電(dian)(dian)動(dong)汽車高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)纜的(de)用戶(主機廠和線束(shu)廠)對(dui)用于(yu)連接高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)池、逆變器、空調壓(ya)(ya)縮機、三相發(fa)電(dian)(dian)機和電(dian)(dian)動(dong)機的(de)高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)纜的(de)各種技術需求(qiu);提出了作為汽車零部件供應商和現有(you)的(de)標準的(de)低(di)壓(ya)(ya)汽車電(dian)(dian)纜設(she)計相比在機械和電(dian)(dian)氣要(yao)求(qiu)方面(mian)開發(fa)高(gao)壓(ya)(ya)電(dian)(dian)纜面(mian)臨的(de)挑戰。
國際(ji)原油價的不斷上(shang)漲,全(quan)(quan)社會對環境(jing)惡(e)化*變暖的更加(jia)關注(zhu),加(jia)之各國政(zheng)府稅收的傾斜和(he)(he)政(zheng)策的扶持(chi),促使(shi)在全(quan)(quan)*范圍內(nei)替代能源尤其是電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車(che)的市場份(fen)額不斷增(zeng)長。電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車(che)主要包括(kuo)三類(lei),即純(chun)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車(che),混合(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力汽(qi)車(che)和(he)(he)燃料(liao)電(dian)(dian)池汽(qi)車(che)。純(chun)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)汽(qi)車(che)和(he)(he)燃料(liao)電(dian)(dian)池汽(qi)車(che)是完全(quan)(quan)由(you)一個電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)馬(ma)達(da)驅動(dong)(dong)(dong)的,而(er)混合(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力汽(qi)車(che)結合(he)(he)內(nei)燃機與電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機,在加(jia)速(su)和(he)(he)低速(su)條件下(xia)內(nei)燃機的效率不高時由(you)電(dian)(dian)動(dong)(dong)(dong)機支持(chi)。
他們(men)(men)共同的(de)(de)(de)(de)特(te)點(dian)是(shi)使用高(gao)達600V的(de)(de)(de)(de)或(huo)更高(gao)的(de)(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya),涉及到布線(xian),他們(men)(men)都有著(zhu)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)要(yao)求,既是(shi)在EMI(電(dian)磁干擾)保(bao)護系(xi)統(tong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)安全傳輸(shu)高(gao)的(de)(de)(de)(de)電(dian)流(liu)和電(dian)壓(ya)。作為高(gao)壓(ya)電(dian)纜是(shi)用于連接高(gao)電(dian)壓(ya)電(dian)池、逆變(bian)器、空調壓(ya)縮機(ji)、三相(xiang)發電(dian)機(ji)和電(dian)動(dong)機(ji),實現動(dong)力電(dian)能的(de)(de)(de)(de)傳輸(shu)。電(dian)動(dong)汽車(che)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)原理似乎很簡單。但深(shen)入分析,系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)制造商(shang)正(zheng)在面臨著(zhu)一系(xi)列的(de)(de)(de)(de)挑戰需要(yao)克服。
