本文也論述了選用規(guī)劃辦法、資料和電纜選型戰(zhàn)勝應(yīng)戰(zhàn)，一起滿意轎車行業(yè)的嚴(yán)格要求的途徑。

一、概述

世界原油價的不斷上漲，全社會對環(huán)境惡化全球變暖的愈加重視，加之各國政府稅收的歪斜和政策的扶持，促進(jìn)在全世界范圍內(nèi)代替動力特別是電動轎車的市場份額不斷添加。

電動轎車首要包含三類，即純電動轎車，混合動力轎車和燃料電池轎車。

純電動轎車和燃料電池轎車是徹底由一個電動馬達(dá)驅(qū)動的，而混合動力轎車結(jié)合內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)，在加快和低速條件下內(nèi)燃機(jī)的功率不高時由電動機(jī)支撐。

他們一起的特點是運用高達(dá)600V的或更高的驅(qū)動電壓，觸及到布線，他們都有著相同的根本要求，既是在EMI(電磁攪擾)維護(hù)體系下的安全傳輸高的電流和電壓。

作為高壓電纜是用于銜接高電壓電池、逆變器、空調(diào)壓縮機(jī)、三相發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，完成動力電能的傳輸。

電動轎車的根本原理好像很簡單。但深入剖析，體系的制作商正在面對著一系列的應(yīng)戰(zhàn)需求戰(zhàn)勝。

對電動轎車高壓電纜，其柔韌性，屏蔽，安全，尺度等項目提出了新的技能要求，因為這些會影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對每一個或許的動力體系不同的技能關(guān)鍵，對所需的組件也提出了不同的特別要求。

需求闡明的是電動轎車的高壓體系并不是典型的高壓體系，相關(guān)術(shù)語如“高電壓”和“高電流”有必要僅限定在轎車范疇范圍內(nèi)，和慣例轎車的低壓體系相對而言。

在其他范疇參照體系則選用徹底不同的標(biāo)準(zhǔn)，如電力范疇高電壓界說起步便是幾千伏水平。

二、對電動轎車高壓電纜的要求

立異的電動轎車規(guī)劃對高壓電纜和體系組件提出了新的應(yīng)戰(zhàn)，這些要求不能徹底選用現(xiàn)有的處理方案。詳細(xì)要求剖析如下。

1. 電壓

和慣例轎車電纜的根本差異是結(jié)構(gòu)需求按額外電壓600 V規(guī)劃，而假如在商用車和公共轎車上運用，額外電壓可高達(dá)1000 V。比較之下，乃至更高?，F(xiàn)在由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的轎車運用的電纜被規(guī)劃為額外電壓60 V。

體系在發(fā)生的功率(P = U×I)不變的狀況下，因為運用較低的電流，高電壓能夠削減在傳輸體系的功率損耗(PLOSS= I2×R)。

2. 電流

因為電纜銜接電池，逆變器和電動機(jī)，高壓電纜需求傳輸高電流。依據(jù)體系組件的功率要求，電流可到達(dá)250A到450A。這么高的電流在慣例驅(qū)動的車輛上是很難找到的。

3. 溫度

高電流傳輸?shù)某晒麑?dǎo)致高功耗和組件的加熱。因而高壓電纜規(guī)劃為接受較高的溫度。現(xiàn)在能夠看出對溫度要求有進(jìn)一步添加的趨勢。

比較之下，現(xiàn)在的車輛一般運用電纜的額外溫度到105℃就足夠了，只要是電纜不是用在發(fā)動機(jī)艙或其它耐較高的溫度的區(qū)域。電動轎車高壓電纜一般要高于這個溫度，如125℃或150℃。

電動轎車內(nèi)假如經(jīng)過的路由晦氣，主機(jī)廠乃至?xí)岢龈叩哪透邷匾蟆Ｈ缗艢夤茑徑姍C(jī)前面，電池反面等。

4. 作業(yè)壽數(shù)

