La composition et l'application des câbles de connexion EV HV

Les exigences de disposition des faisceaux de câbles de haute tension EV HV, y compris la position, Fixation et taille, Impliquez la structure du câble, Mais principalement la disposition, ce qui peut être utile pour la partie de l'application. La structure du câble haute tension est décrite en détail, y compris les chefs d'orchestre, couches de blindage, couches d'isolation, etc., qui devrait répondre directement à la question de la composition. La pièce d'application mentionne la transmission d'alimentation de la batterie au moteur, onduleur, etc., ainsi que la transmission du signal, qui est également critique.

Périphérique de connexion haute tension, qui mentionne le niveau de tension des câbles à haute tension, Types bordés et non blindés, et la différence entre le noyau unique et le multi-noyau, qui sont tous des détails de composition. L'aspect de l'application mentionne la transmission de puissance entre les dispositifs électriques, comme le moteur d'entraînement principal, système de climatisation, etc., qui doit être combiné avec ces contenus. La composition du faisceau de câbles à haute tension est brièvement décrite, y compris les connecteurs, terminaux, fils, etc., qui peut compléter les informations des composants.

Composants haute tension, qui mentionne que les câbles haute tension connectent les packs de batterie, Chargeurs et autres composants, met l'accent sur l'isolation et la tension résiste, Et cette partie de demande doit être citée. Le faisceau de câbles entre le port de chargement rapide et la boîte haute tension utilise des câbles à haute tension, et cette partie du scénario d'application doit également être considérée.

La composition et l'application des câbles de connexion EV HV

Les composants des câbles de connexion EV HV devraient inclure du matériau conducteur (cuivre ou aluminium), Couche de blindage conducteur, couche d'isolation, couche de blindage d'isolation, couche de blindage en métal, et couverture de protection. Les aspects de l'application impliquent une transmission de puissance (batterie à moteur, onduleur, etc.), système de charge (Charge rapide / charge lente), système auxiliaire (climatisation, Chauffage PTC), Design EMC, etc..

1. Composition de câbles de connexion à haute tension pour véhicules électriques
Les câbles haute tension sont les composants centraux de la transmission d'énergie électrique dans les véhicules électriques. Leur conception structurelle doit répondre aux exigences de haute tension, Courant élevé et compatibilité électromagnétique. Ils incluent principalement les niveaux suivants:

conducteur
Cuivre (excellente conductivité) ou en aluminium (léger et faible coût) est utilisé comme matériau de base, Responsable de la transmission actuelle‌.
Couche de blindage du conducteur‌
Enveloppez le conducteur pour une distribution de champ électrique uniforme et empêchez la décharge partielle‌.
‌ Couche d'inscription‌
Matériaux à haute tension (comme le polyéthylène réticulé) sont utilisés pour fournir une protection contre l'isolation électrique pour éviter les fuites ou les court-circuits‌.
‌ Couche de blindage d'insulation‌
Optimise davantage la distribution du champ électrique et réduit les dommages de la contrainte électrique au câble‌.
‌Le couche de blindage métallique‌
Fabriqué en tresse en cuivre ou en aluminium, Il supprime les interférences électromagnétiques (EMI) et améliore la compatibilité électromagnétique (EMC)‌.
‌ couverture protectrice‌
La structure protectrice extérieure a les caractéristiques de la résistance à l'usure, résistance à haute température, résistance à la corrosion, etc., et convient aux conditions de travail complexes‌.

‌ type de conception spécial‌:
Câble blindé‌: Réduire l'interférence électromagnétique à travers la couche de blindage métallique, Convient pour des scènes avec des exigences EMC élevées‌.
Câble inhalé‌: Utilisé dans des environnements à faible interférence, Coût moindre‌.
Cable ‌Single-Core / Multi-Core‌: Le câble monocore convient à une transmission de courant élevé (comme l'alimentation du moteur), et le câble multicore est utilisé pour la transmission composite multi-signaux‌.

2. Application de câbles de connexion à haute tension pour les véhicules électriques
Des câbles haute tension sont utilisés pour la transmission de puissance et le contrôle du signal dans le système haute tension de l'ensemble du véhicule. Les scénarios d'application principaux incluent:

‌Power System Power Transmission‌
Connectez la batterie d'alimentation avec le moteur d'entraînement, onduleur, Convertisseur DC / DC et autres composants pour transmettre des dc ou AC à haute tension 200-1500V.

Les exigences à forte densité de courant doivent être respectées (comme la disposition symétrique de la ligne triphasée du moteur).

Système de chargement‌
‌ Interface de charge rapide‌: Connectez le port de charge rapide avec la boîte de distribution de puissance haute tension (PDU) Pour prendre en charge la charge DC de haute puissance.

‌SLOW CHARGING INTERFACE‌: Connectez le chargeur embarqué (Obc) avec la batterie pour transmettre AC.