對電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)高壓(ya)電(dian)(dian)纜(lan),其柔韌性,屏蔽(bi),安(an)全,尺寸等項目(mu)提出了(le)新的(de)(de)(de)技術要(yao)(yao)求,因為這(zhe)些會影(ying)響大電(dian)(dian)流(liu)和高電(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)組件(jian)的(de)(de)(de)布線。而(er)面對每一個可能的(de)(de)(de)動(dong)力系(xi)統(tong)不(bu)同的(de)(de)(de)技術要(yao)(yao)點,對所需的(de)(de)(de)組件(jian)也提出了(le)不(bu)同的(de)(de)(de)特(te)殊要(yao)(yao)求。需要(yao)(yao)說明(ming)的(de)(de)(de)是電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)高壓(ya)系(xi)統(tong)并不(bu)是典型的(de)(de)(de)高壓(ya)系(xi)統(tong),相關術語(yu)如“高電(dian)(dian)壓(ya)”和“高電(dian)(dian)流(liu)”必須僅(jin)限定在(zai)汽(qi)(qi)車(che)(che)領域(yu)范(fan)圍內,和常(chang)規汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)低壓(ya)系(xi)統(tong)相對而(er)言。
在其他領域參照系統(tong)則采(cai)用完全不同的標準(zhun),如電(dian)力(li)領域高(gao)電(dian)壓定義(yi)起步(bu)就是(shi)幾千伏(fu)水平。
二對電動汽車高壓電纜(lan)的要求
創新的電(dian)動汽車設計對高(gao)壓(ya)電(dian)纜和系統組件(jian)提出了新的挑戰,這些要(yao)求不能完(wan)全采用現有的解決方案。具(ju)體要(yao)求分析如下(xia)。
1. 電壓
和(he)常規汽(qi)車電(dian)纜的(de)基本差異是(shi)結(jie)構需(xu)要按額(e)(e)定電(dian)壓600 V設(she)計,而如果(guo)在(zai)商用(yong)(yong)車和(he)公共(gong)汽(qi)車上使(shi)用(yong)(yong),額(e)(e)定電(dian)壓可高(gao)達1000 V。相比之下(xia),甚(shen)至(zhi)更高(gao)。目前由(you)內燃機驅動的(de)汽(qi)車使(shi)用(yong)(yong)的(de)電(dian)纜被設(she)計為額(e)(e)定電(dian)壓60 V。系統在(zai)產生的(de)功率(lv)(lv)(P = U×I)不變的(de)情況(kuang)下(xia),由(you)于使(shi)用(yong)(yong)較(jiao)低(di)的(de)電(dian)流,高(gao)電(dian)壓可以減(jian)少在(zai)傳輸(shu)系統的(de)功率(lv)(lv)損耗(PLOSS= I2×R)。
2. 電流
由于(yu)電(dian)纜連接(jie)電(dian)池,逆變(bian)器和(he)電(dian)動機(ji),高(gao)壓電(dian)纜需要傳(chuan)輸(shu)高(gao)電(dian)流(liu)。根據系統組件(jian)的(de)功率要求,電(dian)流(liu)可(ke)達到(dao)250A到(dao)450A。這(zhe)么(me)高(gao)的(de)電(dian)流(liu)在常規驅動的(de)車輛上是很難找到(dao)的(de)。
3. 溫度
高(gao)電(dian)流傳輸(shu)的(de)(de)(de)結(jie)果導致高(gao)功耗和組件的(de)(de)(de)加熱。因此高(gao)壓電(dian)纜(lan)設計為(wei)承(cheng)受較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)溫度(du)。目(mu)前(qian)可以看出(chu)(chu)對溫度(du)要(yao)求有進(jin)一步(bu)增加的(de)(de)(de)趨勢。相比之下,目(mu)前(qian)的(de)(de)(de)車(che)輛(liang)通常(chang)使用電(dian)纜(lan)的(de)(de)(de)額(e)定溫度(du)到(dao)105℃就(jiu)足夠了,只要(yao)是電(dian)纜(lan)不(bu)是用在發動(dong)機(ji)艙或(huo)其它(ta)耐較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)溫度(du)的(de)(de)(de)區域。電(dian)動(dong)汽車(che)高(gao)壓電(dian)纜(lan)通常(chang)要(yao)高(gao)于這個溫度(du),如(ru)125℃或(huo)150℃。電(dian)動(dong)汽車(che)內如(ru)果通過的(de)(de)(de)路(lu)由不(bu)利,主(zhu)機(ji)廠甚(shen)至會提出(chu)(chu)更高(gao)的(de)(de)(de)耐高(gao)溫要(yao)求。如(ru)排(pai)氣管附近,電(dian)機(ji)前(qian)面(mian)(mian),電(dian)池背面(mian)(mian)等。