轎車行業(yè)一般在指定的溫度等級電纜規(guī)劃運用壽數(shù)為3000 h。在公認(rèn)的電纜標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 6722、ISO 14572)，此值一般用于長時刻老化實驗。在高壓運用范疇的客戶的特別要求或許超越3000 h，在規(guī)則的溫度累計運轉(zhuǎn)時刻乃至到達(dá)至12000 h。

5. 屏蔽作用

高壓電纜的自身并不需求屏蔽，因為不像同軸電纜那樣傳輸數(shù)據(jù)，可是需求防止或削減體系中的開關(guān)電源發(fā)生的高頻輻射經(jīng)過電纜誘導(dǎo)到周邊部件。

和燃料驅(qū)動的車輛不同，操控電動轎車的電機(jī)的三相溝通電成為有必要。帶著能量的正弦電壓相當(dāng)于不同頻率的方波脈沖信號。因為高頻率的脈沖具有峻峭的沿，所以會發(fā)生能量很強(qiáng)的諧波發(fā)射到周邊區(qū)域。

經(jīng)過運用恰當(dāng)?shù)钠帘无k法徹底能夠處理EMI問題。在某些狀況下為滿意屏蔽作用的不同要求需求選用不同屏蔽類型的組合。

6. 柔韌性

混合動力轎車的開發(fā)在許多狀況下面對的應(yīng)戰(zhàn)是，現(xiàn)有的系列渠道本來只規(guī)劃裝載汽油發(fā)動機(jī)和它的組件的空間納入了更多的電氣組件。即便不考慮布線，空間的約束能夠估計。

此外，電纜和銜接器經(jīng)過路由也需求空間。一般的成果是導(dǎo)致嚴(yán)重的曲折半徑。

因為慣例電纜固有的規(guī)劃，高曲折力難以戰(zhàn)勝。為了處理這個問題，高壓電纜高柔韌性是至關(guān)重要的。只要比較柔韌的規(guī)劃，經(jīng)過車輛的路由才能夠簡單完成。

7. 耐曲折

假如電動機(jī)坐落接近車輛的運動部位，然后導(dǎo)致銜接的高壓電纜接連振蕩，它要求被規(guī)劃成能接受高的循環(huán)曲折，以保證杰出的曲折耐力。

8. 標(biāo)識

因為高電壓帶來運用危險添加，各種標(biāo)準(zhǔn)均界說高壓電纜有必要在視覺上與一般轎車電纜區(qū)別，指定外表有必要是艷麗的橙色。

一起也能夠印刷警示內(nèi)容和特別符號，如“當(dāng)心!高壓600V”、高電壓的閃電標(biāo)識等。

三、電動車電纜的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

針對上述的電動轎車運用的高壓電纜的應(yīng)戰(zhàn)和要求，有必要建立新的電纜標(biāo)準(zhǔn)，以滿意供貨商、線束廠以及主機(jī)廠的需求。

世界標(biāo)準(zhǔn)化安排路途車輛技能委員會電氣電子分技能委員會車用電纜作業(yè)組(ISO/TC 22/SC 3/WG4)在展開這項作業(yè)。

在ISO 6722上能夠看到，依據(jù)常見的60 V電纜標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，以契合600V電纜的需求。因為它的大多要求仍是很通用的，但往往不考慮高壓電纜所需的特別規(guī)劃。ISO 14572 也作了相似的修訂。

現(xiàn)在電壓高于600V高壓電纜的標(biāo)準(zhǔn)化是各作業(yè)組的一個課題。標(biāo)準(zhǔn)號是ISO 17195。

SAE將調(diào)整現(xiàn)在的高壓(額外600 V)標(biāo)準(zhǔn)SAE J1654 對高壓電纜的要求，并包含從600 到1000 V的額外電壓，新創(chuàng)立沒有發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)SAE J2840將界說為屏蔽類型的電纜。

LV是德國的五大轎車公司的一起收購標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在推出了額外電壓600 V的電動轎車高壓電纜標(biāo)準(zhǔn)LV 216。其包含單芯和多芯的屏蔽電纜。

我國的高壓屏蔽電纜的國家轎車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在擬定中，其額外電壓將到達(dá)1000 V。

