本文也論述了選用規(guī)劃辦法、資料和電纜選型戰(zhàn)勝應(yīng)戰(zhàn)，一起滿意轎車(chē)行業(yè)的嚴(yán)格要求的途徑。

一、概述

世界原油價(jià)的不斷上漲，全社會(huì)對(duì)環(huán)境惡化全球變暖的愈加重視，加之各國(guó)政府稅收的歪斜和政策的扶持，促進(jìn)在全世界范圍內(nèi)代替動(dòng)力特別是電動(dòng)轎車(chē)的市場(chǎng)份額不斷添加。

電動(dòng)轎車(chē)首要包含三類(lèi)，即純電動(dòng)轎車(chē)，混合動(dòng)力轎車(chē)和燃料電池轎車(chē)。

純電動(dòng)轎車(chē)和燃料電池轎車(chē)是徹底由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的，而混合動(dòng)力轎車(chē)結(jié)合內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)，在加快和低速條件下內(nèi)燃機(jī)的功率不高時(shí)由電動(dòng)機(jī)支撐。

他們一起的特點(diǎn)是運(yùn)用高達(dá)600V的或更高的驅(qū)動(dòng)電壓，觸及到布線，他們都有著相同的根本要求，既是在EMI(電磁攪擾)維護(hù)體系下的安全傳輸高的電流和電壓。

作為高壓電纜是用于銜接高電壓電池、逆變器、空調(diào)壓縮機(jī)、三相發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，完成動(dòng)力電能的傳輸。

電動(dòng)轎車(chē)的根本原理好像很簡(jiǎn)單。但深入剖析，體系的制作商正在面對(duì)著一系列的應(yīng)戰(zhàn)需求戰(zhàn)勝。

對(duì)電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜，其柔韌性，屏蔽，安全，尺度等項(xiàng)目提出了新的技能要求，因?yàn)檫@些會(huì)影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對(duì)每一個(gè)或許的動(dòng)力體系不同的技能關(guān)鍵，對(duì)所需的組件也提出了不同的特別要求。

需求闡明的是電動(dòng)轎車(chē)的高壓體系并不是典型的高壓體系，相關(guān)術(shù)語(yǔ)如“高電壓”和“高電流”有必要僅限定在轎車(chē)范疇范圍內(nèi)，和慣例轎車(chē)的低壓體系相對(duì)而言。

在其他范疇參照體系則選用徹底不同的標(biāo)準(zhǔn)，如電力范疇高電壓界說(shuō)起步便是幾千伏水平。

二、對(duì)電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜的要求

立異的電動(dòng)轎車(chē)規(guī)劃對(duì)高壓電纜和體系組件提出了新的應(yīng)戰(zhàn)，這些要求不能徹底選用現(xiàn)有的處理方案。詳細(xì)要求剖析如下。

1. 電壓

和慣例轎車(chē)電纜的根本差異是結(jié)構(gòu)需求按額外電壓600 V規(guī)劃，而假如在商用車(chē)和公共轎車(chē)上運(yùn)用，額外電壓可高達(dá)1000 V。比較之下，乃至更高。現(xiàn)在由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)運(yùn)用的電纜被規(guī)劃為額外電壓60 V。

體系在發(fā)生的功率(P = U×I)不變的狀況下，因?yàn)檫\(yùn)用較低的電流，高電壓能夠削減在傳輸體系的功率損耗(PLOSS= I2×R)。

2. 電流

因?yàn)殡娎|銜接電池，逆變器和電動(dòng)機(jī)，高壓電纜需求傳輸高電流。依據(jù)體系組件的功率要求，電流可到達(dá)250A到450A。這么高的電流在慣例驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛上是很難找到的。

3. 溫度

高電流傳輸?shù)某晒麑?dǎo)致高功耗和組件的加熱。因而高壓電纜規(guī)劃為接受較高的溫度。現(xiàn)在能夠看出對(duì)溫度要求有進(jìn)一步添加的趨勢(shì)。

比較之下，現(xiàn)在的車(chē)輛一般運(yùn)用電纜的額外溫度到105℃就足夠了，只要是電纜不是用在發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其它耐較高的溫度的區(qū)域。電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜一般要高于這個(gè)溫度，如125℃或150℃。

電動(dòng)轎車(chē)內(nèi)假如經(jīng)過(guò)的路由晦氣，主機(jī)廠乃至?xí)岢龈叩哪透邷匾蟆Ｈ缗艢夤茑徑姍C(jī)前面，電池反面等。

4. 作業(yè)壽數(shù)

轎車(chē)行業(yè)一般在指定的溫度等級(jí)電纜規(guī)劃運(yùn)用壽數(shù)為3000 h。在公認(rèn)的電纜標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 6722、ISO 14572)，此值一般用于長(zhǎng)時(shí)刻老化實(shí)驗(yàn)。在高壓運(yùn)用范疇的客戶的特別要求或許超越3000 h，在規(guī)則的溫度累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)刻乃至到達(dá)至12000 h。

