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    電動汽車高壓電纜性能要求
    瀏覽: 發布日期:2020-05-14 11:19:00

      電動汽車高壓電纜的用戶(主機廠和線束廠)對用于連接高壓電池、逆變器、空調壓縮機、三相發電機和電動機的高壓電纜的各種技術需求;提出了作為汽車零部件供應商和現有的標準的低壓汽車電纜設計相比在機械和電氣要求方面開發高壓電纜面臨的挑戰。

      國際原油價的不斷上漲,全社會對環境惡化全球變暖的更加關注,加之各國政府稅收的傾斜和政策的扶持,促使在全世界范圍內替代能源尤其是電動汽車的市場份額不斷增長。電動汽車主要包括三類,即純電動汽車,混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車和燃料電池汽車是完全由一個電動馬達驅動的,而混合動力汽車結合內燃機與電動機,在加速和低速條件下內燃機的效率不高時由電動機支持。

      他們共同的特點是使用高達600V的或更高的驅動電壓,涉及到布線,他們都有著相同的基本要求,既是在EMI(電磁干擾)保護系統下的安全傳輸高的電流和電壓。作為高壓電纜是用于連接高電壓電池、逆變器、空調壓縮機、三相發電機和電動機,實現動力電能的傳輸。電動汽車的基本原理似乎很簡單。但深入分析,系統的制造商正在面臨著一系列的挑戰需要克服。

      對電動汽車高壓電纜,其柔韌性,屏蔽,安全,尺寸等項目提出了新的技術要求,因為這些會影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對每一個可能的動力系統不同的技術要點,對所需的組件也提出了不同的特殊要求。需要說明的是電動汽車的高壓系統并不是典型的高壓系統,相關術語如“高電壓”和“高電流”必須僅限定在汽車領域范圍內,和常規汽車的低壓系統相對而言。

      在其他領域參照系統則采用完全不同的標準,如電力領域高電壓定義起步就是幾千伏水平。

      二對電動汽車高壓電纜的要求

      創新的電動汽車設計對高壓電纜和系統組件提出了新的挑戰,這些要求不能完全采用現有的解決方案。具體要求分析如下。

      1. 電壓

      和常規汽車電纜的基本差異是結構需要按額定電壓600 V設計,而如果在商用車和公共汽車上使用,額定電壓可高達1000 V。相比之下,甚至更高。目前由內燃機驅動的汽車使用的電纜被設計為額定電壓60 V。系統在產生的功率(P = U×I)不變的情況下,由于使用較低的電流,高電壓可以減少在傳輸系統的功率損耗(PLOSS= I2×R)。

      2. 電流

      由于電纜連接電池,逆變器和電動機,高壓電纜需要傳輸高電流。根據系統組件的功率要求,電流可達到250A到450A。這么高的電流在常規驅動的車輛上是很難找到的。

      3. 溫度

      高電流傳輸的結果導致高功耗和組件的加熱。因此高壓電纜設計為承受較高的溫度。目前可以看出對溫度要求有進一步增加的趨勢。相比之下,目前的車輛通常使用電纜的額定溫度到105℃就足夠了,只要是電纜不是用在發動機艙或其它耐較高的溫度的區域。電動汽車高壓電纜通常要高于這個溫度,如125℃或150℃。電動汽車內如果通過的路由不利,主機廠甚至會提出更高的耐高溫要求。如排氣管附近,電機前面,電池背面等。

      4. 工作壽命

      汽車行業通常在指定的溫度等級電纜設計使用壽命為3000 h。在公認的電纜標準(如ISO 6722、ISO 14572),此值通常用于長期老化試驗。在高壓應用領域的客戶的特殊要求可能超過3000 h,在規定的溫度累計運行時間甚至達到至12000 h。

      5. 屏蔽效果

      高壓電纜的本身并不需要屏蔽,因為不像同軸電纜那樣傳輸數據,但是需要防止或減少系統中的開關電源產生的高頻輻射通過電纜誘導到周邊部件。和燃料驅動的車輛不同,控制電動汽車的電機的三相交流電成為必須。攜帶能量的正弦電壓相當于不同頻率的方波脈沖信號。由于高頻率的脈沖具有陡峭的沿,所以會產生能量很強的諧波發射到周邊區域。通過使用適當的屏蔽方法完全可以解決EMI問題。在某些情況下為滿足屏蔽效果的不同要求需要采用不同屏蔽類型的組合。

      6. 柔韌性

      混合動力汽車的開發在許多情況下面臨的挑戰是,現有的系列平臺原來只設計裝載汽油發動機和它的組件的空間納入了更多的電氣組件。即使不考慮布線,空間的限制可以預計。此外,電纜和連接器通過路由也需要空間。通常的后果是導致緊張的彎曲半徑。由于常規電纜固有的設計,高彎曲力難以克服。為了解決這個問題,高壓電纜高柔韌性是至關重要的。只有比較柔韌的設計,通過車輛的路由才可以容易實現。

      7. 耐彎曲

      如果電動機位于靠近車輛的運動部位,然后導致連接的高壓電纜連續振動,它要求被設計成能承受高的循環彎曲,以確保良好的彎曲耐力。

      8. 標識

      因為高電壓帶來應用風險增加,各種標準均定義高壓電纜必須在視覺上與普通汽車電纜區分,指定表面必須是鮮艷的橙色。同時也可以印刷警示內容和特殊標記,如“小心!高壓600V”、高電壓的閃電標識等。

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