Skład i zastosowanie kabli połączeniowych EV HV

Wymagania dotyczące układu wiązek przewodów wysokiego napięcia pojazdów elektrycznych HV, łącznie ze stanowiskiem, mocowanie i rozmiar, dotyczyć struktury kabla, ale przede wszystkim układ, co może być pomocne w części aplikacyjnej. Szczegółowo opisano budowę kabla wysokiego napięcia, łącznie z dyrygentami, warstwy ekranujące, warstwy izolacyjne, itp., co powinno bezpośrednio odpowiedzieć na pytanie dotyczące składu. Część aplikacyjna wspomina o przenoszeniu mocy z akumulatora na silnik, falownik, itp., jak i transmisji sygnału, co również jest krytyczne.

Urządzenie łączące wysokiego napięcia, który wspomina o poziomie napięcia kabli wysokiego napięcia, typy ekranowane i nieekranowane, oraz różnica między procesorem jednordzeniowym i wielordzeniowym, które są wszystkimi szczegółami kompozycji. W aspekcie aplikacyjnym mowa jest o przenoszeniu mocy pomiędzy urządzeniami elektrycznymi, jak główny silnik napędowy, system klimatyzacji, itp., które należy połączyć z tymi treściami. Pokrótce opisano budowę wiązki przewodów wysokiego napięcia, łącznie ze złączami, terminale, przewody, itp., które mogą uzupełniać informacje o składnikach.

Komponenty wysokiego napięcia, w którym wspomniano, że kable wysokiego napięcia łączą zestawy akumulatorów, ładowarki i inne komponenty, podkreśla izolację i wytrzymuje napięcie, i tę część dotyczącą zastosowania należy zacytować. W wiązce przewodów pomiędzy portem szybkiego ładowania a skrzynką wysokiego napięcia zastosowano kable wysokiego napięcia, i tę część scenariusza zastosowania należy również wziąć pod uwagę.

Skład i zastosowanie kabli połączeniowych EV HV

Elementy kabli połączeniowych EV HV powinny zawierać materiał przewodzący (miedź lub aluminium), warstwa ekranująca przewodnik, warstwę izolacyjną, warstwa osłonowa izolacji, metalowa warstwa ekranująca, i osłona ochronna. Aspekty aplikacyjne obejmują przenoszenie mocy (akumulator do silnika, falownik, itp.), układ ładowania (szybkie ładowanie/powolne ładowanie), układ pomocniczy (klimatyzacja, Grzałka PTC), Projekt EMC, itp.

1. Skład przewodów połączeniowych wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych
Kable wysokiego napięcia są podstawowymi elementami przesyłu energii elektrycznej w pojazdach elektrycznych. Ich konstrukcja konstrukcyjna musi spełniać wymagania wysokich napięć, wysoki prąd i kompatybilność elektromagnetyczna. Obejmują one głównie następujące poziomy:

dyrygent
Miedź (doskonała przewodność) lub aluminium (lekki i niski koszt) jest używany jako materiał rdzenia, odpowiedzialny za transmisję prądu.
„Warstwa ekranująca przewodnik”.
Owiń przewodnik, aby uzyskać równomierny rozkład pola elektrycznego i zapobiec wyładowaniom częściowym.
„Warstwa izolacyjna”.
Materiały wysokiego napięcia (takich jak usieciowany polietylen) służą do zapewnienia ochrony izolacji elektrycznej, aby zapobiec wyciekom lub zwarciom.
„Izolacyjna warstwa ekranująca”.
Dalsza optymalizacja rozkładu pola elektrycznego i zmniejszenie uszkodzeń kabla spowodowanych naprężeniami elektrycznymi.
‌Metalowa warstwa ekranująca‌
Wykonane z plecionki miedzianej lub folii aluminiowej, tłumi zakłócenia elektromagnetyczne (Emi) i poprawia kompatybilność elektromagnetyczną (EMC)‌.
‌Pokrowiec ochronny‌
Zewnętrzna konstrukcja ochronna ma właściwości odporności na zużycie, Odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję, itp., i nadaje się do skomplikowanych warunków pracy.

