電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）在電動汽車中，存在著多套系統(tǒng)，比如根據(jù)電壓可以分成高壓和低壓系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)中主要是為牽引電機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)、高壓電池包等核心模塊供電，驅(qū)動車輛的行進(jìn)。低壓系統(tǒng)主要是座艙內(nèi)以及一些車身部件，比如車燈、空氣懸掛、座艙娛樂系統(tǒng)、電動門窗等。

高壓系統(tǒng)中的電壓可以超過800V，而低壓系統(tǒng)目前普遍采用12V電壓。顯然車輛系統(tǒng)中的電壓差異巨大，實際上即使是在高壓系統(tǒng)中，OBC與牽引逆變器的運(yùn)行電壓水平也有較大的差距?？梢韵胂笕绻邏合到y(tǒng)與座艙內(nèi)的低壓系統(tǒng)之間沒有保護(hù)措施，那么一旦發(fā)生觸電很可能對乘客造成嚴(yán)重傷害。

所以在電動汽車上，不同電壓系統(tǒng)之間的隔離對于整車安全而言十分關(guān)鍵。

電動汽車三種常用的電氣隔離器件

在電動汽車上，主要用到光耦、繼電器、數(shù)字隔離芯片這三種電氣隔離器件。在高壓直流系統(tǒng)中，單臺電動汽車一般會配備5—8顆高壓繼電器，分別應(yīng)用在高壓直流充電、交流充電、驅(qū)動系統(tǒng)等部分。

繼電器：

繼電器是一種使用電磁控制物理開關(guān)狀態(tài)的電氣隔離裝置，采用電磁感應(yīng)原理，主要由線圈、鐵芯、銜鐵、觸點等幾個部分組成，適用于直接控制高功率負(fù)載的場景。

繼電器的工作流程是：當(dāng)給繼電器的線圈施加一定電壓時，電流通過線圈產(chǎn)生磁場；磁場吸引銜鐵，使其克服彈簧力向鐵芯方向移動；銜鐵的移動會改變觸點的狀態(tài)，如果原本是常開觸點，則閉合，如果是常閉觸點，則斷開；而線圈上的電壓被移除后，磁場消失，銜鐵在彈簧的作用下返回原位，觸點恢復(fù)到初始狀態(tài)。

相對于普通的繼電器，在電動汽車上應(yīng)用的高壓繼電器在設(shè)計和材料、結(jié)構(gòu)上都有一些區(qū)別。首先是高達(dá)800V的電壓，對于高壓繼電器的絕緣材料有更高要求，需要防止電弧的產(chǎn)生；為了承受更高的電壓和電流，高壓繼電器使用的觸點材料往往具有更好的耐磨損性和導(dǎo)電性；由于需要承受更大的電壓，產(chǎn)生的磁場也更強(qiáng)，需要彈性模量更高的彈簧，同時也需要繼電器擁有機(jī)械強(qiáng)度更高的結(jié)構(gòu)。

光耦：

光耦也稱為光電耦合器或光電隔離器，是一種通過光信號實現(xiàn)電氣隔離的器件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括LED光源、光學(xué)通道以及一個光敏元件。

光耦的工作流程是：當(dāng)電流通過輸入端的發(fā)光器件時，光線會通過一個絕緣的光學(xué)通道，被輸出端的光敏元件接收，并轉(zhuǎn)為相應(yīng)的電信號。

光耦一般被用于高低壓控制電路之間的控制信號傳輸隔離，比如在BMS中，光耦被用于隔離高壓電池組與低壓控制系統(tǒng)之間的信號傳輸；在逆變器中，光耦被用于隔離高側(cè)開關(guān)的柵極驅(qū)動信號，防止高低壓控制電路之間互相干擾。

數(shù)字隔離芯片：

數(shù)字隔離芯片則是利用電容耦合、磁耦合、射頻耦合等技術(shù)實現(xiàn)電氣隔離，主要是用于高速數(shù)字信號傳輸，響應(yīng)時間極短，可以支持高達(dá)150Mbps的傳輸速率。

同時數(shù)字隔離芯片相比光耦擁有更低的功耗，使用壽命也更長，更重要的是在數(shù)字信號傳輸中能夠降低信號失真，抗干擾能力更強(qiáng)，體積更小。所以在電動汽車中，數(shù)字隔離芯片被廣泛用于通信接口、BMS、OBC等領(lǐng)域，而在汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，數(shù)字隔離芯片也開始逐步替代光耦。

小結(jié)：

隨著汽車的電動化和智能化，更高的電壓和更快的傳輸速率，會給隔離器件行業(yè)帶來新的機(jī)遇。繼電器、光耦、數(shù)字隔離芯片等產(chǎn)品還將會長時間共存，在多個不同的應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。