De samenstelling en toepassing van EV HV-verbindingskabels

De lay-outvereisten van EV HV-hoogspanningskabelbomen, inclusief positie, fixatie en maat, betrekking hebben op de structuur van de kabel, maar vooral de indeling, wat nuttig kan zijn voor het toepassingsgedeelte. De structuur van de hoogspanningskabel wordt gedetailleerd beschreven, inclusief geleiders, afschermende lagen, isolatie lagen, enz., die de compositievraag direct zou moeten beantwoorden. Het toepassingsgedeelte vermeldt de krachtoverbrenging van accu naar motor, omvormer, enz., evenals signaaloverdracht, wat ook van cruciaal belang is.

Hoogspanningsaansluitapparaat, waarin het spanningsniveau van hoogspanningskabels wordt vermeld, afgeschermde en niet-afgeschermde typen, en het verschil tussen single-core en multi-core, dit zijn allemaal compositiedetails. Bij het toepassingsaspect wordt de krachtoverbrenging tussen elektrische apparaten genoemd, zoals de hoofdaandrijfmotor, airconditioning systeem, enz., die met deze inhoud moet worden gecombineerd. De samenstelling van de hoogspanningskabelboom wordt kort beschreven, inclusief connectoren, terminals, draden, enz., die de informatie van de componenten kunnen aanvullen.

Hoogspanningscomponenten, waarin wordt vermeld dat hoogspanningskabels accupakketten verbinden, opladers en andere componenten, benadrukt isolatie en is bestand tegen spanning, en dit toepassingsgedeelte moet worden geciteerd. De kabelboom tussen de snellaadpoort en de hoogspanningsbox maakt gebruik van hoogspanningskabels, en dit deel van het toepassingsscenario moet ook in overweging worden genomen.

De samenstelling en toepassing van EV HV-verbindingskabels

De componenten van EV HV-verbindingskabels moeten geleidermateriaal bevatten (koper of aluminium), geleider afschermende laag, isolatie laag, isolatie afschermende laag, metalen afschermlaag, en beschermhoes. De toepassingsaspecten betreffen de krachtoverbrenging (accu naar motor, omvormer, enz.), laadsysteem (snel opladen/langzaam opladen), hulpsysteem (airconditioning, PTC-verwarmer), EMC-ontwerp, enz.

1. Samenstelling van hoogspanningsverbindingskabels voor elektrische voertuigen
Hoogspanningskabels vormen de kerncomponenten van de transmissie van elektrische energie in elektrische voertuigen. Hun structurele ontwerp moet voldoen aan de eisen van hoogspanning, hoge stroom en elektromagnetische compatibiliteit. Ze omvatten voornamelijk de volgende niveaus:

geleider
Koper (uitstekende geleidbaarheid) of aluminium (lichtgewicht en lage kosten) wordt gebruikt als kernmateriaal, verantwoordelijk voor de huidige transmissie‌.
‌Geleiderafschermingslaag‌
Wikkel de geleider in voor een uniforme verdeling van het elektrische veld en voorkom gedeeltelijke ontlading‌.
‌Isolatielaag‌
Hoogspanningsmaterialen (zoals verknoopt polyethyleen) worden gebruikt om elektrische isolatiebescherming te bieden om lekkage of kortsluiting‌ te voorkomen.
‌Isolatie-afschermlaag‌
Optimaliseert verder de verdeling van het elektrische veld en vermindert de schade door elektrische spanning aan de kabel‌.
‌Metalen afschermlaag‌
Gemaakt van kopervlechtwerk of aluminiumfolie, het onderdrukt elektromagnetische interferentie (Emi) en verbetert de elektromagnetische compatibiliteit (EMC)‌.
‌Beschermhoes‌
De buitenste beschermende structuur heeft de kenmerken van slijtvastheid, weerstand tegen hoge temperaturen, corrosiebestendigheid, enz., en is geschikt voor complexe werkomstandigheden‌.