„Specjalny typ konstrukcji”.:
„Kabel ekranowany”.: Zmniejsz zakłócenia elektromagnetyczne poprzez metalową warstwę ekranującą, nadaje się do scen o wysokich wymaganiach EMC.
„Kabel nieekranowany”.: Stosowany w środowiskach o niskim poziomie zakłóceń, niższy koszt.
„Kabel jednożyłowy/wielożyłowy”.: Kabel jednożyłowy nadaje się do transmisji dużych prądów (np. zasilanie silnika), a kabel wielożyłowy służy do wielosygnałowej transmisji kompozytowej.

2. Zastosowanie przewodów połączeniowych wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych
Kable wysokiego napięcia służą do przesyłania mocy i sterowania sygnałami w układzie wysokiego napięcia całego pojazdu. Główne scenariusze zastosowań obejmują:

„Przenoszenie mocy w systemie elektroenergetycznym”.
Podłącz akumulator zasilający do silnika napędowego, falownik, Przetwornica DC/DC i inne komponenty do przesyłania wysokiego napięcia DC lub AC o napięciu 200–1500 V.

Muszą zostać spełnione wymagania dotyczące dużej gęstości prądu (takie jak symetryczne ułożenie linii trójfazowej silnika).

„Układ ładowania”.
„Interfejs szybkiego ładowania”.: Podłącz port szybkiego ładowania do skrzynki rozdzielczej wysokiego napięcia (PDU) do obsługi ładowania prądem stałym o dużej mocy.

„Interfejs powolnego ładowania”.: Podłącz ładowarkę pokładową (OBC) z akumulatorem do przesyłania prądu przemiennego.

„Układ pomocniczy wysokiego napięcia”.
Zapewniają zasilanie sprężarek klimatyzacji, Grzejniki PTC, elektryczne układy kierownicze/hamulcowe, itp.

„Optymalizacja kompatybilności elektromagnetycznej”.
W kluczowych ścieżkach stosowane są kable ekranowane (takie jak przewody akumulatora do silnika) w celu zmniejszenia wpływu zakłóceń elektromagnetycznych na inny sprzęt elektroniczny.

3. Typowe wymagania techniczne
„Poziom napięcia”.: AC 600 V/DC 900 V lub AC 1000 V/DC 1500 V, dopasowanie zgodnie z wymaganiami komponentów, akumulator zasilający, silnik napędowy, itp.
„Stałe odstępy”.: ≤300mm, gdy pole przekroju poprzecznego jest większe niż 16 mm²; ≤200mm przy ≤16mm², unikaj zawieszania się i nadmiernego zginania, mocowanie i układ wiązki przewodów
„Odstępy bezpieczeństwa”.: Szczelina pomiędzy częściami stacjonarnymi wynosi ≥10 mm, unikanie obszarów deformacji kolizyjnych (takie jak belki antykolizyjne, drzwi samochodu)‌

Tradycyjne wiązki przewodów pojazdów nowej generacji składają się z przewodów i plastikowych korytek kablowych. Ponieważ plastikowe listwy nośne słabo odprowadzają ciepło, Wiązki przewodów wysokiego napięcia wymagają przewodów o większej średnicy, aby zmniejszyć wpływ ciepła. Ponadto, zmiana i opracowanie nowego projektu formy zabezpieczającej korytko drutu jest kosztowne, a cykl produkcyjny długi. Zapoznaliśmy się więc z rozwiązaniem wiązki przewodów ekranujących rurę, którego przedstawicielem jest wiązka przewodów wysokiego napięcia Sumitomo.
Wraz z szybkim rozwojem nowych pojazdów energetycznych w ostatnich latach. Jego podzespoły elektryczne wysokiego napięcia, takie jak silniki, falowniki i akumulatory wysokiego napięcia, są również stale rozwijane i udoskonalane. Łączące je wiązki przewodów wysokiego napięcia również są stale rozwijane i udoskonalane. Pojazd pilnie potrzebuje wiązek przewodów wysokiego napięcia, aby obniżyć koszty, waga i przestrzeń rozmieszczenia.

