电动汽车高压电缆组件
I.概述
国际原油价格上涨，全社会对环境恶化和全球变暖的担忧加剧，再加上税收倾斜和各国政府的政策支持，导致替代能源特别是电动汽车在全球的市场份额不断增长。电动汽车主要包括三大类，即纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车和燃料电池汽车完全由电动马达驱动，而混合动力汽车则将内燃机和电动马达结合在一起，当内燃机在加速和低速条件下效率不高时，电动马达支持电动马达。它们的共同特点是使用高达600V或更高的驱动电压，而在布线方面，它们都有相同的基本要求，无论是在EMI(电磁干扰)保护系统下的大电流和高电压的安全传输方面。由于高压电缆被用来连接高压电池、逆变器、空调压缩机、三相发电机和电机，用于传输电力电能。电动汽车的基本原理似乎很简单。但深入分析，该系统的制造商面临着一系列需要克服的挑战。对电动汽车高压电缆的柔韧性、屏蔽性、安全性、尺寸以及其他可能影响高电流和高压组件接线的项目提出了新的技术要求。而面对每一种可能的动力总成的不同技术要点，对所需部件也有不同的特殊要求。应该指出的是，电动汽车的高压系统不是典型的高压系统，术语“高电压”和“高电流”必须仅限于汽车部门，而不是传统车辆的低压系统。在其他领域，参考系统基于完全不同的标准，例如，电力部门高电压的定义始于几千伏的水平。
二.电动汽车高压电缆要求
创新的电动汽车设计对高压电缆和系统组件提出了新的挑战，现有解决方案无法完全满足这些要求。具体要求分析如下：1.电压与传统汽车电缆的基本区别是，其结构需要设计为额定电压为600V，而用于商用车和公交车的额定电压可以高达1000V，相比之下，额定电压可以更高。目前由内燃机驱动的车辆中使用的电缆设计为额定电压为60V。该系统产生恒定的功率(P=U x I)，高电压降低了传输系统中的功率损耗(Poss=I2 x R)，因为使用的电流较小。2由于电缆连接电池、逆变器和电机，高压电缆需要传输高电流。根据系统部件的功率要求，电流可以达到250 A到450 A，这在传统驱动的车辆中很难找到。3温度高电流传输的结果会导致部件的高功耗和高发热。因此，高压电缆的设计可以承受高温。目前可以观察到温度要求进一步上升的趋势。相比之下，目前的车辆通常使用额定温度高达105°C的电缆，只要这些电缆不用于引擎室或其他耐高温的区域。电动汽车用高压电缆的额定温度通常高于此温度，例如125°C或150°C。如果通过电动汽车的布线不利，OEM甚至可能要求更高的温度电阻。例如，排气管附近、电机前面、电池后部等。4工作寿命汽车行业通常设计的电缆在特定温度水平下的使用寿命为3000小时。在公认的电缆标准(例如ISO6722、ISO 14572)中，该值通常用于长期老化测试。高压应用中客户特定的要求可能超过3000小时，指定温度下的累积操作时间甚至达到12000小时。5屏蔽效果高压电缆本身不需要屏蔽，因为它们不像同轴电缆那样传输数据，但有必要防止或最大限度地减少系统中开关电源产生的高频辐射通过电缆感应到外围组件。与燃油驱动的汽车不同，电动汽车的电机需要三相交流电源来控制。携带能量的正弦电压对应于不同频率的方波脉冲信号。由于高频脉冲具有陡峭的边缘，非常高的能量谐波被发射到周围地区。采用适当的屏蔽方法可以彻底解决电磁干扰问题。在某些情况下，需要组合不同的屏蔽类型以满足屏蔽效果的不同要求。6灵活混合动力汽车开发在许多情况下的挑战是，最初设计为仅承载汽油发动机及其部件的现有系列平台有空间容纳额外的电子部件。即使不考虑布线，空间限制也是可以预期的。此外，通过布线的电缆和连接器也需要空间。通常的结果是弯曲半径很小。由于传统电缆的固有设计，很难克服较大的弯曲力。要解决这一问题，高压电缆的高柔韧性是必不可少的。只有采用更灵活的设计，才能轻松实现通过车辆的布线。7抗弯曲如果电机靠近车辆的移动部件，从而导致连接的高压电缆持续振动，则需要将其设计为能够承受高循环弯曲，以确保良好的抗弯曲性。8标记由于高电压增加了应用风险，各种标准定义了高压电缆必须与普通汽车电缆在视觉上可区分开来，规定表面必须色彩鲜艳。电缆必须在视觉上与普通汽车电缆区分开来，并且指定的表面必须是明亮的橙色。还可以打印警告和特殊标记，如：警告！高压600V、高压闪电等。