‌Speciaal ontwerptype‌:
‌Afgeschermde kabel‌: Verminder elektromagnetische interferentie door de metalen afschermingslaag, geschikt voor scènes met hoge EMC-eisen‌.
‌Niet-afgeschermde kabel‌: Gebruikt in omgevingen met weinig interferentie, lagere kosten‌.
‌Eenaderige/meeraderige kabel‌: Eenaderige kabel is geschikt voor hoge stroomoverdracht (zoals de motorvoeding), en meeraderige kabel wordt gebruikt voor composiettransmissie met meerdere signalen.

2. Toepassing van hoogspanningsaansluitkabels voor elektrische voertuigen
Hoogspanningskabels worden gebruikt voor de krachtoverbrenging en signaalcontrole in het hoogspanningssysteem van het hele voertuig. De belangrijkste toepassingsscenario's omvatten:

‌Krachtoverbrenging van het energiesysteem‌
Verbind de voedingsaccu met de aandrijfmotor, omvormer, DC/DC-converter en andere componenten voor het overbrengen van 200-1500V hoogspannings-DC of AC.

Er moet aan hoge stroomdichtheidseisen worden voldaan (zoals symmetrische opstelling van de driefasige lijn van de motor).

‌Oplaadsysteem‌
‌Snellaadinterface‌: Verbind de snellaadpoort met de hoogspanningsstroomverdeelkast (PDU) ter ondersteuning van DC-laden met hoog vermogen.

‌Interface voor langzaam opladen‌: Sluit de ingebouwde lader aan (OBC) met het batterijpakket om wisselstroom over te brengen.

‌Hoogspanningshulpsysteem‌
Zorg voor stroom voor airconditioningcompressoren, PTC-verwarmers, elektrische stuur-/remsystemen, enz.

‌Elektromagnetische compatibiliteitsoptimalisatie‌
In sleutelpaden worden afgeschermde kabels gebruikt (zoals accu-naar-motorleidingen) om de impact van elektromagnetische interferentie op andere elektronische apparatuur te verminderen.

3. Typische technische vereisten
‌Spanningsniveau‌: AC 600V/DC 900V of AC 1000V/DC 1500V, matching volgens componentvereisten, kracht batterij, aandrijfmotor, enz.
‌Vaste afstand‌: ≤300 mm wanneer het dwarsdoorsnedeoppervlak groter is dan 16 mm²; ≤200 mm wanneer ≤16 mm², vermijd hangen of overmatig buigen, Bevestiging en lay-out van de kabelboom
‌Veiligheidsafstand‌: De opening met de stationaire delen is ≥10 mm, het vermijden van botsingsvervormingsgebieden (zoals antibotsingsbalken, auto deuren)‌

Traditionele kabelbomen voor nieuwe energievoertuigen zijn samengesteld uit draden en plastic draadgoten. Omdat kunststof trunking een slechte warmteafvoer heeft, Hoogspanningsdraadbundels vereisen draden van grotere dikte om de impact van hitte te verminderen. In aanvulling, het veranderen en ontwikkelen van een nieuw ontwerp voor draaddoorvoerbescherming is kostbaar en de productiecyclus is lang. Dus we zagen de kabelboomoplossing voor buisafscherming, waarvan de vertegenwoordiger de hoogspanningskabelboom van Sumitomo is.
Met de snelle ontwikkeling van nieuwe energievoertuigen in de afgelopen jaren. De hoogspannings-elektrische componenten, zoals motoren, omvormers en hoogspanningsbatterijen, worden bovendien voortdurend ontwikkeld en verbeterd. De hoogspanningskabelbomen die ze verbinden, worden ook voortdurend ontwikkeld en verbeterd. Het voertuig heeft dringend behoefte aan hoogspanningskabelbomen om de kosten te verlagen, gewicht en indelingsruimte.