4. 工作壽命
汽車行業通(tong)常在指定的(de)(de)溫度等級電纜設計使用(yong)壽(shou)命為3000 h。在公認的(de)(de)電纜標(biao)準(如ISO 6722、ISO 14572),此值通(tong)常用(yong)于長期(qi)老化(hua)試驗(yan)。在高壓應用(yong)領域(yu)的(de)(de)客戶的(de)(de)特殊要求可能超過(guo)3000 h,在規定的(de)(de)溫度累計運行時間甚(shen)至達到至12000 h。
5. 屏蔽效果
高(gao)壓電纜(lan)(lan)的(de)(de)本身并不(bu)(bu)需(xu)要屏蔽,因為(wei)不(bu)(bu)像同(tong)軸電纜(lan)(lan)那樣傳輸數據,但是(shi)需(xu)要防止或減少系統中的(de)(de)開(kai)關電源產生的(de)(de)高(gao)頻輻射通(tong)過電纜(lan)(lan)誘導到周(zhou)邊部件。和燃料驅(qu)動的(de)(de)車輛不(bu)(bu)同(tong),控制電動汽車的(de)(de)電機的(de)(de)三(san)相(xiang)交流電成為(wei)必須。攜帶能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)正(zheng)弦電壓相(xiang)當(dang)于不(bu)(bu)同(tong)頻率的(de)(de)方(fang)波脈(mo)沖信(xin)號。由于高(gao)頻率的(de)(de)脈(mo)沖具(ju)有陡峭的(de)(de)沿,所以會產生能(neng)量(liang)(liang)很(hen)強的(de)(de)諧(xie)波發射到周(zhou)邊區域。通(tong)過使(shi)用(yong)(yong)適(shi)當(dang)的(de)(de)屏蔽方(fang)法完全可以解決EMI問題。在某些情況下為(wei)滿(man)足屏蔽效果的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)要求需(xu)要采用(yong)(yong)不(bu)(bu)同(tong)屏蔽類型的(de)(de)組合。
6. 柔韌性
混合(he)動力(li)(li)汽車(che)的(de)(de)(de)(de)(de)開發在許多(duo)(duo)情況下面臨的(de)(de)(de)(de)(de)挑戰是,現(xian)(xian)有的(de)(de)(de)(de)(de)系列平臺原來只(zhi)(zhi)設(she)計裝載汽油(you)發動機和它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)組件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間納(na)入了更多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)電氣(qi)組件(jian)。即使不考慮(lv)布線,空(kong)間的(de)(de)(de)(de)(de)限制可以(yi)預(yu)計。此(ci)外(wai),電纜和連接器通(tong)過路由(you)(you)也(ye)需要空(kong)間。通(tong)常的(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)果(guo)是導致(zhi)緊(jin)張(zhang)的(de)(de)(de)(de)(de)彎(wan)曲(qu)半(ban)徑。由(you)(you)于常規(gui)電纜固有的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計,高(gao)彎(wan)曲(qu)力(li)(li)難以(yi)克服。為了解決(jue)這個(ge)問題,高(gao)壓電纜高(gao)柔韌性是至關重要的(de)(de)(de)(de)(de)。只(zhi)(zhi)有比(bi)較柔韌的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計,通(tong)過車(che)輛(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)路由(you)(you)才可以(yi)容易實現(xian)(xian)。
7. 耐彎曲
如果電動機位于靠(kao)近車輛(liang)的(de)運動部(bu)位,然后導(dao)致連(lian)接的(de)高壓電纜連(lian)續振動,它要求被設計成能承受高的(de)循環彎曲,以(yi)確保良好(hao)的(de)彎曲耐力。
8. 標識
因為高(gao)電壓(ya)帶來應(ying)用風險增加,各種標準均定(ding)(ding)義高(gao)壓(ya)電纜(lan)必須(xu)在視覺上與普通汽車(che)電纜(lan)區分,指定(ding)(ding)表面必須(xu)是鮮艷(yan)的橙色。同時也可以(yi)印刷(shua)警示內容和特(te)殊(shu)標記,如“小心(xin)!高(gao)壓(ya)600V”、高(gao)電壓(ya)的閃(shan)電標識(shi)等。