EV HV -liitäntäkaapeleiden koostumus ja käyttö

EV HV:n suurjännitejohtosarjojen asetteluvaatimukset, asema mukaan lukien, kiinnitys ja koko, liittyy kaapelin rakenteeseen, mutta lähinnä ulkoasu, joista voi olla apua sovellusosassa. Korkeajännitekaapelin rakenne on kuvattu yksityiskohtaisesti, mukaan lukien johtimet, suojakerrokset, eristyskerrokset, jne., jonka pitäisi vastata suoraan kokoonpanokysymykseen. Sovellusosassa mainitaan voimansiirto akusta moottoriin, invertteri, jne., sekä signaalin siirtoon, mikä on myös kriittinen.

Korkeajänniteliitäntälaite, jossa mainitaan suurjännitekaapeleiden jännitetaso, suojatut ja suojaamattomat tyypit, ja ero yksiytimisen ja moniytimisen välillä, jotka ovat kaikki koostumuksen yksityiskohtia. Sovellusnäkökulmassa mainitaan sähkölaitteiden välinen voimansiirto, kuten pääkäyttömoottori, ilmastointijärjestelmä, jne., joka on yhdistettävä näihin sisältöihin. Suurjännitejohtosarjan koostumus kuvataan lyhyesti, liittimet mukaan lukien, terminaalit, johdot, jne., jotka voivat täydentää komponenttien tietoja.

Korkeajännitteiset komponentit, jossa mainitaan, että korkeajännitekaapelit yhdistävät akut, latureita ja muita komponentteja, korostaa eristystä ja jännitteen kestoa, ja tämä sovellusosa on mainittava. Pikalatausportin ja suurjänniterasian välinen johtosarja käyttää suurjännitekaapeleita, ja tämä osa sovellusskenaariota tulee myös harkita.

EV HV -liitäntäkaapeleiden koostumus ja käyttö

EV HV -liitäntäkaapeleiden komponenttien tulee sisältää johdinmateriaalia (kuparia tai alumiinia), johtimen suojakerros, eristyskerros, eristyssuojakerros, metallinen suojakerros, ja suojakuori. Sovellusnäkökohdat koskevat voimansiirtoa (akku moottoriin, invertteri, jne.), latausjärjestelmä (nopea lataus / hidas lataus), apujärjestelmä (ilmastointi, PTC lämmitin), EMC-suunnittelu, jne.

1. Sähköajoneuvojen korkeajännitteisten liitäntäkaapeleiden koostumus
Suurjännitekaapelit ovat sähköajoneuvojen sähköenergian siirron ydinkomponentteja. Niiden rakennesuunnittelun tulee täyttää suurjännitteen vaatimukset, suuri virta ja sähkömagneettinen yhteensopivuus. Ne sisältävät pääasiassa seuraavat tasot:

kapellimestari
Kupari (erinomainen johtavuus) tai alumiinia (kevyt ja edullinen) käytetään ydinmateriaalina, vastaa virransiirrosta.
Johtimen suojakerros
Kääri johdin tasaisen sähkökentän jakautumisen varmistamiseksi ja osittaisen purkauksen estämiseksi.
Eristyskerros
Korkeajännitteiset materiaalit (kuten silloitettu polyeteeni) käytetään antamaan sähköeristyssuoja vuotojen tai oikosulun estämiseksi‌.
Eristyssuojakerros
Optimoi edelleen sähkökentän jakautumista ja vähentää kaapelin sähköjännityksen vaurioita.
Metallinen suojakerros
Valmistettu kuparipunoksesta tai alumiinifoliosta, se vaimentaa sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) ja parantaa sähkömagneettista yhteensopivuutta (EMC)‌.
Suojakuori
Ulkoisella suojarakenteella on kulutuskestävyyden ominaisuudet, korkean lämpötilan kestävyys, korroosionkestävyys, jne., ja sopii monimutkaisiin työolosuhteisiin.

