高電壓與絕緣技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
高電壓與絕緣技術的視頻教程
新能源汽車電池/儲能熱管理結構設計進階到高階-十大專題50個技術點掌握熱結構建模核心能力
第二章呢，講述的是熱結構設計在APQP五階段中每個階段要做的事情，從項目籌劃到售后問題處理，作為熱管理工程師需要做的每個工作細節，進行一一講解，手把手教你如何快速熟悉工作內容，如何處理問題等 第三章帶大家了解熱管理零部件主要有哪些，做什么用的，以及它是如何做出來的，從熱管理的技術分類（風冷、自然冷卻、液冷、直冷、浸沒式冷卻）出發，以及各技術典型車型代表等來講述各熱管理技術種類的應用場景和優劣
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歐陽明高教授第23屆汽車安全技術年會報告--車用動力電池安全
第23屆汽車安全技術年會 特邀報告 時間：2020年8月28日 中國科學院院士 清華大學車輛與運載學院 歐陽明高教授以《動力電池熱失控抑制研究進展》為主題進行了特邀報告
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高電壓與絕緣技術的實例教程
可以說，國內廠商在高電壓平臺方向上的開發工作也并不落后。
前景很美好但距離很遙遠。
雖然高電壓平臺+超級充電樁技術的發展，為電動車描繪出了一個美好的未來，但在落地推廣的層面，還是陷入了“先有雞還是先有蛋”的爭執中。
對于整車廠來說，在沒有基礎設施配套的前提下，推出一款高電壓平臺的產品仍將使用戶面臨充電困難的問題。對此，北汽藍谷、嵐圖汽車的相關人士均表示，雖然一直在關注高電壓平臺和超級充電樁技術的發展，但尚未有推出相關車型的打算。
無論是“車等樁”還是“樁等車”，整車廠和充電服務商的顧慮都是可以理解的，還需要國家在充電基礎設施建設和電動車開發方向上，加以引導和推動。
編輯點評：雖然電壓平臺的升高，意味著電動車諸多零部件的重新開發設計，以及高壓充電網絡從無到有的布局建設，讓我們距離產品的普及還有很長一段距離要走。但就像快充技術改變了大家使用智能手機的習慣，電動車高電壓平臺技術的落地也會對電動車產品的技術走向和使用體驗產生巨大的影響。當基于電壓平臺升高的量變，使電動車的便利性達到了媲美燃油車的質變，那么取代燃油車的那一天還會遠嗎？
展開 絕緣油是一種廣泛應用于電力變壓器等電氣設備中的絕緣介質。油浸變壓器等充油電氣設備中絕緣油起著絕緣與散熱作用,但因種種原因,絕緣油的品質在長期運行過程中會發生變化,造成設備絕緣性能下降,影響電力設備的安全運行和維護。為保證變壓器的運行安全必須對絕緣油的電氣強度定期試驗。擊穿電壓是表征絕緣油電氣強度的一項重要指標。
絕緣油擊穿電壓
在規定條件下絕緣油發生擊穿的電壓稱為絕緣油的擊穿電壓，單位一般為KV，絕緣油的擊穿電壓是衡量絕緣油在電氣設備內部能耐受電壓的能力（也稱為絕緣油介電強度）而不被破快的尺度，是檢驗變壓器油性能好壞的主要手段之一。它實際上是測試絕緣油的瞬間擊穿電壓值。
絕緣油擊穿原理
干凈的絕緣油中總會有一些自由電子在外界的高能射線作用下游離出米，或在同部強場作用下從陰極冷射出來。這些電子在電場作用下，產生撞擊游離，最終會導致絕緣油擊穿于這種擊穿完全由電的作用造成，故稱為“電擊穿”。工程上用的絕緣油總是不很純凈有各種各樣的雜質，不純凈的絕緣油的擊穿是由于雜質形成的“小橋”貫穿電極之間，而“小橋”的電導較大，使泄漏電流增大，發熱嚴重，游離過程增強，最后導致“小橋”通道游離擊穿。這一過程是與熱過程緊密聯系著，故稱為“熱擊穿”
干燥清潔的油品具有相當高的擊穿電壓值，一般國產油的擊穿電壓值都在40kV以有的可達60kV以上，但當油中含有游離水、溶解水分或固形物時，由于這些雜質都具有比油本身大的電導率和介電常數，它們在電場(電壓)作用下會構成導電橋路，而降低油的穿電壓值，此試驗可以判斷油中是否存在有水分、雜質和導電微粒，但它不能判斷油品是否存在有酸性物質或油泥。
當涉及到變壓器的運行時，絕緣油是確保其長期使用壽命的最重要元素。然而，隨著時間的推移，它會受到不良物質的污染，從而影響其功能。
展開 但這些方案并不能從根本上避免副反應的發生，如果想要實現4C甚至6C充電倍率的超快充，還需要在電池材料、高控制精度的BMS（電池管理系統）等方面實現突破。
在電驅動系統方面，電壓的提高會對絕緣能力、耐壓等級以及爬電距離提出更高的要求，將對電氣部件的設計和成本帶來影響，但在工業電機等領域還是有比較豐富的高壓應用經驗可以借鑒，主要的難點在電機控制器的核心元件——功率半導體器件。目前滿足車規級標準的功率半導體器件中，最主流的硅基IGBT耐壓等級在600-750V，能在800V平臺上使用的高壓IGBT產品并不多，還存在著損耗高、效率低的缺點。
