Састав и примена ЕВ ХВ прикључних каблова

Захтеви за распоред високонапонских каблова ЕВ ХВ, укључујући положај, фиксација и величина, укључују структуру кабла, али углавном распоред, што може бити од помоћи за апликативни део. Детаљно је описана структура високонапонског кабла, укључујући проводнике, заштитни слојеви, изолационих слојева, итд., који треба директно да одговори на питање о композицији. Део апликације помиње пренос снаге са батерије на мотор, инвертер, итд., као и пренос сигнала, што је такође критично.

Високонапонски прикључни уређај, у коме се помиње напонски ниво високонапонских каблова, оклопљени и неоклопљени типови, и разлика између једног и више језгара, што су сви детаљи композиције. Аспект апликације помиње пренос снаге између електричних уређаја, као што је главни погонски мотор, систем климатизације, итд., које је потребно комбиновати са овим садржајима. Укратко је описан састав високонапонског снопа ожичења, укључујући конекторе, терминали, жице, итд., који могу допунити информације о компонентама.

Компоненте високог напона, у коме се помиње да високонапонски каблови повезују батерије, пуњаче и друге компоненте, наглашава изолацију и издржи напон, а овај апликативни део треба цитирати. Кабелски свежањ између порта за брзо пуњење и високонапонске кутије користи високонапонске каблове, а треба узети у обзир и овај део сценарија примене.

Састав и примена ЕВ ХВ прикључних каблова

Компоненте ЕВ ХВ прикључних каблова треба да садрже материјал проводника (бакар или алуминијум), заштитни слој проводника, изолациони слој, изолациони заштитни слој, метални заштитни слој, и заштитни поклопац. Аспекти примене укључују пренос енергије (батерија на мотор, инвертер, итд.), систем пуњења (брзо пуњење / споро пуњење), помоћни систем (клима уређај, ПТЦ грејач), ЕМЦ дизајн, итд.

1. Састав високонапонских прикључних каблова за електрична возила
Високонапонски каблови су основне компоненте преноса електричне енергије у електричним возилима. Њихова конструкција мора задовољити захтеве високог напона, висока струјна и електромагнетна компатибилност. Они углавном укључују следеће нивое:

‌Диригент‌
Бакар (одлична проводљивост) или алуминијум (лагана и ниска цена) се користи као основни материјал, одговоран за пренос струје.
‌Заштитни слој проводника‌
Замотајте проводник за равномерну дистрибуцију електричног поља и спречите делимично пражњење‌.
‌Изолациони слој‌
Високонапонски материјали (као што је умрежени полиетилен) се користе за обезбеђивање заштите електричне изолације како би се спречило цурење или кратки спој‌.
‌Изолациони заштитни слој‌
Даље оптимизује дистрибуцију електричног поља и смањује штету од електричног напрезања кабла‌.
‌Метални заштитни слој‌
Од бакарне плетенице или алуминијумске фолије, потискује електромагнетне сметње (ЕМИ) и побољшава електромагнетну компатибилност (ЕМЦ)‌.
‌Заштитни поклопац‌
Спољна заштитна структура има карактеристике отпорности на хабање, отпорност на високе температуре, отпорност на корозију, итд., и погодан је за сложене радне услове‌.

‌Посебан тип дизајна‌:
‌Заштићени кабл‌: Смањите електромагнетне сметње кроз метални заштитни слој, погодан за сцене са високим ЕМЦ захтевима‌.
‌Неоклопљени кабл‌: Користи се у окружењима са мало сметњи, нижа цена.
‌Једножилни/вишежилни кабл‌: Једножилни кабл је погодан за пренос велике струје (као што је напајање мотора), а вишежилни кабл се користи за композитни пренос више сигнала‌.

2. Примена високонапонских спојних каблова за електрична возила
Високонапонски каблови се користе за пренос снаге и контролу сигнала у високонапонском систему целог возила. Главни сценарији апликације укључују:

‌Пренос снаге система за напајање‌
Повежите напојну батерију са погонским мотором, инвертер, ДЦ/ДЦ претварач и друге компоненте за пренос 200-1500В високог напона ДЦ или АЦ.

Захтеви за високу густину струје морају бити испуњени (као што је симетричан распоред трофазног вода мотора).

‌Систем за пуњење‌
‌Интерфејс за брзо пуњење‌: Повежите прикључак за брзо пуњење са високонапонском разводном кутијом (ПДУ) за подршку ДЦ пуњења велике снаге.