Erityinen suunnittelutyyppi:
Suojattu kaapeli: Vähennä sähkömagneettisia häiriöitä metallisuojakerroksen kautta, sopii kohtauksiin, joissa on korkeat EMC-vaatimukset‌.
Suojaamaton kaapeli: Käytetään vähähäiriöisissä ympäristöissä, pienemmät kustannukset.
‌Yksi-/monijohdinkaapeli‌: Yksijohtiminen kaapeli soveltuu suurvirran siirtoon (kuten moottorin virtalähde), ja moniytimistä kaapelia käytetään monisignaalin komposiittisiirtoon‌.

2. Korkeajännitteisten liitäntäkaapeleiden käyttö sähköajoneuvoihin
Suurjännitekaapeleita käytetään voimansiirtoon ja signaalin ohjaukseen koko ajoneuvon suurjännitejärjestelmässä. Tärkeimmät sovellusskenaariot sisältävät:

Voimansiirtojärjestelmän voimansiirto
Kytke virta-akku käyttömoottoriin, invertteri, DC/DC-muunnin ja muut komponentit 200-1500V korkeajännitteisen tasa- tai vaihtovirran siirtämiseen.

Korkean virrantiheyden vaatimukset on täytettävä (kuten moottorin kolmivaiheisen johdon symmetrinen järjestely).

Latausjärjestelmä
Nopea latausliitäntä: Yhdistä pikalatausportti korkeajännitteiseen virranjakokoteloon (PDU) tukemaan suuritehoista tasavirtalatausta.

Hidas latausliitäntä: Liitä sisäänrakennettu laturi (OBC) akun kanssa vaihtovirran siirtämiseksi.

‌Korkeajännite-apujärjestelmä‌
Tarjoa virtaa ilmastointikompressoreille, PTC lämmittimet, sähköiset ohjaus/jarrujärjestelmät, jne.

‌Sähkömagneettisen yhteensopivuuden optimointi‌
Avainreiteissä käytetään suojattuja kaapeleita (kuten akusta moottorilinjoihin) vähentää sähkömagneettisten häiriöiden vaikutusta muihin elektronisiin laitteisiin.

3. Tyypilliset tekniset vaatimukset
Jännitteen taso: AC 600V/DC 900V tai AC 1000V/DC 1500V, sovitus komponenttivaatimusten mukaan, tehoakku, käyttömoottori, jne.
Kiinteät välit: ≤300mm, kun poikkipinta-ala on suurempi kuin 16 mm²; ≤200mm, kun ≤16 mm², vältä roikkumista tai liiallista taipumista, johtosarjan kiinnitys ja asettelu
Turvavälit: Rako kiinteisiin osiin on ≥10 mm, välttää törmäysmuodonmuutosalueita (kuten törmäyksenestopalkit, auton ovet)‌

Perinteiset uusien energiaajoneuvojen johtosarjat koostuvat langoista ja muovisista johtokaukaloista. Koska muoviputkien lämmönpoisto on huono, korkeajännitteiset johdinniput vaativat suurempia johtoja lämmön vaikutuksen vähentämiseksi. Lisäksi, uuden lankakourusuojamuottirakenteen muuttaminen ja kehittäminen on kallista ja tuotantosykli on pitkä. Joten näimme putken suojavaijerisarjaratkaisun, jonka edustaja on Sumitomo suurjännitejohtosarja.
Uusien energiaajoneuvojen nopean kehityksen myötä viime vuosina. Sen korkeajännitteiset sähkökomponentit, kuten moottoreita, invertterit ja suurjänniteakut, niitä myös kehitetään ja parannetaan jatkuvasti. Myös niitä yhdistäviä suurjännitejohtosarjoja kehitetään ja parannetaan jatkuvasti. Ajoneuvo tarvitsee kipeästi korkeajännitteisiä johtosarjoja kustannusten alentamiseksi, paino ja asettelutila.

