R_gint为内部门极电阻，按数据手册取0.5欧，得到开通峰值电流10A，关断峰值电流18.4A。实际使用中，开通电阻和关断电阻需要进行开关速度与短路保护能力等性能的折衷，良好的设计值在2.2~5.1欧范围，因此实际开关峰值电流在4~10A范围。

2 驱动电源电路设计

2.1 电源拓扑设计

该电源的输入是新能源乘用车常规的12V电源，该电源通常波动范围是8~16V，而驱动电源的输出需要相对稳定。需要设计多组亮悄宽压输入、定压输出的隔离电源。本设计把电源分成两级：前级电源实现宽压输入、定压输出功能，后级实现隔离功兆首能，结构见图1.

4、一类电器的电气间隙和爬电距离要求多少？

一类电器的电气间隙和爬电距离要求：工作电压大于250V至440V的电控部分与不带电的金属部件之间的电气间隙>3mm,爬电距离>4mm。

定慎燃爬电距散孝败离值：

根据工作电压、绝缘等级及材料组别，确定爬电距离数值，如工作电压数值在表两个电压范围之间时，需要使用内差法计算其爬电距离。

GB 8898-2001其判定数值等于电气间隙，如满足下列三个条件，电气间隙和爬电距离加强绝缘可减少2mm，基本绝缘可减少1mm。

这些爬电距离和电气间隙会受外力而减小，但它们不处在外壳的可触及导电零部件与危险带电零冲颤部件之间。

定电气间隙值：

根据测量的工作电压及绝缘等级，查表（ 4943：2H 和 2J和2K，60065-2001表：表8和表9和表10） 检索所需的电气间隙即可决定距离；作为电气间隙替代的方法，4943使用附录G替换，60065-2001使用附录J替换。

GB 8898-2001：电气间隙考虑的主要因素是工作电压，查图9来确定。 （对和电压有效值在220-250V范围内的电网电源导电连接的零部件，这些数值等于354V峰值电压所对应的那些数值：基本绝缘3.0mm ,加强绝缘6.0mm）。

5、新能源汽车等电位连接技术是怎样的？

　触电防护是动力电池系统电气安全设计的重要内容，一般来讲，可以通过两类途径来实现：一是直接接触防护，如绝缘设计、屏护防护(遮拦/外壳，IPXXB/IPXXD等)；二是间接防护，包括等电位连接、电气隔离(电气间隙、爬电距离)。这里谈谈对等电位的一些理解与认识。
什么是等电位连接？
在电工术语中，等电位连接，也叫保护接地，《雷电与避雷工程》一书对等电位的定义如下：“等电位连接是把建筑物内、附近的所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管及其它金属管道、机器基础金属物及其它大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、建筑物的接地线统一用电气连接的方法连接起来(焊接或者可靠的导电连接)使整座建筑物内部的金属物成为一个良好的等电位体。”
在国标GB/T18384-3：2015《电动汽车安全要求第3部分》中，将等电位连接(电位均衡)定义为：电气设备外露可导电部分之间电位差最小化。
为什么要求等电位连接？
在电气安全技术不断地发展和更新的进程中，人们注意到，大量电气事故是由过大的电位差引起的，比如雷击伤亡事故就是因为雷电所产生的上万伏特电压直接加诸到人体和大地之间，巨大的电位差产生瞬间大电流，造成受雷击的人因呼吸停顿或心脏麻痹而伤亡。与雷击事故相比，全球有更多的人因为遭受民用电或工业用电的电击而伤亡，其原理与雷击事故相同，均是由于带电物体在人体不同部位产生了巨大的电位差，进而造成严重伤害。
国际上非常重视等电位连接的作用，它对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用，都是十分必要的。等电位连接后，可防止系统电源线路中的故障电压导致电击事故，同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率，避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。
等电位连接的作用主要如下：
防止人身遭受电击：将电气设备在正常运行时不带电的金属导体部分与接地极之间作良好的金属连接，以保护人体的安全，防止人身遭受电击。
保障电气系统正常运行：电力系统接地一般为中性点接地，中性点的接地电阻很小，因此中性点与地间的电位差接近与零。
防止雷击和静电的危害：雷击时会产生静电感应和电磁感应，物料在生产和运输过程中因摩擦而引起的静电，都可能造成电击或是火灾的危险。
在电动汽车产品中，如果整个电池组的最大电压超过60V(DC)，就已经超过了人体安全电压的范围，必须进行等电位连接，以确保使用安全。
在等电位连接的情况下，即使电池组的正极或负极与电池组壳体的绝缘因故障而失效，由于车辆上所有的裸露金属部件都已经通过等电位连接达到了同一电位，因此人体接触这些金属部件时，不会有电流产生，人体在车辆上面仍然是安全的，不会发生电击事故。
与电动汽车相关的等电位连接标准有哪些？
①GB/T 18384-3电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护
②EN 1987-3 Electrically propelled road vehicles-Specific requirements for safety-Part3：Protection of users against electrical hazards
③ISO 6469-3 Electrically propelled road vehicles-Safety specification-Part3：Protection of persons against electric shock GB/T 18384-3对等电位连接的设计要求、测试要求在标准6.3.1和6.9中做了明确规定。

