动力电池安全设计之谜！ Pack等电位连接技术

触电防护是动力电池系统电气安全设计的重要组成部分。

一般来说，可以通过两种方法来实现：一是直接接触防护，如绝缘设计、屏蔽防护（阻隔/套管、IPXXB/IPXXD等）；二是间接保护，包括等电位连接和电气隔离（电气间隙、爬电距离）。

这里我们谈谈对等电位的一些认识和理解。

什么是等电位联结？ 用电工的术语来说，等电位联结也称为保护接地。

《雷电与避雷工程》书中对等电位的定义如下：“等电位连接是将建筑物内及其附近的所有金属物体连接起来，例如混凝土中的钢筋、水管等。

、煤气管等金属管道、机器基础金属物体等大型埋地金属物体、电缆金属屏蔽层、电力系统中性线、建筑物接地线均采用电气连接（焊接或可靠导电连接）使整个建筑内部的金属物体成为一个良好的等电位体。

“在国家标准GB/T 4-3：《电动汽车安全要求 第3部分》中，等电位连接（电位均衡）的定义是：裸露的电气设备可以。

导电部件之间的电位差最小化。

为什么需要等电位连接？在这个过程中随着用电安全技术的不断发展和更新，人们注意到大量的用电事故是由于电位差过大而引起的，例如雷电伤亡事故就是由于雷电产生的数万伏电压直接施加到被测物体上而引起的。

人体与大地之间巨大的电位差会产生很大的瞬时电流，导致被雷击中的人出现呼吸停止或心脏麻痹的伤亡情况，与雷击事故相比，全世界受伤的人数更多。

或因民用或工业用电触电而死亡。

其原理与雷击事故相同。

是由于带电物体在人体不同部位产生巨大的电位差，进而造成严重的伤害。

国际社会高度重视等电位联结的作用，这对于电气安全、防雷以及电子信息设备的正常运行和安全使用非常必要。

等电位连接后，可以防止系统电源线路中的故障电压造成触电事故。

同时可以减少产生电位差、电弧、火花的概率，避免因接地故障引起的电气火灾事故和人身触电事故。

等电位联结的主要作用如下： 防止人身触电：使电气设备正常运行时不带电的金属导体部分与接地电极之间形成良好的金属连接，以保护人体安全，防止人身触电。

身体免遭触电。

保证电气系统正常运行：电力系统的接地一般为中性点接地。

中性点的接地电阻很小，因此中性点与大地之间的电位差接近于零。

防止雷击和静电的危害：雷击时会产生静电感应和电磁感应。

物料在生产和运输过程中摩擦产生的静电可能会引起触电或火灾危险。

在电动汽车产品中，如果整个电池组的最高电压超过60V（直流），就已经超出了人体的安全电压范围，必须进行等电位连接，以保证使用安全。

在等电位连接的情况下，即使电池组正负极与电池组壳体之间的绝缘因故障而失效，由于车辆上所有裸露的金属部件通过等电位连接已达到相同的电位，因此，人体接触到这些金属部件时，不会产生电流，人体在车辆上仍然安全，不会发生触电事故。

电动汽车相关的等电位连接标准有哪些？ ① GB/T4-3 电动汽车安全要求 第 3 部分：人员防触电防护 ② EN3 电动道路车辆 - 安全专用要求 - 第 3 部分：用户免受电气危险的保护 ③ ISO3 电动道路车辆 - 安全规范 - 第 3 部分3：人身触电保护GB/T4-3标准6.3.1和6.9中明确规定了等电位连接的设计要求和试验要求。

如何设计和检验等电位联结？ 对于等电位联结的验证，GB/T 4-3：给出的试验方法在标准的7.4部分： GB/T 4-3：的试验示意图及示例如下图： 部分客户已等电位连接的要求比GB/T4-3：比ISO 3更严格，要求等电位连接的阻抗必须小于0.01欧姆。

那么，动力电池系统的等电位连接该如何设计呢？ 设计思路： 设计原理： 设计方案： 首先要求电池箱的外壳必须与车辆的大地（车壳）实现等电位连接，可以采用地线连接或者粗线连接螺栓。

取决于车辆的整体设计。

1）地线连接，地线颜色为黑色； 2）粗螺栓连接。

其次，电池箱外壳上所有可接触的导电金属部件（如盖板、支架、水冷管等）必须与外壳接触。

等电位连接，可以通过焊接、压接、螺栓连接等多种方法实现。

如果通过压接或螺栓连接等方式实现等电位连接，接触面不能涂漆或绝缘，否则接触电阻会很大，无法进行连接。

符合要求。

对于等电位连接的螺栓型号和扭矩也有相应的规范要求。

1）焊接性、焊接可靠性； 2）压接时，接触面不能涂漆或绝缘，否则接触电阻很大，达不到要求； 3）螺栓连接，接触面不能涂漆或绝缘，否则接触电阻高，无法满足要求；型号和扭矩有相应的规格。

第三，用于等电位连接的导体（如接地线等）要求颜色为黑色，以便于维护和拆卸时识别。

导体的截面积和用于等电位连接的接触面的面积必须保证不小于高压线束的截面积。

这主要是因为当绝缘失效时，高压电流可能流过等电位环。

如果等电位连接的横截面积不够大，很可能会因溢出而产生热量，引起火灾。

1）用于等电位连接的导体截面积和接触表面积必须不小于高压线束的截面积。

2）连接点需要特殊处理，以避免不同材料之间的电位差造成腐蚀。

当然，在设计产品时，等电位连接的技术实现不会局限于客户的技术要求。

应根据产品的具体情况，采取足够的措施和手段，保证电位连接的要求，从而保证产品的安全。

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这里需要强调两点：（1）有些同事很容易混淆等电位和接地。

以下是： 共同点：要求必须是连接电阻必须足够小，使连接的两个导体之间不存在电位差，同时，线体的颜色也有要求表面（不同领域颜色要求不同）；区别：接地对地线的载流量没有严格要求，而等电位对连接线的载流量有明确的要求：大于但不小于主电源线束的截面积，即也就是说，载流能力等于或大于主电源线束。

（2）部分电动公交车采用绝缘垫片将电器箱与车身底盘连接，存在风险。

通常，BMS绝缘监测子系统一端连接高压（高压正极或高压负极），另一端连接24V地（即车身底盘）。

BMS通过采集高压正/负极与车身底盘之间的电位差来判断绝缘是否失效。

当电气箱进水且电气箱与高压之间的绝缘电阻失效时，由于电气箱与本体之间使用了绝缘垫，电气箱与BMS没有连接，因此BMS只能检测到高压与本体之间绝缘失效，但箱体不绝缘失效。

高压绝缘失效。