Kuva 1 näyttää korkeajännitteisten johdinsarjatuotteiden massatuotannon aikajanan. Sisä- 1999, yrityksemme aloitti suurjännitejohtosarjatuotteiden laajamittaisen tuotannon Honda INSIGHTille. Ensimmäinen kattava korkeajännitteisten johtosarjaosien kehitystyö, kuten johdot, terminaalit ja liittimet, alkoi vuonna 2001 Toyota ESTIMA -hybridiautoon. Terminaalien suhteen, liitäntärajapinnan teknisten vaatimusten perusteella on kehitetty kahden tyyppisiä pulttimuotoisia muotokappaleita ja pistokeliittimiä. Sähkömagneettinen suojaus aloitettiin yksittäin suojatuista kaapeleista, sitten esitteli kiinteän punotun johdinsarjan suojauksen Toyota Priukseen 2003, ja esitteli ensimmäisen putkisuojaustekniikan Honda CIVICHYBRIDiin vuonna 2005. Myös korkeajännitteisten johtosarjojen enimmäislämpötilavaatimus on muuttunut alkuperäisestä 120 °C:sta 150 °C:seen.

Kuva 2 näyttää korkeajännitteisten johtosarjatuotteiden sovelluksen HEV-malleissa. Oikealla, johtosarja on esitetty, kiinnitetään lankakouruilla. Vasemmassa alakulmassa on moottorin johtosarja. Liittimet on pultattu ja yleisesti suojattu.

Estääkseen korkeajännitteisiä johtosarjoja aiheuttamasta häiriöitä pienjännitteisille johtosarjoille, radiot, jne., sähkömagneettinen suojaus on erityisen tärkeä suurjännitejohtosarjoissa. Lisäksi, suurin osa uusien energia-ajoneuvojen korkeajännitteisistä johtosarjoista on reititetty alustalle, ja mekaanisen suojauksen suorituskyky on myös erityisen tärkeä suurjännitejohtosarjoissa.
Kuvan vasen puoli 3 näyttää yksilöllisesti suojatun suurjännitejohtosarjan. Jokainen lanka on peitetty kuparipunotulla suojuksella, yleisen suojauskaavion kanssa oikealla. Kaapelin ulkopuolella ei ole erillistä punossuojaa, mutta yleinen suojaus useiden korkeajännitekaapeleiden ulkopuolella. Se 2003 Toyota Prius käytti yleisesti suojattua suurjännitejohtosarjaa yksinkertaistaakseen johdinsarjan rakennetta ja vähentääkseen tarvittavien komponenttien määrää., alentaen siten koko suurjännitejohtosarjajärjestelmän kustannuksia. Kuva 4 näyttää suojaholkkien ja ruiskuvalettujen lankakaukaloiden käytön kahden mekaanisen suojan suunnitteluvaihtoehdon ulkopuolella.

Yllä olevan korkeajännitteisen johtosarjan suunnittelujärjestelmän haitat ovat seuraavat:
1. Alhainen lämmönjohtavuus: suojaholkkien ja ruiskuvalettujen lankakaukaloiden aiheuttaman alhaisen lämmönjohtavuuden vuoksi, johdinsarjan aksiaalinen lämmönjohtavuus on alhainen;
2. Tämän alhaisen lämmönsiirron seurauksena, johtojen koko kasvaa, mikä lisää suurjännitevaljaiden painoa ja kustannuksia;
3. Mekaaninen suojarakenne (lanka kouru): Jos suurjännitejohtosarjan asettelu muuttuu, myös lankakourun muotoa ja rakennetta on muutettava, mikä nostaa kustannuksia ja pidentää kehityssykliä.
Näiden puutteiden poistamiseksi, YAXUN kehitti putkimaisen suojatun suurjännitejohtosarjan, joka asentaa suojaamattomia suurjännitejohtosarjoja alumiiniseosputkiin. Alumiiniseosteräsputki yhdistää tehokkaasti sähkömagneettisen suojauksen ja mekaanisen suojan, kuten kuvassa näkyy 5.

