從全球的技術(shù)動(dòng)向來(lái)看，800V高壓是電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)要走的必經(jīng)之路。

但要知道，800V帶來(lái)的不只是更快的充電效率和更長(zhǎng)的續(xù)航里程，還有和400V系統(tǒng)相比，更嚴(yán)峻的絕緣和安全挑戰(zhàn)。

今天我們就通過(guò)10個(gè)問(wèn)答Q&A的形式，來(lái)探討800V平臺(tái)下新能源汽車(chē)的絕緣設(shè)計(jì)問(wèn)題。

01問(wèn)

800V平臺(tái)下，電機(jī)為Ⅰ型絕緣還是Ⅱ型絕緣？

答

在GB/T 20220.1（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-18-41）關(guān)于電機(jī)是否為Ⅰ型絕緣還是Ⅱ型絕緣的描述：

Ⅰ型繞組絕緣預(yù)計(jì)其壽命期間不承受PD（局部放電）；Ⅱ型繞組絕緣在壽命期間可以經(jīng)受PD，額定電壓700V以下的電機(jī)可能是Ⅰ型絕緣和Ⅱ型絕緣，額定電壓為700V以上的電機(jī)通常為Ⅱ型絕緣。

GB/T 20220.2（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-18-42）對(duì)比了Ⅰ型絕緣和Ⅱ型絕緣的區(qū)別：

1. Ⅱ型絕緣的驗(yàn)證試驗(yàn)比Ⅰ型絕緣苛刻

2. Ⅰ型絕緣可以沒(méi)有耐暈結(jié)構(gòu)，Ⅱ型絕緣設(shè)計(jì)需要增加耐暈結(jié)構(gòu)

3. 耐暈結(jié)構(gòu)（云母帶，半導(dǎo)體絕緣帶綁扎還是很需要時(shí)間的）會(huì)導(dǎo)致定子制造工藝復(fù)雜，成本增加，不利于大批量生產(chǎn)。

下圖為Ⅰ型絕緣還是Ⅱ型絕緣繞組的區(qū)別，上面為Ⅱ型絕緣繞組，為了防止電暈產(chǎn)生的放電，在漆包線(xiàn)外面綁扎上防電暈層，而下面的Ⅰ型絕緣則不需要（雖然Ⅰ型絕緣漆包線(xiàn)漆膜有防電暈涂層，但是這種耐電暈一般不超過(guò)200h，是為了考慮變頻器過(guò)電壓情況下導(dǎo)致的PD）。

因此提高電機(jī)的PDIV，使其在800V平臺(tái)下通過(guò)Ⅰ型絕緣測(cè)試才是新能源電機(jī)需要考慮的方向。

02問(wèn)

400V平臺(tái)絕緣設(shè)計(jì)與800V平臺(tái)有什么不同？

答

由于母線(xiàn)電壓上升，電機(jī)在絕緣設(shè)計(jì)上區(qū)別于400V的點(diǎn)在于幾個(gè)參數(shù)：PDIV、電氣間隙與爬電距離。

其中PDIV主要是涉及到漆包線(xiàn)選型，電氣間隙與爬電距離涉及到電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（基本上電氣間隙和爬電距離增加一倍）。

對(duì)于扁線(xiàn)電機(jī)，因?yàn)槠淅@組末端需要焊接，因此扁線(xiàn)電機(jī)端部會(huì)存在裸銅，400V平臺(tái)電機(jī)可以通過(guò)充足的電氣間隙去規(guī)避放電；

800V需要電氣間隙太大，一般是通過(guò)涂敷，利用環(huán)氧粉末去增強(qiáng)端部絕緣。

400V平臺(tái)

800V平臺(tái)

03問(wèn)

如何確立電氣間隙與爬電距離？

答

IEC 60664-1有具體怎么去確定電氣間隙與爬電距離，一般而言新能源電機(jī)電壓屬于低壓，不考慮加強(qiáng)絕緣。

下面列一下爬電距離與電氣間隙需要考核的參數(shù)：

• 電氣間隙：瞬態(tài)過(guò)電壓、再現(xiàn)峰值電壓、污染等級(jí)、海拔、環(huán)境；

• 爬電距離：電機(jī)工作電壓、CTI、污染等級(jí)、環(huán)境

這里需要說(shuō)明關(guān)于海拔因素，海拔會(huì)影響大氣壓，而大氣壓對(duì)空氣中的放電存在影響，因此在考慮PDIV時(shí)候也需要將海拔因素考慮進(jìn)去。

04問(wèn)

污染物等級(jí)參數(shù)怎么選擇？

答

對(duì)于電機(jī)，污染物等級(jí)一般取等級(jí)3；對(duì)于電控，一般取等級(jí)2。造成差異的兩個(gè)原因是制造環(huán)境和工作特點(diǎn)。

電控制造環(huán)境一般是無(wú)塵電子環(huán)境，電機(jī)制造車(chē)間往往達(dá)不到無(wú)塵環(huán)境（即使油冷電機(jī)可能達(dá)到無(wú)塵，但是考慮到ATF油的存在的顆粒往往會(huì)對(duì)電機(jī)造成污染）。

電機(jī)部件存在油脂物（軸承、浸漬漆），在電機(jī)工作當(dāng)中可能會(huì)因?yàn)闊峄蛘呦鄬?duì)運(yùn)動(dòng)有少量揮發(fā)。

因此一般考慮污染物等級(jí)，電控一般是2級(jí)，電機(jī)是3級(jí)，下面是污染等級(jí)的定義：

05問(wèn)

漆包線(xiàn)PDIV的選擇？

答

對(duì)于800V平臺(tái)，漆包線(xiàn)的選型與400V平臺(tái)截然不同，不同點(diǎn)在于漆膜厚度與漆膜材料。

上文講到新能源的驅(qū)動(dòng)電機(jī)定義為Ⅰ型絕緣，理論上那么就不允許存在PD，也就是電機(jī)的PDIV要高于電機(jī)實(shí)際承受的電壓。

PDIV通常是一定值，它的測(cè)量具有較好的重復(fù)性，主要取決于試樣的絕緣厚度和介電常數(shù)。相同材料時(shí)絕緣厚度越大的試樣，PDIV越高。

如下圖，逆變器PWM控制輸出的電壓存在尖峰，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于母線(xiàn)電壓（工作電壓），具體多少要看逆變器的能力，一般而言定義為母線(xiàn)電壓的1.3~1.8倍。

除此之外，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-18-41中，考慮到熱老化影響，需要加上經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.3（當(dāng)然如果有更多實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)最好，比如漆包線(xiàn)20℃~180℃的PDIV衰減，老化后的衰減）。

另外，還需要考慮高海拔情況下放電，根據(jù)文獻(xiàn)《海拔對(duì)局部放電特性的影響》，放電起始電壓與氣壓呈直線(xiàn)關(guān)系，隨氣壓降低而降低。

因此考慮到海拔因素，需要再加上安全余量1.5（根據(jù)測(cè)試地點(diǎn)不同修正該參數(shù)）。

因此這樣計(jì)算下來(lái)，選取的漆包線(xiàn)的PDIV=2300V左右的水平（一般1500V以上的漆包線(xiàn)就屬于高PDIV），這個(gè)水平的漆包線(xiàn)相對(duì)比較保險(xiǎn)。