Système auxiliaire high-tension‌
Fournir de l'énergie aux compresseurs de climatisation, Radiateurs PTC, Systèmes de direction électrique / freinage, etc..

‌ optimisation d'électromagnétique à compatibilité‌
Les câbles blindés sont utilisés dans les chemins clés (comme la batterie sur les lignes du moteur) Pour réduire l'impact de l'interférence électromagnétique sur d'autres équipements électroniques.

3. Exigences techniques typiques
Niveau de volant‌: AC 600V / DC 900V ou AC 1000V / DC 1500V, correspondance en fonction des exigences des composants, batterie d'alimentation, moteur d'entraînement, etc..
‌ espacement fixe‌: ≤300 mm lorsque la zone transversale est supérieure à 16 mm²; ≤ 200 mm lorsque ≤16 mm², Évitez la suspension ou la flexion excessive, Fixation et mise en page du faisceau de câbles
‌ espacement de sécurité‌: L'espace avec les pièces stationnaires est ≥ 10 mm, Éviter les zones de déformation de collision (comme les faisceaux anti-collision, portes de voiture)‌

Les faisceaux de câbles de véhicules d'énergie traditionnels sont composés de fils et de filres en plastique. Parce que le bobinage en plastique a une mauvaise dissipation de la chaleur, Les paquets de fils à haute tension nécessitent des fils de calibre plus gros pour réduire l'impact de la chaleur. En outre, La modification et le développement d'une nouvelle conception de moisissure de protection contre le fil du fil coûtent coûteux et le cycle de production est long. Nous avons donc vu la solution de harnais de fil de blindage de tube, dont le représentant est le harnais de fil à haute tension Sumitomo.
Avec le développement rapide de nouveaux véhicules énergétiques ces dernières années. Ses composants électriques à haute tension, comme les moteurs, onduleurs et batteries à haute tension, sont également constamment développés et améliorés. Les faisceaux de câbles à haute tension qui les connectent sont également en constante évolution et améliorent également. Le véhicule a un besoin urgent de faisceaux de câbles à haute tension pour réduire les coûts, Poids et espace de mise en page.

Chiffre 1 montre la chronologie de la production de masse de produits de harnais de fil à haute tension. Dans 1999, Notre entreprise a commencé la production à grande échelle de produits de faisceau de câblage haute tension pour Honda Insight. Le premier développement complet de pièces de faisceau de câbles à haute tension, comme les fils, terminaux et connecteurs, a commencé 2001 Pour le véhicule hybride Toyota Estima. En termes de terminaux, Deux types de connecteurs moulés et de type plug-de type boulon ont été développés en fonction des exigences techniques de l'interface de connexion. Le blindage électromagnétique a commencé avec des câbles blindés individuellement, puis introduit le blindage intégral du harnais de fil tressé pour la Toyota Prius en 2003, et a présenté la première technologie de blindage de tube pour la Honda Civichybrid en 2005. Le besoin de température maximale pour les harnais de fil à haute tension est également passé de 120 ° C d'origine à 150 ° C.

Chiffre 2 montre l'application de produits de faisceau de câblage haute tension dans les modèles HEV. Sur la droite, L'ensemble de faisceau de câblage est affiché, sécurisé à l'aide de creux métalliques. Dans le coin inférieur gauche se trouve le faisceau de câblage du moteur. Les terminaux sont boulonnés et protégés dans l'ensemble.

Afin d'empêcher les faisceaux de câbles à haute tension de provoquer des interférences aux faisceaux de câbles à basse tension, radios, etc., Le blindage électromagnétique est particulièrement important pour les faisceaux de câbles à haute tension. En outre, La plupart des faisceaux de câbles à haute tension de nouveaux véhicules énergétiques sont acheminés sur le châssis, et les performances de protection mécanique sont également particulièrement importantes pour les faisceaux de câbles à haute tension.
Le côté gauche de la figure 3 montre le harnais de fil haute tension à blindage individuellement. Chaque fil est recouvert d'un bouclier tressé en cuivre, avec le schéma de blindage global à droite. Il n'y a pas de bouclier tressé séparé à l'extérieur du câble, Mais le blindage global à l'extérieur de plusieurs câbles à haute tension. Le 2003 Toyota Prius a utilisé une conception globale de faisceau de fil à haute tension blindé pour simplifier la structure du faisceau de fil et réduire le nombre de composants nécessaires, réduisant ainsi le coût du système de faisceau de fil à haute tension global. Chiffre 4 montre l'utilisation de manches de protection et d'injection de fil à fil moulé à l'extérieur des deux options de conception pour la protection mécanique.