5. 屏蔽作用

高壓電纜的自身并不需求屏蔽，因?yàn)椴幌裢S電纜那樣傳輸數(shù)據(jù)，可是需求防止或削減體系中的開(kāi)關(guān)電源發(fā)生的高頻輻射經(jīng)過(guò)電纜誘導(dǎo)到周邊部件。

和燃料驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛不同，操控電動(dòng)轎車(chē)的電機(jī)的三相溝通電成為有必要。帶著能量的正弦電壓相當(dāng)于不同頻率的方波脈沖信號(hào)。因?yàn)楦哳l率的脈沖具有峻峭的沿，所以會(huì)發(fā)生能量很強(qiáng)的諧波發(fā)射到周邊區(qū)域。

經(jīng)過(guò)運(yùn)用恰當(dāng)?shù)钠帘无k法徹底能夠處理EMI問(wèn)題。在某些狀況下為滿意屏蔽作用的不同要求需求選用不同屏蔽類(lèi)型的組合。

6. 柔韌性

混合動(dòng)力轎車(chē)的開(kāi)發(fā)在許多狀況下面對(duì)的應(yīng)戰(zhàn)是，現(xiàn)有的系列渠道本來(lái)只規(guī)劃裝載汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和它的組件的空間納入了更多的電氣組件。即便不考慮布線，空間的約束能夠估計(jì)。

此外，電纜和銜接器經(jīng)過(guò)路由也需求空間。一般的成果是導(dǎo)致嚴(yán)重的曲折半徑。

因?yàn)閼T例電纜固有的規(guī)劃，高曲折力難以戰(zhàn)勝。為了處理這個(gè)問(wèn)題，高壓電纜高柔韌性是至關(guān)重要的。只要比較柔韌的規(guī)劃，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的路由才能夠簡(jiǎn)單完成。

7. 耐曲折

假如電動(dòng)機(jī)坐落接近車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)部位，然后導(dǎo)致銜接的高壓電纜接連振蕩，它要求被規(guī)劃成能接受高的循環(huán)曲折，以保證杰出的曲折耐力。

8. 標(biāo)識(shí)

因?yàn)楦唠妷簬?lái)運(yùn)用危險(xiǎn)添加，各種標(biāo)準(zhǔn)均界說(shuō)高壓電纜有必要在視覺(jué)上與一般轎車(chē)電纜區(qū)別，指定外表有必要是艷麗的橙色。

一起也能夠印刷警示內(nèi)容和特別符號(hào)，如“當(dāng)心!高壓600V”、高電壓的閃電標(biāo)識(shí)等。

三、電動(dòng)車(chē)電纜的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

針對(duì)上述的電動(dòng)轎車(chē)運(yùn)用的高壓電纜的應(yīng)戰(zhàn)和要求，有必要建立新的電纜標(biāo)準(zhǔn)，以滿意供貨商、線束廠以及主機(jī)廠的需求。

世界標(biāo)準(zhǔn)化安排路途車(chē)輛技能委員會(huì)電氣電子分技能委員會(huì)車(chē)用電纜作業(yè)組(ISO/TC 22/SC 3/WG4)在展開(kāi)這項(xiàng)作業(yè)。

在ISO 6722上能夠看到，依據(jù)常見(jiàn)的60 V電纜標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，以契合600V電纜的需求。因?yàn)樗拇蠖嘁笕允呛芡ㄓ玫模豢紤]高壓電纜所需的特別規(guī)劃。ISO 14572 也作了相似的修訂。

現(xiàn)在電壓高于600V高壓電纜的標(biāo)準(zhǔn)化是各作業(yè)組的一個(gè)課題。標(biāo)準(zhǔn)號(hào)是ISO 17195。

SAE將調(diào)整現(xiàn)在的高壓(額外600 V)標(biāo)準(zhǔn)SAE J1654 對(duì)高壓電纜的要求，并包含從600 到1000 V的額外電壓，新創(chuàng)立沒(méi)有發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)SAE J2840將界說(shuō)為屏蔽類(lèi)型的電纜。

LV是德國(guó)的五大轎車(chē)公司的一起收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在推出了額外電壓600 V的電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜標(biāo)準(zhǔn)LV 216。其包含單芯和多芯的屏蔽電纜。

我國(guó)的高壓屏蔽電纜的國(guó)家轎車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在擬定中，其額外電壓將到達(dá)1000 V。

四、電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜結(jié)構(gòu)規(guī)劃

標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和十分詳細(xì)的要求是很難界定的。本文的主旨是處理根本的規(guī)劃思路，經(jīng)過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的高壓電纜結(jié)構(gòu)原理戰(zhàn)勝上文所述的應(yīng)戰(zhàn)。

