BMS里面的安规设计：电气间隙与爬电距离（上）

xiaocheng

今天说一说安规方面的电气间隙与爬电距离，二者统称为安规距离，这个东西属于老生常谈的知识，大家随处可以搜索到，但总是有点模棱两可，所以我也总结下。

在BMS单板上面，大家经常可以看到高低压之间泾渭分明的隔离带，此处不会有走线、铜皮等，目的是实现电气隔离；那么问题来了，这个隔离带的宽度是怎么设定的？



这就涉及到了电气间隙与爬电距离的设计，先介绍一下它们的概念：

电气间隙：两个导电部件之间在空气中的最短距离，如下图例子。

电气间隙过小就有可能因为瞬时冲击电压过大导致拉弧产生电火花带来危害。



爬电距离：两导电部件之间沿固体绝缘材料表面的最短距离，如下图例子。



电气间隙与爬电距离都是为了进行电气隔离，为了防止人员触电和意外火灾。

同时要注意二者与绝缘耐压、绝缘阻抗的区别；简单来讲，满足了安规间距，就一定能满足绝缘耐压和绝缘阻抗要求，但反之不一定。

我们上面直接跳过了安规的概念，再简单提一句；安规就是对产品安全的要求，最基本的要求就是不能危害到人身和财产。

安规其实涉及范围很广，如电击、与能量有关的危险、火灾、机械危险、与热有关的危险、化学危险、辐射。如果仅仅理解为电方面的危险，是片面的。

下面讨论一下绝缘类别的分配，即在BMS上面高压采样电路与低压电路之间的绝缘类别该划分到哪一类呢？



直接说出建议的划分：高压电路与金属外壳之间为基本绝缘；高压电路与低压电路之间为加强绝缘；高压电路之间为功能绝缘。

下图来源于IEC 60950-1，里面提供了一些参考的划分方法；但核心思想是：当出现绝缘失效时，不能直接危害到人身安全。



所以在高压电路与低压电路之间要求加强绝缘，因为人是可以摸到低压通信线的，当出现了一重绝缘失效后，还有一重防护，人不会直接接触到高压。

单板设计考虑落实绝缘设计时，主要考虑两点：一是安规距离，二是安规器件。

安规距离就是指前面提的电气间隙与爬电距离，要制定出一个具体的量值满足对应的安规绝缘要求。

安规器件就是指隔离处的变压器、数字隔离器等器件，它们要经过安规认证或经过实际的安规测试；这里要提一点，我们用于菊花链通信的变压器，在高低压隔离带位置的那个目前好像都不是加强绝缘设计，即便使用两个变压器串联，也要选择满足基本绝缘的变压器才行，这个要再着重审视一下。



总结：

本文主要介绍了一下前置的概念定义，下一篇会继续讨论电气间隙与爬电距离的计算方法；写的过程中，又发现了一个问题，就是BMS对于绝缘的要求，这个还未澄清，计划写完安规距离后，就总结绝缘方面的知识点；以上所有，仅供参考。