眾所周知,48V相較12V電壓上升,因此需要更大的爬電距離(安全絕緣路徑)和電氣間隙(安全絕緣間距)。這意味著部分連接器需要重新設計。
舉例:以 TE Connectivity(泰科電子,簡稱TE)某大廠定點車型某48V產品為例,爬電距離/電氣間隙參照IEC 60664-1和ISO21780要求,基于污染等級3、材料組別、環境、海拔條件,爬電距離和電氣間隙設計參照如下:
材料組別I | 材料組別II | 材料組別III | |
電氣間隙(mm) | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
爬電距離(mm) | 2.1 | 2.3 | 2.5 |
那么,更大到底是多大?參照怎樣的標準?現有的標準是否足夠應對革新挑戰?今天我們來探討以上問題。
連接器設計參照標準:IEC 60664-1:2020與ISO 21780:2020
IEC 60664-1:2020:更通用的低壓系統絕緣配合標準,由國際電工標準化委員會IX-CENELEC發布。適用于低壓系統(≤1000V AC/1500V DC)的絕緣配合設計,定義污染等級、材料組別、海拔修正等基礎原則。
ISO 21780:2020:汽車專用的電氣電子設備絕緣配合標準,由國際標準化組織(ISO)定義,全稱《道路車輛—電氣電子設備絕緣配合》。它在IEC 60664-1框架下,增加了汽車特殊工況要求:
振動、溫度沖擊、鹽霧與油漬腐蝕等車載環境因素;
48V系統雙電壓架構的絕緣協調規則;
密封等級與污染等級的對應關系。
GB/T 45120-2024:是中國于2024年底發布的推薦性國家標準(全稱《道路車輛 48V供電電壓電氣要求及試驗》),在ISO 21780:2020基礎上進一步提升了部分細節的要求。
優先級:中國汽車市場優先遵循GB/T 45120-2024;國際上車用48V系統優先遵循ISO 21780,未明確條款則引用IEC 60664-1。
關鍵參數一:污染等級(Pollution degree)
依據IEC 60664-1和ISO 21780,污染等級按環境導電風險分為4級,車用場景主要涉及2級與3級。
關鍵說明:
48V系統在機艙/底盤區域默認按污染等級3設計,需考慮粉塵、油污、冷凝水的復合影響。
密封性等級(如IP6K9K)可降低污染等級。全密封(IP67+)可視為等級2。
關鍵參數二:材料組別(Material Group)分類與CTI值
材料組別由相對漏電起痕指數(CTI)劃分(參照IEC 60112標準),決定絕緣材料的抗表面放電能力。
關鍵說明:
48V系統推薦使用II組及以上材料(CTI≥400),若用IIIb組材料需額外增加20%爬電距離。
例如:48V電池包內PCB若采用FR-4(CTI=220,IIIa組),需按IIIa組查表計算爬電距離。
注:TE定點車型48V產品塑殼采用I組材料。
材料組別 | CTI值范圍 |
I | CTI ≥ 600 |
II | 400 ≤ CTI < 600 |
IIIa | 175 ≤ CTI < 400 |
IIIb | 100 ≤ CTI < 175 |
其他關鍵設計考量
電氣間隙(Clearance):主要取決于工作電壓+過壓類別+污染等級。
基礎要求(污染等級3,海拔≤2000m)
冗余設計:實際需疊加瞬態過電壓(如考慮負載突降影響),預留安全冗余。
爬電距離(Creepage)
核心變量:工作電壓+材料組別+污染等級。
密封性影響:
全密封(IP67+):可按污染等級2設計。
非密封:污染等級3下,若用IIIb材料(CTI<175),需額外增加爬電距離20%(例:48V DC需≥3.0mm)。
雙重絕緣:48V系統一次側(高壓)對車身需電氣間隙+爬電距離要求雙重達標。
現有標準:仍有局限
現行標準IEC 60664-1未涵蓋車載動態應力影響(如振動、溫度沖擊),而ISO 21780:2020當初主要針對過電壓點高達70V的輕混動力汽車(MHEV)所制定,其爬電距離和電氣間隙仍基于穩態電壓設計,對于負載突降、開關浪涌等因素導致的瞬態電壓激增情況未明確要求。GB/T 45120-2024增加了更多細節考量,但對于開關浪涌抑制,以及長久使用下的EMC考量、深度鹽霧腐蝕、密封材料老化造成降距風險等,特別針對機艙高振動區、800V/48V共板區域,以及高原/沿海熱銷車型,車廠仍需加強標準提升,關注人車安全。
憑借80余年的豐富連接技術經驗和48V架構整車量產案例,TE可基于客戶的實際架構設計和環境需求,根據客戶目標市場要求的標準提供量體裁衣的專家建議,為48V連接解決方案提供因地制宜的產品,在架構革新的同時,提供足具安全保障又兼顧整體性價比的方案。
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原文標題:48V專欄 | 間隙增加?電氣間隙與爬電距離的相關設計
文章出處:【微信號:TE連動,微信公眾號:泰科電子 TE Connectivity】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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