1. 導(dǎo)體規(guī)劃

高壓電纜的柔韌性，大多是由導(dǎo)體的規(guī)劃所決議。這便是為什么高壓電纜運(yùn)用具有很多十分小的直徑的單絲的特別導(dǎo)體。必定數(shù)量的單絲先進(jìn)行束絞，然后再同心的復(fù)絞，構(gòu)成高壓電纜需求的軟導(dǎo)體。

多的根數(shù)別的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是更好的耐曲折。絞線節(jié)距縮短，還能夠進(jìn)步高壓電纜的曲折壽數(shù)。

2. 絕緣資料

絕緣資料的挑選首要是考慮耐熱要求和機(jī)械強(qiáng)度。比較標(biāo)準(zhǔn)的電池電纜，能夠合理挑選比較軟的資料，使特別規(guī)劃的絞合導(dǎo)體堅(jiān)持柔韌性。

3. 成纜

電纜當(dāng)多芯時(shí)一般需求將線芯絞合起來(lái)。為了補(bǔ)償絞合高壓電纜線芯形成的變形，需求選用所謂退扭的專(zhuān)用設(shè)備。這個(gè)過(guò)程中，專(zhuān)用的絞線機(jī)裝備的放線盤(pán)相對(duì)絞合方向反向旋轉(zhuǎn)。這為防止電纜的變形張力很有必要。

依據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)，一般運(yùn)用填充，以保證屏蔽電纜較高的同心度，終究取得一個(gè)令人滿意的高壓電纜。在絞合纜芯運(yùn)用包帶能夠堅(jiān)持電纜的柔韌性。

4. 屏蔽

因?yàn)镋MC(電磁兼容性)的要求，運(yùn)用多根銅絲組成織造屏蔽。鍍錫銅絲能夠使其反抗環(huán)境影響如氧化等變得愈加強(qiáng)壯。用細(xì)的銅絲能夠堅(jiān)持規(guī)劃的柔韌性

屏蔽需求有一個(gè)90%以上的覆蓋率戰(zhàn)勝前面介紹的EMI問(wèn)題。

屏蔽作用的不同需求，織造屏蔽能夠結(jié)合其他各種屏蔽，如鋁塑契合薄膜。屏蔽外能夠繞包一層無(wú)紡布，以保證在裝置過(guò)程中輕松的剝下護(hù)套。

5. 護(hù)套

和線芯的絕緣相同，護(hù)套資料依據(jù)熱和機(jī)械性的要求挑選。因?yàn)橹苯佑|摸，像耐液體和耐磨等的環(huán)境特點(diǎn)對(duì)護(hù)套也特別重要。這些特性首要取決于所選護(hù)套資料類(lèi)型，而在必定程度也受護(hù)套結(jié)構(gòu)規(guī)劃影響。

假如特別要求，如戰(zhàn)勝裝置車(chē)輛環(huán)境的磨損，要求添加耐磨性，這在挑選資料時(shí)就需求考慮。一般運(yùn)用測(cè)驗(yàn)設(shè)備模仿實(shí)際狀況用于驗(yàn)證這些特性。

挑選比較軟的資料，獲益的是柔韌性，而這或許會(huì)導(dǎo)致高壓電纜較低的耐磨。

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)則，擠出外套應(yīng)是一個(gè)艷麗的的橙色，依據(jù)規(guī)則也能夠添加特別的警示高壓的符號(hào)。

五、電動(dòng)轎車(chē)高壓電纜的特性和優(yōu)化

完美雜亂的規(guī)劃和運(yùn)用高品質(zhì)的資料，成果將導(dǎo)致貴重的電纜本錢(qián)。經(jīng)歷標(biāo)明，針對(duì)詳細(xì)的高壓電纜，往往能夠經(jīng)過(guò)截面，溫度要求，柔韌性以及屏蔽作用的優(yōu)化而因地制宜。分量和本錢(qián)節(jié)約能夠顯示，過(guò)度尺度和過(guò)度的組件能夠防止。

1. 截面積和溫度等級(jí)的優(yōu)化

電纜的挑選大多是依據(jù)環(huán)境溫度和傳送電流的方針。在這方面，最重要的特性是“電纜截面”和“電纜所用資料的耐熱等級(jí)”。

導(dǎo)體的電壓降轉(zhuǎn)化為熱能加熱的高壓電纜的導(dǎo)體。這種熱可部分搬運(yùn)到環(huán)境，使導(dǎo)線運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下降。較低的溫度梯度能夠搬運(yùn)較少的熱量。接連負(fù)載電流的電纜能夠?qū)е陆邮茏罡叩念~外溫度。該溫度能夠形成所用資料的老化。