Figuur 1 toont de tijdlijn voor massaproductie van hoogspanningskabelboomproducten. In 1999, ons bedrijf begon met de grootschalige productie van hoogspanningskabelboomproducten voor Honda INSIGHT. De eerste uitgebreide ontwikkeling van hoogspanningskabelboomonderdelen, zoals draden, terminals en connectoren, begon binnen 2001 voor het Toyota ESTIMA hybride voertuig. Wat terminals betreft, Er zijn twee soorten gegoten bout- en plug-type connectoren ontwikkeld op basis van de technische vereisten van de verbindingsinterface. Elektromagnetische afscherming begon met individueel afgeschermde kabels, introduceerde vervolgens een integrale afscherming van gevlochten kabelbomen voor de Toyota Prius in 2003, en introduceerde de eerste buisafschermingstechnologie voor de Honda CIVICHYBRID in 2005. De maximale temperatuurvereiste voor hoogspanningskabelbomen is ook veranderd van de oorspronkelijke 120°C naar 150°C.

Figuur 2 toont de toepassing van hoogspanningskabelboomproducten in HEV-modellen. Aan de rechterkant, de bedradingsbundel wordt getoond, beveiligd met draadgoten. In de linker benedenhoek bevindt zich de kabelboom van de motor. De klemmen zijn geschroefd en geheel afgeschermd.

Om te voorkomen dat hoogspanningskabelbomen interferentie veroorzaken met laagspanningskabelbomen, radio's, enz., elektromagnetische afscherming is vooral belangrijk voor hoogspanningskabelbomen. In aanvulling, De meeste hoogspanningskabelbomen van nieuwe energievoertuigen worden over het chassis geleid, en mechanische beschermingsprestaties zijn ook bijzonder belangrijk voor hoogspanningskabelbomen.
De linkerkant van figuur 3 toont de individueel afgeschermde hoogspanningskabelboom. Elke draad is bedekt met een koperen gevlochten afscherming, met het algemene afschermingsschema aan de rechterkant. Er is geen aparte gevlochten afscherming buiten de kabel, maar algemene afscherming aan de buitenkant van meerdere hoogspanningskabels. De 2003 Toyota Prius gebruikte een algemeen afgeschermd hoogspanningskabelboomontwerp om de kabelboomstructuur te vereenvoudigen en het aantal benodigde componenten te verminderen, waardoor de kosten van het totale hoogspanningskabelboomsysteem worden verlaagd. Figuur 4 toont het gebruik van beschermhoezen en spuitgegoten draadgoten aan de buitenkant van de twee ontwerpopties voor mechanische bescherming.

De nadelen van het bovengenoemde ontwerpschema voor de hoogspanningsbedrading zijn als volgt:
1. Lage thermische geleidbaarheid: vanwege de lage thermische geleidbaarheid veroorzaakt door beschermhoezen en spuitgegoten draadgoten, de axiale thermische geleidbaarheid van de kabelboom is laag;
2. Als gevolg van deze lage warmteoverdracht, de grootte van de draden neemt toe, resulterend in een toename van het gewicht en de kosten van het hoogspanningsharnas;
3. Mechanische beschermingsstructuur (draad trog): Als de lay-out van de hoogspanningskabelboom verandert, ook de vorm en structuur van de draadgoot moeten worden gewijzigd, wat de kosten verhoogt en de ontwikkelingscyclus verlengt.
Om deze tekortkomingen te elimineren, YAXUN heeft een buisvormige afgeschermde hoogspanningskabelboom ontwikkeld, die niet-afgeschermde hoogspanningskabelbomen in buizen van aluminiumlegering installeert. Stalen buis van aluminiumlegering combineert op effectieve wijze elektromagnetische afscherming en mechanische bescherming, zoals weergegeven in figuur 5.