只是由于目前在產能和成本方面仍無法與IGBT相媲美，碳化硅器件的普及還需要時間，業內對2025年碳化硅MOSFET的滲透率預期普遍在20%左右，未來幾年內IGBT仍將是電驅動系統最主流的功率半導體器件。
在空調壓縮機、PTC、DCDC、車載充電機等部件方面，面向高電壓平臺的開發也在進行中。根據業界人士的分析，相關的量產工作均有望于今年年內完成，一旦產業鏈趨于成熟，可以快速拉低整個制造成本。
星星充電、普天新能源、特來電等充電服務商，均具備了400kW以上充電樁的技術儲備。但目前我國采用的電動汽車充電標準還是2015年頒布的，最大電壓和電流分別為950V、250A，最大充電功率被限制在240kW。充電樁新國標的落地，也將進一步推動相關產品的應用。
總的來說，電動車高電壓平臺技術所需的配套方案已經基本具備，何時進行高電壓平臺的量產開發工作、以何種方式應用這一技術的問題，已經擺在了各個車企面前。
車企在高電壓平臺方面的布局
在高電壓平臺方面，第一個吃螃蟹的是2019年上市的保時捷Taycan(參數|詢價)。
展開 工廠自動化設備、電網基礎設施應用、電機驅動器和電動汽車 (EV) 等高電壓工業和汽車系統能夠產生數百至數千伏的電壓，這不僅會縮短設備壽命，甚至會給人身安全帶來重大風險。本文將介紹如何利用全新隔離技術來保證這些高電壓系統的安全，從而提高可靠性，同時縮小解決方案尺寸并降低成本。
隔離方法
集成電路 (IC) 實現隔離的方式是阻斷直流和低頻交流電流，而允許電源、模擬信號或高速數字信號通過隔離柵傳輸。圖 1 展示了三種用于實現隔離的常用半導體技術：光學（光耦合器）、電場信號傳輸（電容式）和磁場耦合（變壓器）。
(a)
(b)
(c)
圖 1：半導體隔離技術：光耦合器 (a)；
電容式 (b)；變壓器 (c)
TI 利用電容隔離技術和專有集成平面變壓器（磁隔離），以及先進的封裝和工藝技術，力求提升我們大型且品類齊全的隔離式 IC 產品系列的可靠性、集成度和性能。
電容隔離
電容隔離技術基于穿過電介質的交流信號傳輸。TI 的電容隔離器使用介電強度很高的 SiO2 電介質構建。因為 SiO2 為無機材料，所以在不同濕度和溫度條件下都非常穩定。此外，我們專有的多層電容器和多層鈍化方法可降低高電壓性能對任何單層的依賴，從而提高隔離器的質量和可靠性。我們的電容技術支持的工作電壓 (VIOWM) 為 2kVRMS，可承受的隔離電壓 (VISO) 為 7.5kVRMS，并且能夠承受 12.8kVPK 的浪涌電壓。
磁隔離
磁隔離通常用于需要高頻直流/直流電源轉換的應用。
展開 認識到這個問題并加以解決，導致了所謂的新“智能電網”的發展，這種電網能夠承受未來更高的需求，同時提供更穩定、更強健的基礎設施。必須“在運行中”完成的任務（對持續運行的系統進行更新）。顯然，這是一項艱難的工作，即使是最小的錯誤也可能導致連鎖反應，帶來災難性的后果。因此，必須對最關鍵的部件(即變壓器)進行監控。
在變壓器的運行中，絕緣油是保證其長壽命的最重要元素。然而，隨著時間的推移，它會受到不良物質的污染，從而影響其功能。對這些雜質及其濃度的分析可以提供有關變壓器本身使用壽命和老化的信息，同時提供有關電氣絕緣性能的重要數據，從而確保變壓器的正確運行。目前，獲取上述絕緣油情況的標準程序是對運行中的變壓器探頭進行選擇性和零星的實驗室分析。這是一種實踐，其產生的結果表明，絕緣油的狀態與其實際使用狀態相差甚遠。由于缺乏綜合的監測方法，因此絕緣油在最初調試的5-10年之后，絕緣油才會在實驗室進行檢測，如果有的話，每隔1-2年，當變壓器的壽命達到臨界狀態時才會進行檢測。
基于這種情況，并考慮到該過程目前的缺點，目的是開發一種傳感器，能夠實時記錄運行中變壓器的數據，而不會損害或篡改其功能。所記錄的值應該能夠實時地為變壓器操作員提供所有必要的信息，以便他能夠盡可能快速和有效地對產品的變化作出反應。
TrafoStick是適用于現場在線使用，專門用于可重復測量變壓器絕緣油的擊穿電壓、含水量和溫度的傳感器。一款用于電力變壓器的堅固緊湊的在線傳感器。聲學解決方案的硬件實現，一個鍍鋁壓電諧振器，擴展到包括濕度和溫度傳感器，被封裝在一個緊湊的鋁外殼中。
使用可永久暴露在變壓器油中的材料。測試和校準程序是在對900多個不同變壓器的3800多個油樣進行評估的基礎上制定的。
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