Verrattuna aiemmin mainittuihin yksittäissuojauksen ja kokonaissuojauksen ratkaisuihin käyttämällä suojaholkkeja ja ruiskupuristettuja lankakanavia, sillä on seuraavat edut:
1. Alumiiniseosmateriaalien korkea lämmönsiirto voi heikentää johdinsarjan johtimia;
2. Vähennä koko suurjännitejohtosarjan painoa;
3. Suurjännitejohtosarjojen järjestely ja asennus on helpompaa ja joustavampaa.
Tätä ratkaisua on käytetty Honda INSIGHTissa (2009), CR-Z ja Fit Hybrid (2010), ja FRED Hybrid (2011).
Kokeiden kautta, alumiiniseosputkilla suojattujen suurjännitejohtosarjojen lämmönpoistokykyä ja tavanomaisilla polypropeenimuoviputkilla suojattujen johtosarjojen lämmönpoistokykyä verrattiin. Kokeet ovat osoittaneet, että alumiiniseosputkilla on parempi lämmönpoistokyky kuin tavallisilla polypropeenimuoviputkilla.
Testikokoonpano on esitetty kuvassa 6. Molemmat komponentit on sijoitettu lämmitysjärjestelmän päälle, joka tuottaa korkeita, noin 350°C lämpötiloja. Kuva 7 näyttää mitatut pintalämpötilan mittaukset. Alumiiniseosputkilla on hyvä lämmönjohtavuus ja niiden aksiaalinen lämmönsiirtokyky on paljon parempi kuin muovisuojat.

Tämä erinomainen lämmönpoistokyky voi heikentää suurjännitekaapeleiden johtimia ja alentaa kaapeleiden lämpötilankestävyyttä. Nämä kaksi näkökohtaa voivat tehokkaasti vähentää suurjännitekaapeleiden kustannuksia.
Lisäksi, tämän suunnittelun ansiosta, suurjännitekaapeli vaihdetaan suojatusta kaapelista suojaamattomaksi, eliminoi kaapelin ulkovaipan ja ruiskuvaletun suojakanavan tarpeen, ja painoa voi pudottaa n 18%. Koska suurjännitekaapelit vaihdetaan suojatuista kaapeleista suojaamattomiin, suurjänniteliittimien suunnittelu yksinkertaistuu.

Koska alumiiniseosteräsputkilla on hyvä muovattavuus, korkeajännitteiset johdinsarjat, joissa käytetään alumiiniseosteräsputkia, sopivat paremmin asennukseen valmistuksen aikana.

Alumiiniseosteräsputkea käyttävä korkeajännitejohtosarja on hyvä jäykkyys, eikä se painu, ja sen kiinteiden pisteiden välistä etäisyyttä voidaan asettaa pidemmälle. Suuren joustavuuden ansiosta, perinteisten suurjännitejohtosarjojen maavaraa on vaikea varmistaa, kun ne asetetaan alustalle.

Kun ruiskupuristettuja lankakanavia käyttävien suurjännitejohtosarjojen rakennetta muutetaan, muotti on avattava uudelleen tai muottia on muutettava. Alumiiniseosteräsputkien käyttö vaatii vain taivutusta, mikä lyhentää suuresti suurjännitejohtosarjojen kehityssykliä.

Toinen tärkein ominaisuus on sähkömagneettinen suojaus. Kuva 16 Sähkömagneettisen suojauksen suorituskyvyn testausmenetelmä.

Testituloksista päätellen, 0,8 MHz:n erikseen suojatulla kaapelin suurjännitejohtosarjalla on parempi suojauskyky. Yli 0,8 MHz, korkeajännitteisillä johtosarjoilla, joissa käytetään alumiiniseosputkia, on parempi sähkömagneettinen suojaus.

Koska alumiiniseosteräsputkia käytetään ja ne on järjestetty ajoneuvon alustan alle, korroosionestotestaus on välttämätöntä. Kuva 18 osoittaa, että putkisto soraiskutestin jälkeen ja johtosarjakokoonpano suolasumutestin jälkeen täyttävät suolasumutestin vaatimukset.

yhteenveto: Sähköajoneuvojen suurjännitekaapelit mahdollistavat turvallisen ja tehokkaan voimansiirron monikerroksisen rakenteen kautta, ja niiden sovellukset kattavat tehon, lataus- ja apujärjestelmät. Niiden valinnassa on otettava kattavasti huomioon jännitetasot, sähkömagneettista yhteensopivuutta ja mekaanista suojausta koskevat vaatimukset ajoneuvon suurjännitejärjestelmän luotettavuuden ja turvallisuuden varmistamiseksi‌.