Vergeleken met de eerder genoemde oplossingen van individuele afscherming en algehele afscherming met behulp van beschermhoezen en spuitgietdraadkanalen, het heeft de volgende voordelen:
1. De hoge warmteoverdracht van materialen van aluminiumlegeringen kan de geleiderspecificaties van de kabelboom verminderen;
2. Verminder het gewicht van het totale hoogspanningskabelboomsysteem;
3. De opstelling en installatie van hoogspanningskabelbomen is eenvoudiger en flexibeler.
Deze oplossing is gebruikt in Honda INSIGHT (2009), CR-Z en Fit Hybride (2010), en FREED-hybride (2011).
Door experimenten, de warmteafvoercapaciteiten van hoogspanningskabelbomen beschermd door buizen van aluminiumlegering en die beschermd door standaard polypropyleen plastic buizen werden vergeleken. Experimenten hebben aangetoond dat buizen van aluminiumlegeringen een beter warmteafvoervermogen hebben dan standaard buizen van polypropyleenkunststof.
De testopstelling wordt weergegeven in figuur 6. Beide componenten worden bovenop een verwarmingssysteem geplaatst dat hoge temperaturen genereert van ongeveer 350°C. Figuur 7 toont de gemeten oppervlaktetemperatuurmetingen. Buizen van aluminiumlegering hebben een goede thermische geleidbaarheid en hun axiale warmteoverdrachtsprestaties zijn veel beter dan die van plastic beschermers.

Deze uitstekende warmteafvoerprestaties kunnen de geleiderspecificaties van hoogspanningskabels verminderen en het temperatuurweerstandsniveau van de kabels verminderen. Deze twee aspecten kunnen de kosten van hoogspanningskabels effectief verlagen.
In aanvulling, dankzij dit ontwerp, de hoogspanningskabel wordt gewijzigd van een afgeschermde kabel naar een niet-afgeschermde kabel, waardoor de noodzaak van een buitenmantel van de kabel en een spuitgegoten beschermkanaal overbodig wordt, en het gewicht kan met ongeveer worden verminderd 18%. Omdat hoogspanningskabels worden gewijzigd van afgeschermde kabels naar niet-afgeschermde kabels, het ontwerp van hoogspanningsconnectoren wordt eenvoudiger.

Omdat stalen buizen van aluminiumlegering een goede vervormbaarheid hebben, Hoogspanningskabelbomen met buizen van aluminiumlegering zijn gemakkelijker te installeren tijdens de productie.

De hoogspanningskabelboom met stalen buis van aluminiumlegering heeft een goede stijfheid en zakt niet door, en de afstand tussen de vaste punten kan verder worden ingesteld. Vanwege de hoge flexibiliteit, Het is moeilijk om de bodemvrijheid te garanderen van traditionele hoogspanningskabelbomen wanneer ze op het chassis worden geplaatst.

Wanneer het ontwerp van hoogspanningskabelbomen met behulp van spuitgegoten draadkanalen wordt gewijzigd, de mal moet opnieuw worden geopend of de mal moet worden aangepast. Het gebruik van stalen buizen van aluminiumlegering vereist alleen buigen, wat de ontwikkelingscyclus van hoogspanningskabelbomen aanzienlijk verkort.

Een andere belangrijke prestatie zijn de elektromagnetische afschermingsprestaties. Figuur 16 Testmethode voor elektromagnetische afschermingsprestaties.

Afgaande op de testresultaten, de 0,8 MHz individueel afgeschermde hoogspanningskabelboom heeft betere afschermingsprestaties. Hoger dan 0,8 MHz, Hoogspanningskabelbomen die gebruik maken van buizen van aluminiumlegering hebben betere elektromagnetische afschermingsprestaties.

Omdat stalen buizen van aluminiumlegering worden gebruikt en onder het chassis van het voertuig zijn aangebracht, Het testen van anti-corrosieprestaties is essentieel. Figuur 18 waaruit blijkt dat de leiding na de grindstoottest en het kabelboomsamenstel na de zoutsproeitest voldoen aan de eisen van de zoutsproeitest.

samenvatting: Hoogspanningskabels voor elektrische voertuigen zorgen voor een veilige en efficiënte krachtoverdracht via een meerlaagse structuur, en hun toepassingen hebben betrekking op energie, laad- en hulpsystemen. Bij hun selectie moet uitgebreid rekening worden gehouden met de spanningsniveaus, elektromagnetische compatibiliteit en mechanische beschermingseisen om de betrouwbaarheid en veiligheid van het hoogspanningssysteem van het voertuig te garanderen.