為了應對電動汽車應用高壓電纜的上述挑戰和要求,有必要制定新的電纜標準,以滿足供應商、線束製造商和OEM的需求。
國際標準化組織道路車輛技術委員會電氣和電子分技術委員會車輛電纜工作組(ISO/TC 22/SC 3/WG 4)正在開展這項工作。
如ISO 6722所示,基於常見60 V電纜的標準已進行修訂,以滿足600 V電纜的需求。然而,由於其大部分要求仍然非常通用,並且往往沒有考慮高壓電纜所需的特殊設計,因此對ISO 14572進行了類似的修訂。
電壓高於600 V的高壓電纜的標準化是汽車布線工作組ISO 17195的主題。標準編號為ISO 17195,後來合併到新標準計劃ISO 19642中,作為ISO 19642-X系列標準的一部分。
AE根據高壓電纜的要求調整了當前的高壓(600 V)規範SAEJ 1654,涵蓋600 V至1,000 V的電壓。新創建和發布的標準SAEJ 2840將電纜定義為屏蔽類型。
LV是德國五大汽車公司的通用採購規格,並針對電動汽車高壓電纜推出了標準LV 216,其涵蓋單芯和多芯屏蔽電纜。
我國高壓屏蔽電纜國家汽車行業標準已發布實施,其法定電壓將達到DC 1500 V/AC 1000 V,標準號為QC/T1037-2016。
標準產品和grudlucirv要求很難定義。本文的目的是解決基本設計思想,通過應用先進的高壓電纜結構原理來克服上述挑戰。
1導體設計
高壓電纜的靈活性主要取決於導體的設計。這就是為什麼高壓電纜使用具有大量非常小直徑的單絲的特殊導體。一定數量的單股絲首先絞合,然後同心重新絞合,形成高壓電纜所需的柔性導體。
大量股線的另一個優點是更好的抗彎曲性。較短的股線節距還提高了高壓電纜的彎曲壽命。
2絕緣材料
選擇隔熱材料主要是為了耐熱性要求和機械強度。與標準電池電纜相比,選擇更軟的材料是合理的,以便特殊設計的絞合導體保持靈活。
3電纜形成
多芯電纜通常需要絞合線芯。為了補償高壓電纜芯線絞合造成的變形,需要特殊設備進行所謂的去扭。在此過程中,專用絞合機配備了一個繞線盤,該繞線盤以與絞合方向相反的方向旋轉。這對於防止電纜張力變形是必要的。
根據電纜的結構,通常使用填充來確保屏蔽電纜的高度同心度,並最終獲得令人滿意的高壓電纜。在絞合電纜芯中使用纏繞帶保持電纜的靈活性。
4屏蔽
由於電磁兼容性要求,編織屏蔽使用多根銅線形成。鍍錫銅線使其更能抵抗氧化等環境影響。細銅線的使用保持了設計的靈活性,屏蔽層需要覆蓋率超過90%才能克服前面描述的EMI問題。
針對屏蔽效果的不同需求,編織屏蔽可以與鋁複合保形膜等各種其他類型的屏蔽組合使用。盾牌
可以在防護罩周圍纏繞無紡織物,以確保在組裝過程中可以輕鬆地剝離護套。
5外殼
與芯部的絕緣一樣,外皮材料是根據熱力和機械要求選擇的。由於直接接觸,耐液體性和耐磨損性等環境性能對於外皮來說也特別重要。這些性能主要取決於所選擇的外皮材料類型,並且在某種程度上取決於外皮結構的設計。
如果特殊要求,例如克服安裝車輛環境的磨損,需要提高耐磨損性,則在選擇材料時需要考慮這一點。使用十個測試設備來模擬現實世界條件以驗證這些屬性。
選擇較軟的材料受益於靈活性,這可能會導致高壓電纜的耐磨損性較低。根據相關規範,擠壓夾克應為亮橙色,還可以根據規定添加高壓警告的特殊標記。
完美複雜的設計和高質量材料的使用將導致昂貴的電纜成本。經驗表明,通常可以通過優化橫截面積、溫度要求、靈活性和屏蔽效果來定製特定的高壓電纜。可以實現重量和成本節省,並可以避免尺寸過大和部件過多。
1.優化橫截面積和溫度等級
電纜的選擇主要基於環境溫度和傳輸電流規格。在這方面,最重要的特徵是「電纜橫截面積」和「電纜中使用的材料的熱等級」。
通過加熱高壓電纜的導體,導體中的電壓降轉化為熱量。這些熱量可以部分轉移到環境中,導致導體工作溫度較低。較低的溫度梯度可以傳遞更少的熱量。具有連續負載電流的電纜可以
承受最高的指定溫度。該溫度可能會導致所用材料變質。
電纜設計師面臨的挑戰是設計最適合該應用的電纜:導體尺寸過大可能會導致成本和重量增加,而外部直徑更大。在最壞的情況下,僅考慮儘可能高的負載電流和環境溫度將導致使用具有有機氟或矽材料等耐高溫材料的大橫截電纜。
從技術和經濟的角度來看,確定電流和負載環境溫度之間的關係是有意義的。應考慮實際驅動器的周期性動態電流峰值,以便合理定義最壞情況負載電流和峰值電流。
良好設計的先決條件是了解基本條件,例如,必須首先確定環境溫度和電纜負載。一般來說,大橫截面積的高壓電纜在溫度變化方面具有很大的慣性,因此車輛加速或減速期間的電流峰值不會對導體溫度產生很大的影響。即使超過上述定義的電纜溫度等級,有時也允許出現短期溫度峰值。
高壓電纜處理這些峰值的能力通常由電纜定義溫度等級的熱過載性能來定義。因此,電纜不需要設計用於更高的工作溫度等級,也沒有必要使用超過指定工作溫度的電纜。常駐負載電流以及單個脈衝或一系列脈衝可以與環境溫度等各種參數一起考慮。
理論基礎和實踐中獲得的經驗相結合,可以識別、查看和獲得針對應用優化的高壓電纜。