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提升BMS安全性：高壓磁簧繼電器在電動車BMS絕緣監測中的解決方案

汽車BMS電池管理系統是連接車用動力電池和電動車的重要紐帶，可智慧化監控管理各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。

電動車電池電壓範圍為200~800V，汽車使用時或電池充電時一旦發生觸電故障，就會造成致命威脅。

因此，電池和車體之間要有隔離設計，且絕緣強度必須高達3~4倍的工作電壓。

根據中國汽車維修行業提供的電動汽車安全要求標準（GT/B 18384.1-2015，7.3.3.3.2），提到汽車業標準絕緣強度須達到1500-2800Vdc。

主流的BMS絕緣監測設計是，透過偵測加直流電壓在動力母線和車身搭鐵之間，絕緣電阻上產生的漏電流進行安全監控。

此漏電流可以採用一個小的電流探針在電池和車體連接處測量，並監控結果。

測量時，高壓電池電路需要短暫連接到低電壓測量電路，這裡需要用一個高絕緣電壓的開關元件-高壓磁簧繼電器做監控和保護功能。

因此，合理選擇高壓磁簧繼電器是BMS絕緣監測設計成功的關鍵因素。

Standex Meder Electronics 推出各種規格的磁簧繼電器，與傳統的固態繼電器（SSR和OptoMOS）相比，其技術優勢更加突出，主要優勢如下：

1）較低的導通電阻（0.1Ω VS 300Ω）

2）無漏電流（0 VS 10μA @1500V，1μA@250V）

3）較低的輸出電容（typ 0.5pF VS 3pF）

4）較寬的工作溫度範圍（-40℃~105℃ VS -40℃~85℃）

5）觸點間擊穿電壓高達5KV

6）物理隔離VS非物理隔離

在BMS絕緣監測設計中， 以Standex Meder Electronics推出的磁簧繼電器KT Series Relay來參考應用。

高壓/高絕緣表面貼裝（SMD）或插孔（THT）磁簧繼電器，以常規規格來看，其額定功率100W，最大切換電壓達1000VDC，擊穿電壓4.5kVDC，絕緣電壓7kVDC，高絕緣電阻（IR）> 10 ^ 13Ω，並按照AEC-Q200標準進行了可靠性測試，具有UL認證。

其尺寸為L*W*H=30.2mm*10.2mm*8.7mm，pin間距為20.3mm、27.94mm，請參考如下圖1所示。

(圖一) KT series relay尺寸圖

利用此高壓磁簧繼電器，電動車BMS高壓絕緣監測設計參考電路，如圖2參考所示。

設計原理為，利用2個磁簧繼電器（KT Series Relay）分別測量電瓶的正負母線，其功能為隔離高壓電池電路和低電壓測量電路。

當繼電器觸點斷開時，高擊穿電壓提供完美隔離；當繼電器接點閉合時，極低的導通電阻不會影響測量精度。

(圖二) 電動車BMS高壓絕緣監測設計參考電路，僅供參考

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