电动汽车常用的电气隔离器件

2025-01-25

电子爱好者网报道(文章 / 梁浩斌)电动车有很多系统，比如按电压可以分为高压系统和低压系统。高压系统主要供电牵引电机、空调系统压缩机、高压电池组等核心模块，驱动汽车行驶。低压系统主要包括驾驶舱和一些车身部件，如大灯、空气悬架、驾驶舱娱乐系统、电动门窗等。

高电压系统中的电压可以超过目前，低压系统广泛应用于800V。 12V 电压。很明显，车辆系统中的电压差异很大，事实上，即使在高压系统中，OBC 与牵引逆变器的运行电压水平也有很大差距。不难想象，如果高压系统和驾驶舱内的低压系统之间没有安全措施，触电可能会对乘客造成严重伤害。

所以在电动汽车中，不同电压系统之间的隔离对整个汽车的安全至关重要。

三种常用的电动汽车电气隔离器件

在电动汽车中，主要使用三种电气隔离器件:光耦合、继电器和数字隔离芯片。在高压DC系统中，单个电动汽车通常配备 5 — 8 高电压继电器，各自用于高电压直流充电、交流充电、驱动系统等。

继电器

继电器是一种利用电磁控制物理开关状态的电气隔离设备。它采用电磁感应原理，主要由线圈、铁芯、连接铁、触点等组成。适用于直接控制大功率负载的场景。

继电器的工作过程是：当对继电器线圈施加一定电压时，电流通过线圈产生磁场；磁场吸引凝固，克服弹簧力向核心方向移动；凝固运动会改变触点状态，如果是常开触点，则关闭，如果是常闭点，则断开；线圈上的电压被移除后，磁场消失，凝固在弹簧的作用下回到原来的位置，触点恢复到初始状态。

与普通继电器相比，电动汽车中使用的高压继电器在设计、材料、结构等方面存在一定差异。首先是高达 800V 电压对高压继电器的绝缘材料有更高的要求，需要避免电孤的产生；为了承受更高的电压和电流，高压继电器使用的接触材料通常具有更好的耐磨性和导电性能；由于需要承受更多的电压，产生更强的磁场，需要更高的弹性模具扭簧，同时继电器需要更高的机械强度。

光耦

光耦又称光电耦合器或光电隔离器，是一种通过光信号实现电气隔离的装置，其内部结构主要包括 LED 光源，光学通道，光敏元件。

光耦的工作流程是:当电流通过输入端的照明设备时，光源会被导出端的光敏元件通过绝缘光学通道接收，并转换成相应的电信号。

高低压控制电路之间的控制数据传输和隔离一般采用光耦，例如 BMS 在中间，光耦被用来隔离高压电池组和低压控制系统之间的数据传输；在逆变器中，光耦被用来隔离高侧开关栅极驱动信号，以避免高低压控制电路之间的相互干扰。

数字隔离芯片

数字隔离芯片利用电容耦合、磁耦合、射频藕合等技术实现电气隔离，主要用于高速数字数据传输，响应时间极短，可支持高达 150Mbps 传输速度。

与光耦相比，数字隔离芯片功耗更低，使用寿命更长。更重要的是，它可以减少数字数据传输中的信号失真，具有很强的抗干扰能力和更小的体积。因此，数字隔离芯片广泛应用于电动汽车的通信接口，BMS、OBC 在汽车、工业自动化、医疗器械等领域，数字隔离芯片也开始逐步取代光耦。

总结

随着汽车的电气化和智能化，更高的电压和更快的传输速度将为隔离器件行业带来新的机遇。继电器、光耦合、数字隔离芯片等产品将长期共存，在许多不同的应用领域发挥各自的优势。

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