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新能源电动汽车专用高压电缆的学术

添加时间:2017-02-27 09:42:36

这篇文章也阐述了选用规划办法、材料和电缆选型战胜应战,一起满足轿车行业的严格请求的路径。

一、概述

国际原油价的不断上涨,全社会对环境恶化全球变暖的更加关注,加之各国政府税收的歪斜和政策的扶持,促进在全世界范围内代替能源尤其是电动轿车的市场份额不断增长。

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电动轿车主要包括三类,即纯电动轿车,混合动力轿车和燃料电池轿车。纯电动轿车和燃料电池轿车是完全由一个电动马达驱动的,而混合动力轿车结合内燃机与电动机,在加快和低速条件下内燃机的功率不高时由电动机支持。他们一起的特点是运用高达600V的或更高的驱动电压,涉及到布线,他们都有着相同的基本请求,既是在EMI(电磁搅扰)维护体系下的安全传输高的电流和电压。作为高压电缆是用于衔接高电压电池、逆变器、空调压缩机、三相发电机和电动机,实现动力电能的传输。

电动轿车的基本原理好像很简单。 但深入剖析,体系的制造商正在面临着一系列的应战需要战胜。对电动轿车高压电缆,其柔韧性,屏蔽,安全,尺寸等项目提出了新的技能请求,因为这些会影响大电流和高电压的组件的布线。而面对每一个也许的动力体系不一样的技能要点,对所需的组件也提出了不一样的特殊请求。

需要说明的是电动轿车的高压体系并不是典型的高压体系,相关术语如“高电压”和“高电流”有必要仅限定在轿车范畴范围内,和惯例轿车的低压体系相对而言。在其他范畴参照体系则选用完全不一样的规范,如电力范畴高电压界说起步即是几千伏水平。

二、对电动轿车高压电缆的请求

立异的电动轿车规划对高压电缆和体系组件提出了新的应战,这些请求不能完全选用现有的处理方案。具体请求剖析如下。

1. 电压

和惯例轿车电缆的基本差异是结构需要按额外电压600 V规划,而如果在商用车和公共轿车上运用,额外电压可高达1000 V。相比之下,乃至更高。现在由内燃机驱动的轿车运用的电缆被规划为额外电压60 V。

体系在发生的功率(P = U×I)不变的情况下,因为运用较低的电流,高电压能够削减在传输体系的功率损耗(PLOSS= I2×R)。

2. 电流

因为电缆衔接电池,逆变器和电动机,高压电缆需要传输高电流。根据体系组件的功率请求,电流可到达250A到450A。这么高的电流在惯例驱动的车辆上是很难找到的。

3. 温度

高电流传输的成果致使高功耗和组件的加热。因此高压电缆规划为承受较高的温度。现在能够看出对温度请求有进一步添加的趋势。

相比之下,现在的车辆一般运用电缆的额外温度到105℃就足够了,只要是电缆不是用在发动机舱或其它耐较高的温度的区域。电动轿车高压电缆一般要高于这个温度,如125℃或150℃。

电动轿车内如果经过的路由晦气,主机厂乃至会提出更高的耐高温请求。如排气管附近,电机前面,电池背面等。

4. 工作寿命

轿车行业一般在指定的温度等级电缆规划运用寿命为3000 h。在公认的电缆规范(如ISO 6722、ISO 14572),此值一般用于长期老化试验。在高压使用范畴的客户的特殊请求也许超越3000 h,在规定的温度累计运转时间乃至到达至12000 h。

5. 屏蔽作用

高压电缆的本身并不需要屏蔽,因为不像同轴电缆那样传输数据,但是需要防止或削减体系中的开关电源发生的高频辐射经过电缆诱导到周边部件。

和燃料驱动的车辆不一样,控制电动轿车的电机的三相交流电变成有必要。携带能量的正弦电压相当于不一样频率的方波脉冲信号。因为高频率的脉冲具有峻峭的沿,所以会发生能量很强的谐波发射到周边区域。

经过运用适当的屏蔽办法完全能够处理EMI问题。在某些情况下为满足屏蔽作用的不一样请求需要选用不一样屏蔽类型的组合。

6. 柔韧性

混合动力轿车的开发在很多情况下面临的应战是,现有的系列平台本来只规划装载汽油发动机和它的组件的空间纳入了更多的电气组件。即便不思考布线,空间的限制能够预计。此外,电缆和衔接器经过路由也需要空间。一般的后果是致使紧张的曲折半径。

因为惯例电缆固有的规划,高曲折力难以战胜。为了处理这个问题,高压电缆高柔韧性是至关重要的。只有比较柔韧的规划,经过车辆的路由才能够容易实现。

7. 耐曲折

如果电动机坐落靠近车辆的运动部位,然后致使衔接的高压电缆接连振荡,它请求被规划成能承受高的循环曲折,以确保良好的曲折耐力。

8. 标识

因为高电压带来使用风险添加,各种规范均界说高压电缆有必要在视觉上与一般轿车电缆区别,指定表面有必要是鲜艳的橙色。

一起也能够印刷警示内容和特殊标记,如“小心!高压600V”、高电压的闪电标识等。

三、电动车电缆的规范化现状

对于上述的电动轿车使用的高压电缆的应战和请求,有必要建立新的电缆规范,以满足供货商、线束厂以及主机厂的需要。

国际规范化安排路途车辆技能委员会电气电子分技能委员会车用电缆工作组(ISO/TC 22/SC 3/WG4)在开展这项工作。

在ISO 6722上能够看到,根据多见的60 V电缆规范进行了修订,以符合600V电缆的需要。因为它的大多请求还是很通用的,但通常不思考高压电缆所需的特殊规划。ISO 14572 也作了类似的修订。

现在电压高于600V高压电缆的规范化是各工作组的一个课题。规范号是ISO 17195。

SAE将调整现在的高压(额外600 V)规范SAE J1654 对高压电缆的请求,并包括从600 到1000 V的额外电压,新创建没有发布的规范SAE J2840将界说为屏蔽类型的电缆。

LV是德国的五大轿车公司的一起收购规范,现在推出了额外电压600 V的电动轿车高压电缆规范LV 216。其包括单芯和多芯的屏蔽电缆。

我国的高压屏蔽电缆的国家轿车行业规范正在制定中,其额外电压将到达1000 V。

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