‌Интерфејс спорог пуњења‌: Повежите уграђени пуњач (ОБЦ) са батеријом за пренос наизменичне струје.

‌Високонапонски помоћни систем‌
Обезбедите струју за компресоре клима уређаја, ПТЦ грејачи, електрични системи управљања/кочења, итд.

‌Оптимизација електромагнетне компатибилности‌
Оклопљени каблови се користе у кључним путевима (као што су водови од батерије до мотора) како би се смањио утицај електромагнетних сметњи на другу електронску опрему.

3. Типични технички захтеви
‌Ниво напона‌: АЦ 600В/ДЦ 900В или АЦ 1000В/ДЦ 1500В, усклађивање према захтевима компоненти, батерија за напајање, погонски мотор, итд.
‌Фиксни размак‌: ≤300мм када је површина попречног пресека већа од 16 мм²; ≤200 мм када је ≤16 мм², избегавајте виси или претерано савијање, фиксирање и распоред каблова
‌Безбедносни размак‌: Размак са непокретним деловима је ≥10мм, избегавање подручја деформације судара (као што су греде против судара, врата аутомобила)‌

Традиционални нови енергетски снопови за возила састоје се од жица и пластичних жица. Зато што пластични канали слабо одводе топлоту, снопови високонапонских жица захтевају жице већег пречника да би се смањио утицај топлоте. Додатно, промена и развој новог дизајна калупа за заштиту жица је скуп и производни циклус је дуг. Видели смо решење за кабловску жицу за заштиту цеви, чији је представник Сумитомо високонапонски жичани сноп.
Уз брз развој возила нове енергије последњих година. Његове високонапонске електричне компоненте, као што су мотори, инвертори и високонапонске батерије, такође се стално развијају и унапређују. Високонапонски каблови који их повезују такође се стално развијају и побољшавају. Возилу су хитно потребни високонапонски снопови за смањење трошкова, тежина и простор распореда.

Фигура 1 приказује временску линију за масовну производњу производа од високонапонских каблова. У 1999, наша компанија је започела велику производњу високонапонских каблова за Хонда ИНСИГХТ. Први свеобухватни развој делова високонапонских каблова, као што су жице, терминали и конектори, почео у 2001 за хибридно возило Тоиота ЕСТИМА. Што се тиче терминала, два типа ливених и утикачних конектора су развијена на основу техничких захтева интерфејса за повезивање. Електромагнетна заштита је почела са појединачно заштићеним кабловима, затим уведена интегрална плетена жичана заштита за Тоиоту Приус ин 2003, и представио прву технологију заштите цеви за Хонда ЦИВИЦХИБРИД у 2005. Захтев за максималну температуру за високонапонске каблове такође се променио са првобитних 120°Ц на 150°Ц.

Фигура 2 приказује примену високонапонских кабловских снопова у ХЕВ моделима. На десној страни, приказан је склоп кабелског свежња, осигурана помоћу жичаних корита. У доњем левом углу је сноп ожичења мотора. Терминали су причвршћени вијцима и заштићени у целини.

Да би се спречило да каблови високог напона изазивају сметње нисконапонским кабловима, радио апарати, итд., електромагнетна заштита је посебно важна за каблове високог напона. Додатно, већина високонапонских каблова нових енергетских возила постављена је на шасију, а перформансе механичке заштите су такође посебно важне за каблове високог напона.
Лева страна слике 3 приказује појединачно заштићени високонапонски сноп жице. Свака жица је прекривена бакарним плетеним штитом, са укупном шемом заштите на десној страни. Не постоји посебан плетени штит изван кабла, али укупна заштита на спољашњој страни више високонапонских каблова. Тхе 2003 Тоиота Приус је користила свеобухватни заштићени дизајн високонапонског снопа како би поједноставила структуру жичаног свежња и смањила број потребних компоненти, чиме се смањују трошкови целокупног система високонапонских каблова. Фигура 4 приказује употребу заштитних рукава и бризганих жица на спољној страни две опције дизајна за механичку заштиту.