Les inconvénients du schéma de conception du faisceau de câblage à haute tension ci-dessus sont les suivants:
1. Faible conductivité thermique: En raison de la faible conductivité thermique causée par des manchons de protection et des creux de fil moulé par injection, La conductivité thermique axiale du faisceau de fil est faible;
2. À la suite de ce transfert de chaleur faible, La taille des fils augmente, entraînant une augmentation du poids et du coût du harnais haute tension;
3. Structure de protection mécanique (bordereau): Si la disposition du faisceau de fil à haute tension change, La forme et la structure de la creux du fil doivent également être modifiées, ce qui augmente le coût et allonge le cycle de développement.
Afin d'éliminer ces lacunes, Yaxun a développé un faisceau de fil à haute tension tubulaire, qui installe des harnais de fil haute tension non blindés dans des tubes en alliage en aluminium. Le tuyau en acier en alliage en aluminium combine efficacement le blindage électromagnétique et la protection mécanique, Comme le montre la figure 5.

Comparé aux solutions mentionnées précédemment de blindage individuel et de blindage global à l'aide de manches protectrices et de conduits métalliques moulés par injection, il présente les avantages suivants:
1. Le transfert de chaleur élevé des matériaux en alliage en aluminium peut réduire les spécifications du conducteur du faisceau de fil;
2. Réduire le poids du système global de faisceau de câbles à haute tension;
3. La disposition et l'installation de faisceaux de fils à haute tension sont plus faciles et plus flexibles.
Cette solution a été utilisée dans Honda Insight (2009), CR-Z et Fit Hybrid (2010), et hybride libéré (2011).
À travers des expériences, Les capacités de dissipation thermique des harnais de fil à haute tension protégées par des tubes en alliage en aluminium et ceux protégés par des tubes en plastique en polypropylène standard ont été comparés. Des expériences ont montré que les tuyaux en alliage en aluminium ont de meilleures capacités de dissipation de chaleur que les tuyaux en plastique en polypropylène standard.
La configuration du test est illustrée à la figure 6. Les deux composants sont placés sur un système de chauffage qui génère des températures élevées d'environ 350 ° C. Chiffre 7 montre les mesures de température de surface mesurées. Les tubes en alliage en aluminium ont une bonne conductivité thermique et leurs performances de transfert de chaleur axiales sont bien meilleures que les protecteurs en plastique.

Cette excellente performance de dissipation thermique peut réduire les spécifications du conducteur des câbles à haute tension et réduire le niveau de résistance à la température des câbles. Ces deux aspects peuvent réduire efficacement le coût des câbles à haute tension.
En outre, En raison de cette conception, Le câble haute tension est passé d'un câble blindé à un câble non blindé, Élimination du besoin de la gaine extérieure du câble et de l'injection moulée de protection moulée, et le poids peut être réduit d'environ 18%. Car les câbles à haute tension sont passés de câbles blindés aux câbles non blindés, La conception de connecteurs à haute tension devient plus simple.

Étant donné que les tuyaux en acier en alliage en aluminium ont une bonne formabilité, Les faisceaux de fils à haute tension utilisant des tuyaux en acier en alliage en aluminium sont plus propices à l'installation pendant la fabrication.

Le faisceau de fil à haute tension utilisant un tuyau d'acier en alliage en aluminium a une bonne rigidité et ne s'affaisse pas, et la distance entre ses points fixes peut être réglé plus loin. En raison de sa forte flexibilité, Il est difficile d'assurer la clairance du sol des harnais de fil à haute tension traditionnels lorsqu'il est placé sur le châssis.

Lorsque la conception des faisceaux de fils à haute tension à l'aide de conduits de fil moulé par injection est modifié, le moule doit être rouvert ou le moule doit être modifié. L'utilisation de tuyaux en acier en alliage en aluminium ne nécessite que la flexion, qui raccourcit considérablement le cycle de développement des harnais de fil à haute tension.

Une autre performance la plus importante est la performance de blindage électromagnétique. Chiffre 16 Méthode de test pour les performances de blindage électromagnétique.

À en juger par les résultats des tests, Le harnais de fil haute tension à 0,8 MHz à blindage individuellement a de meilleures performances de blindage. Supérieur à 0,8 MHz, Les faisceaux de fil haute tension utilisant des tuyaux en alliage en aluminium ont de meilleures performances de blindage électromagnétique.

Parce que les tuyaux en acier en alliage en aluminium sont utilisés et disposés sous le châssis du véhicule, Les tests de performances anti-corrosion sont essentiels. Chiffre 18 montre que le pipeline après le test d'impact sur le gravier et l'ensemble du faisceau de câbles après le test de pulvérisation saline répondent aux exigences du test de pulvérisation saline.

résumé: Les câbles à haute tension des véhicules électriques atteignent une transmission d'alimentation sûre et efficace via une structure multicouche, Et leurs applications couvrent la puissance, Systèmes de charge et auxiliaires. Leur sélection doit considérer de manière globale les niveaux de tension, Exigences de compatibilité électromagnétique et de protection mécanique pour assurer la fiabilité et la sécurité du système haute tension du véhicule‌.