Postać 1 przedstawia harmonogram masowej produkcji wiązek przewodów wysokiego napięcia. W 1999, nasza firma rozpoczęła produkcję na dużą skalę wiązek przewodów wysokiego napięcia dla Hondy INSIGHT. Pierwszy kompleksowy rozwój części wiązek przewodów wysokiego napięcia, takie jak przewody, terminale i złącza, zaczął się w 2001 dla pojazdu hybrydowego Toyota ESTIMA. Jeśli chodzi o terminale, W oparciu o wymagania techniczne interfejsu połączeniowego opracowano dwa typy złączy śrubowych i złączy wtykowych. Ekranowanie elektromagnetyczne rozpoczęło się od indywidualnie ekranowanych kabli, następnie wprowadzono zintegrowane ekranowanie wiązki przewodów w oplocie dla Toyoty Prius 2003, i wprowadził pierwszą technologię ekranowania rur dla Hondy CIVICHYBRID w 2005. Zmieniono również maksymalne wymagania dotyczące temperatury wiązek przewodów wysokiego napięcia z pierwotnych 120°C na 150°C.

Postać 2 pokazuje zastosowanie wiązek przewodów wysokiego napięcia w modelach HEV. Po prawej, pokazano zespół wiązki przewodów, zabezpieczone za pomocą korytek drucianych. W lewym dolnym rogu znajduje się wiązka przewodów silnika. Zaciski są w całości przykręcone i ekranowane.

Aby zapobiec zakłócaniu wiązek przewodów wysokiego napięcia w wiązkach przewodów niskiego napięcia, radia, itp., ekranowanie elektromagnetyczne jest szczególnie ważne w przypadku wiązek przewodów wysokiego napięcia. Ponadto, większość wiązek przewodów wysokiego napięcia w pojazdach nowych źródeł energii jest poprowadzona na podwoziu, a właściwości ochrony mechanicznej są szczególnie ważne w przypadku wiązek przewodów wysokiego napięcia.
Lewa strona rysunku 3 przedstawia indywidualnie ekranowaną wiązkę przewodów wysokiego napięcia. Każdy przewód pokryty jest miedzianym oplotem ekranującym, z ogólnym schematem ekranowania po prawej stronie. Na zewnątrz kabla nie ma oddzielnego ekranu w oplocie, ale ogólne ekranowanie na zewnątrz wielu kabli wysokiego napięcia. . 2003 Toyota Prius zastosowała całkowicie ekranowaną wiązkę przewodów wysokiego napięcia, aby uprościć konstrukcję wiązki przewodów i zmniejszyć liczbę niezbędnych komponentów, zmniejszając w ten sposób koszt całego systemu wiązek przewodów wysokiego napięcia. Postać 4 pokazuje zastosowanie tulejek ochronnych i korytek z drutu formowanych wtryskowo na zewnątrz dwóch opcji konstrukcyjnych ochrony mechanicznej.

Wady powyższego schematu projektowania wiązek przewodów wysokiego napięcia są następujące:
1. Niska przewodność cieplna: ze względu na niską przewodność cieplną spowodowaną przez tuleje ochronne i koryta z drutu formowane wtryskowo, osiowa przewodność cieplna wiązki przewodów jest niska;
2. Wynika to z niskiego przenikania ciepła, zwiększa się rozmiar drutów, co powoduje wzrost masy i kosztu wiązki przewodów wysokiego napięcia;
3. Mechaniczna konstrukcja zabezpieczająca (korytko z drutu): Jeśli układ wiązki przewodów wysokiego napięcia ulegnie zmianie, należy również zmienić kształt i konstrukcję koryta drutu, co zwiększa koszty i wydłuża cykl rozwoju.
Aby wyeliminować te niedociągnięcia, Firma YAXUN opracowała rurową wiązkę przewodów wysokiego napięcia w ekranowaniu, która instaluje nieekranowane wiązki przewodów wysokiego napięcia w rurach ze stopu aluminium. Rura ze stali stopowej aluminium skutecznie łączy ekranowanie elektromagnetyczne i ochronę mechaniczną, jak pokazano na rysunku 5.