Недостаци горње шеме дизајна високонапонских каблова су следећи:
1. Ниска топлотна проводљивост: због ниске топлотне проводљивости узроковане заштитним навлакама и бризганим жицама, аксијална топлотна проводљивост снопа жице је ниска;
2. Као резултат овог ниског преноса топлоте, величина жица се повећава, што резултира повећањем тежине и цене високонапонског упртача;
3. Механичка заштитна конструкција (жичано корито): Ако се промени распоред снопа високонапонских жица, облик и структуру жичаног корита такође треба променити, што повећава трошкове и продужава развојни циклус.
У циљу отклањања ових недостатака, ИАКСУН је развио цевасти заштићени високонапонски жичани свежањ, који уграђује неоклопљене високонапонске жичане снопове у цеви од легуре алуминијума. Цев од челика од легуре алуминијума ефикасно комбинује електромагнетну заштиту и механичку заштиту, као што је приказано на слици 5.

У поређењу са претходно наведеним решењима индивидуалне заштите и целокупне заштите коришћењем заштитних навлака и бризганих жичаних канала, има следеће предности:
1. Висок пренос топлоте материјала од легуре алуминијума може смањити спецификације проводника жичаног свежња;
2. Смањите тежину целокупног система високонапонских каблова;
3. Уређење и уградња високонапонских каблова су лакши и флексибилнији.
Ово решење је коришћено у Хонда ИНСИГХТ (2009), ЦР-З и Фит Хибрид (2010), и ФРЕЕД Хибрид (2011).
Кроз експерименте, упоређене су могућности одвођења топлоте високонапонских жичаних свежња заштићених цевима од алуминијумске легуре и оних заштићених стандардним полипропиленским пластичним цевима. Експерименти су показали да цеви од алуминијумске легуре имају боље могућности одвођења топлоте од стандардних пластичних цеви од полипропилена.
Подешавање теста је приказано на слици 6. Обе компоненте су постављене на систем грејања који ствара високе температуре од приближно 350°Ц. Фигура 7 приказује измерена мерења површинске температуре. Цеви од алуминијумске легуре имају добру топлотну проводљивост и њихов аксијални пренос топлоте је много бољи од пластичних заштитника.

Ове одличне перформансе одвођења топлоте могу смањити спецификације проводника високонапонских каблова и смањити ниво температурне отпорности каблова. Ова два аспекта могу ефикасно смањити трошкове високонапонских каблова.
Додатно, због овог дизајна, високонапонски кабл се мења из оклопљеног у неоклопљени кабл, елиминишући потребу за спољним омотачем кабла и бризганим заштитним каналом, а тежина се може смањити за око 18%. Како се високонапонски каблови мењају са оклопљених на неоклопљене каблове, дизајн високонапонских конектора постаје једноставнији.

Пошто челичне цеви од легуре алуминијума имају добру формабилност, високонапонски каблови који користе челичне цеви од легуре алуминијума погоднији су за уградњу током производње.

Високонапонски кабелски свежањ који користи челичну цијев од легуре алуминијума има добру крутост и не пада, а растојање између његових фиксних тачака може се поставити и даље. Због своје високе флексибилности, тешко је осигурати размак од тла традиционалних високонапонских каблова када су постављени на шасију.

Када се промени дизајн жичаних свежња високог напона који користе бризгане жичане канале, калуп треба поново отворити или модификовати калуп. Употреба челичних цеви од легуре алуминијума захтева само савијање, што умногоме скраћује развојни циклус високонапонских жичаних снопова.

Друга најважнија карактеристика је учинак електромагнетне заштите. Фигура 16 Метода испитивања за перформансе електромагнетне заштите.

Судећи по резултатима теста, 0,8МХз појединачно заштићени кабл за високонапонске жице има боље перформансе заштите. Више од 0,8МХз, високонапонски каблови који користе цеви од алуминијумске легуре имају боље перформансе електромагнетне заштите.

Зато што се цеви од алуминијума легуре челика користе и постављају испод шасије возила, испитивање перформанси против корозије је од суштинског значаја. Фигура 18 показује да цевовод након испитивања удара шљунка и склоп каблова након испитивања сланом спрејом испуњавају захтеве испитивања сланом спрејом.

‌Резиме‌: Високонапонски каблови електричних возила постижу сигуран и ефикасан пренос енергије кроз вишеслојну структуру, а њихове примене покривају моћ, системи за пуњење и помоћни. Њихов избор треба свеобухватно да размотри нивое напона, електромагнетна компатибилност и захтеви механичке заштите како би се осигурала поузданост и безбедност високонапонског система возила‌.