6、充电桩目前要做哪些检测认证

很多时候人们都觉得只要将充电枪直接插入充电口，汽车通上电就算充电正确。其实不然，充电桩在充电时需要注意的事项有很多。
1、驾驶员穿戴好绝缘鞋、绝缘手套后进入充电区域。
2、充电完成或人工停止充电后，等待停止充电指示灯亮，操作面板电流、电压为零时，拔下充电枪，将电缆整理好，放入电缆槽。严禁人工停止充电后，立即拔下充电枪，有可能发生电弧放电的安全隐患，需等待3至5秒后再拔下充电枪。
3、检查充电桩内部设备、充电枪、充电接口外观是否完好，检查车辆仪表各项读数是否正常，询问驾驶员停车前是否有异常。
4、充电期间，不定期进行巡视，发现问题或隐患，立即按下红色急停按钮，关闭总电源，及时上报。
5、关闭纯电动汽车电源开关（具体参照厂家说明书），开启或唤醒充电桩，操作面板显示正常后，取下充电枪插入车辆充电口。
6、在操作面板上选择充电模式，等待充电指示灯亮起后，观察面板数据，包括充电时间、充电电流、充电电压、SOC值、充电电量等均为正常状态，挪亚充电桩检测工程师会做好记录。
7、充电完毕后，不要立即关闭充电桩电源，无线数据传输需带电运行。
充电桩检测不仅可以保证充电桩运营商的收益还可以保障日常使用安全。

7、东芝宣布推出新的汽车应用模拟输出IC光耦

东京-- 东芝电子元件及存储装置株式会社（“东芝”）宣布推出新的模拟输出IC 光耦（ CT181GB ），其可在汽车应用，特别是电动汽车（EV）银基和混合动力电动汽车（HEV）中实现高速通信。新的TLX9309包括一个光学耦合到高速检测器的高输出GaAlAs发光二极管（LED）。而该检测器则包括一个集成至单芯片上的光电二极管和晶体管。此外，TLX9309还在光电探测器芯片上集成有法拉第屏蔽，实现通常高达15kV/μs的增强型共模瞬态抑制，这是汽车电气噪声环境中的重要参数之一。该产品采用独立的光电二极管和放大晶体管，降低了集电极电容，从而缩短传输延迟，使得集电极开路型TLX9309的传输速度快于晶体管输出型器件缓悄。实际上，传输延迟时间稳定在0.1μs到1.0μs之间，其中由高至低转换和由低至高转换延迟时间差（|tpLH-tpHL|）不高于0.7μs，因此，该器件适用于逆变器控制或智能功率模块（IPM）接口等高速通信应用。电气性能上，该器件可提供安全隔离，隔离电压为3750Vrms，爬电距离和电气间隙为5.0mm。其在-0.5至30V的直流电范围内工作，输出电压高达20V时，电流高达25mA。电流传输比为15-300%。TLX9309采用符合RoHS标准的3.7mm x 7.0mm x 2.2mm 5引脚SO6封装，工作温度范围为-40°C至+125°C。该器件已通过AEC-Q101认证，可用于汽车应用。  TLX9309目前已量产。应用场合汽车设备    逆变器控制电路中的I/O 信号通信    设备内信号通信特点    模拟输出（集电极开路）    数据传输速率：1 Mbps（典型值）@NRZ    与晶体管输出相比，传输延迟时锋哪谨间更短：    tPHL=0.8μs（最大值），tPLH=1.0μs（最大值）    通过AEC-Q101认证

8、电动汽车用动力蓄电池中正负极间距设置是否有标准

没有标准要求他们的距离，但是对于爬电距离和电气间隙有GBT18384的标准要求。