W porównaniu z wcześniej wymienionymi rozwiązaniami ekranowania indywidualnego i całkowitego za pomocą tulejek ochronnych i kanałów drutowych formowanych wtryskowo, ma następujące zalety:
1. Wysokie przenikanie ciepła przez materiały ze stopów aluminium może obniżyć parametry przewodów wiązki przewodów;
2. Zmniejsz masę całego systemu wiązki przewodów wysokiego napięcia;
3. Rozmieszczenie i montaż wiązek przewodów wysokiego napięcia jest łatwiejsze i bardziej elastyczne.
Rozwiązanie to zostało zastosowane w Hondzie INSIGHT (2009), CR-Z i Fit Hybrid (2010), i WOLNA hybryda (2011).
Poprzez eksperymenty, porównano możliwości odprowadzania ciepła wiązek przewodów wysokiego napięcia chronionych rurkami ze stopu aluminium i wiązek przewodów chronionych standardowymi rurami z tworzywa polipropylenowego. Eksperymenty wykazały, że rury ze stopów aluminium mają lepsze możliwości odprowadzania ciepła niż standardowe rury z tworzywa polipropylenowego.
Konfiguracja testu jest pokazana na rysunku 6. Obydwa elementy są umieszczone na systemie grzewczym, który generuje wysokie temperatury wynoszące około 350°C. Postać 7 pokazuje zmierzone pomiary temperatury powierzchni. Rury ze stopu aluminium mają dobrą przewodność cieplną, a ich wydajność osiowego przenoszenia ciepła jest znacznie lepsza niż w przypadku ochraniaczy z tworzyw sztucznych.

Ta doskonała wydajność rozpraszania ciepła może zmniejszyć specyfikacje przewodów kabli wysokiego napięcia i zmniejszyć poziom odporności temperaturowej kabli. Te dwa aspekty mogą skutecznie obniżyć koszty kabli wysokiego napięcia.
Ponadto, dzięki temu projektowi, kabel wysokiego napięcia zostaje zmieniony z kabla ekranowanego na kabel nieekranowany, eliminując potrzebę stosowania zewnętrznej osłony kabla i formowanego wtryskowo kanału ochronnego, a wagę można zmniejszyć o ok 18%. Ponieważ kable wysokiego napięcia zmieniają się z kabli ekranowanych na kable nieekranowane, konstrukcja złączy wysokiego napięcia staje się prostsza.

Ponieważ rury ze stali stopowej aluminium mają dobrą odkształcalność, Wiązki przewodów wysokiego napięcia wykorzystujące rury ze stali stopowej aluminium lepiej nadają się do montażu na etapie produkcji.

Wiązka przewodów wysokiego napięcia z rurą ze stali stopowej aluminium ma dobrą sztywność i nie zwisa, a odległość między jego stałymi punktami może być ustawiona dalej. Ze względu na dużą elastyczność, trudno jest zapewnić prześwit pod pojazdem w przypadku tradycyjnych wiązek przewodów wysokiego napięcia umieszczonych na podwoziu.

W przypadku zmiany projektu wiązek przewodów wysokiego napięcia wykorzystujących kanały kablowe formowane wtryskowo, formę należy ponownie otworzyć lub formę należy zmodyfikować. Stosowanie rur ze stali stopowej aluminium wymaga jedynie zginania, co znacznie skraca cykl rozwoju wiązek przewodów wysokiego napięcia.

Kolejną ważną cechą jest skuteczność ekranowania elektromagnetycznego. Postać 16 Metoda badania skuteczności ekranowania elektromagnetycznego.

Sądząc po wynikach testów, wiązka przewodów wysokiego napięcia z indywidualnie ekranowanym kablem 0,8 MHz ma lepszą skuteczność ekranowania. Wyższa niż 0,8 MHz, Wiązki przewodów wysokiego napięcia wykorzystujące rury ze stopu aluminium mają lepszą skuteczność ekranowania elektromagnetycznego.

Ponieważ pod podwoziem pojazdu zastosowano rury ze stali stopowej aluminium, Niezbędne jest badanie działania antykorozyjnego. Postać 18 wykaże, że rurociąg po próbie udarności żwirem i zespół przewodów po próbie w komorze solnej spełniają wymagania próby w komorze solnej.

streszczenie: Kable wysokiego napięcia do pojazdów elektrycznych zapewniają bezpieczne i wydajne przesyłanie mocy dzięki wielowarstwowej strukturze, a ich zastosowania obejmują moc, systemy ładowania i pomocnicze. Ich dobór wymaga kompleksowego uwzględnienia poziomów napięcia, wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej i ochrony mechanicznej, aby zapewnić niezawodność i bezpieczeństwo układu wysokiego napięcia pojazdu.