電纜規(guī)劃者面對(duì)的應(yīng)戰(zhàn)，規(guī)劃最適宜運(yùn)用的電纜：過(guò)度的導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)或許會(huì)導(dǎo)致本錢(qián)和分量添加，較大的外徑。最壞的狀況，僅考慮或許的最高的負(fù)載電流和環(huán)境溫度，將導(dǎo)致選用大截面電纜，耐高溫資料，如有機(jī)氟或硅資料。

確認(rèn)電流和負(fù)載環(huán)境溫度的聯(lián)系從技能和經(jīng)濟(jì)視點(diǎn)看是很有含義的。應(yīng)考慮真實(shí)的驅(qū)動(dòng)器周期性的動(dòng)態(tài)電流峰值，答應(yīng)合理的界說(shuō)最壞狀況下負(fù)載電流和峰值電流。

一個(gè)好的規(guī)劃的先決條件是對(duì)根本條件的了解，如有必要首要確認(rèn)環(huán)境溫度和電纜負(fù)載。

一般大截面高壓電纜在溫度改變方面具有較大慣性，所以車(chē)輛加快或減速的電流峰值不會(huì)導(dǎo)致一個(gè)大的導(dǎo)體溫度的影響。

答應(yīng)有時(shí)短期溫度峰值即便超越在以上界說(shuō)的電纜溫度等級(jí)，高壓電纜處理這些峰值的才能一般是由熱過(guò)載功能界說(shuō)。然后電纜不需求規(guī)劃為較高的作業(yè)溫度等級(jí)，沒(méi)有必要選用超越指定作業(yè)溫度的電纜。

能夠歸納考慮常駐負(fù)載電流以及單脈沖或系列脈沖連同各種參數(shù)，如環(huán)境溫度。

理論根底和實(shí)際中取得的經(jīng)歷相結(jié)合，能夠開(kāi)始確認(rèn)、挑選和得到優(yōu)化的滿意運(yùn)用的高壓電纜。

圖1 耐熱150度XLPO電纜溝通狀態(tài)下的載流量和溫升

2. 柔韌性的優(yōu)化

對(duì)車(chē)輛的電纜布線的可用空間值得細(xì)心考慮。僅在車(chē)輛某個(gè)詳細(xì)區(qū)域嚴(yán)重的曲折半徑需求會(huì)導(dǎo)致全體電纜的柔韌性要求進(jìn)步。假如或許在全體規(guī)劃進(jìn)行小的改變，防止緊曲折的問(wèn)題是十分有含義的。

電纜沒(méi)有必要有必要具有最高的柔韌性。切當(dāng)?shù)慕缯f(shuō)曲折力，并結(jié)合結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的測(cè)驗(yàn)設(shè)備，使電纜的規(guī)劃者創(chuàng)立最適宜運(yùn)用的規(guī)劃。特別是對(duì)較大截面的電纜，用比較柔韌或慣例的結(jié)構(gòu)規(guī)劃代替高柔韌的規(guī)劃會(huì)明顯下降本錢(qián)。

3. 屏蔽作用的優(yōu)化

在必定頻率范圍內(nèi)界說(shuō)的屏蔽作用對(duì)電纜的開(kāi)發(fā)是十分必要的。沒(méi)有關(guān)于頻率信息的屏蔽作用不是很有用，這或許導(dǎo)致處理方案選用過(guò)度的尺度和運(yùn)用貴重的組合屏蔽，從技能視點(diǎn)來(lái)看這現(xiàn)已不必要。

一般狀況下，電動(dòng)轎車(chē)電纜開(kāi)發(fā)規(guī)劃階段能夠用理論核算給出一個(gè)預(yù)期的作用值供考慮。然后用什物經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)手法進(jìn)行高壓電纜的屏蔽作用驗(yàn)證。

六、結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)轎車(chē)的高壓線束和傳統(tǒng)的布線體系比仍有很長(zhǎng)的路要走。詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)要求一般沒(méi)有清晰界定，這會(huì)形成技能上雜亂化，然后導(dǎo)致貴重的處理方案。

開(kāi)發(fā)階段觸及的一切各方有必要選用體系為導(dǎo)向的辦法對(duì)高壓電纜技能和本錢(qián)合理優(yōu)化。

這些當(dāng)事方或許包含電纜，銜接器和組件供貨商商，線束廠以及主機(jī)廠。

整個(gè)體系的常識(shí)堆集和一個(gè)面向方針要求的高壓電纜的標(biāo)準(zhǔn)是優(yōu)化規(guī)劃的根底。

電纜制作的研發(fā)部門(mén)使用理論核算以及適宜的丈量設(shè)備驗(yàn)證有才能開(kāi)發(fā)更適合運(yùn)用的電纜。