四、電動轎車高壓電纜結(jié)構(gòu)規(guī)劃

標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和十分詳細(xì)的要求是很難界定的。本文的主旨是處理根本的規(guī)劃思路，經(jīng)過運用先進(jìn)的高壓電纜結(jié)構(gòu)原理戰(zhàn)勝上文所述的應(yīng)戰(zhàn)。

1. 導(dǎo)體規(guī)劃

高壓電纜的柔韌性，大多是由導(dǎo)體的規(guī)劃所決議。這便是為什么高壓電纜運用具有很多十分小的直徑的單絲的特別導(dǎo)體。必定數(shù)量的單絲先進(jìn)行束絞，然后再同心的復(fù)絞，構(gòu)成高壓電纜需求的軟導(dǎo)體。

多的根數(shù)別的一個優(yōu)點是更好的耐曲折。絞線節(jié)距縮短，還能夠進(jìn)步高壓電纜的曲折壽數(shù)。

2. 絕緣資料

絕緣資料的挑選首要是考慮耐熱要求和機(jī)械強(qiáng)度。比較標(biāo)準(zhǔn)的電池電纜，能夠合理挑選比較軟的資料，使特別規(guī)劃的絞合導(dǎo)體堅持柔韌性。

3. 成纜

電纜當(dāng)多芯時一般需求將線芯絞合起來。為了補償絞合高壓電纜線芯形成的變形，需求選用所謂退扭的專用設(shè)備。這個過程中，專用的絞線機(jī)裝備的放線盤相對絞合方向反向旋轉(zhuǎn)。這為防止電纜的變形張力很有必要。

依據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)，一般運用填充，以保證屏蔽電纜較高的同心度，終究取得一個令人滿意的高壓電纜。在絞合纜芯運用包帶能夠堅持電纜的柔韌性。

4. 屏蔽

因為EMC(電磁兼容性)的要求，運用多根銅絲組成織造屏蔽。鍍錫銅絲能夠使其反抗環(huán)境影響如氧化等變得愈加強(qiáng)壯。用細(xì)的銅絲能夠堅持規(guī)劃的柔韌性

屏蔽需求有一個90%以上的覆蓋率戰(zhàn)勝前面介紹的EMI問題。

屏蔽作用的不同需求，織造屏蔽能夠結(jié)合其他各種屏蔽，如鋁塑契合薄膜。屏蔽外能夠繞包一層無紡布，以保證在裝置過程中輕松的剝下護(hù)套。

5. 護(hù)套

和線芯的絕緣相同，護(hù)套資料依據(jù)熱和機(jī)械性的要求挑選。因為直接觸摸，像耐液體和耐磨等的環(huán)境特點對護(hù)套也特別重要。這些特性首要取決于所選護(hù)套資料類型，而在必定程度也受護(hù)套結(jié)構(gòu)規(guī)劃影響。

假如特別要求，如戰(zhàn)勝裝置車輛環(huán)境的磨損，要求添加耐磨性，這在挑選資料時就需求考慮。一般運用測驗設(shè)備模仿實際狀況用于驗證這些特性。

挑選比較軟的資料，獲益的是柔韌性，而這或許會導(dǎo)致高壓電纜較低的耐磨。

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)則，擠出外套應(yīng)是一個艷麗的的橙色，依據(jù)規(guī)則也能夠添加特別的警示高壓的符號。

五、電動轎車高壓電纜的特性和優(yōu)化

完美雜亂的規(guī)劃和運用高品質(zhì)的資料，成果將導(dǎo)致貴重的電纜本錢。經(jīng)歷標(biāo)明，針對詳細(xì)的高壓電纜，往往能夠經(jīng)過截面，溫度要求，柔韌性以及屏蔽作用的優(yōu)化而因地制宜。分量和本錢節(jié)約能夠顯示，過度尺度和過度的組件能夠防止。

1. 截面積和溫度等級的優(yōu)化

電纜的挑選大多是依據(jù)環(huán)境溫度和傳送電流的方針。在這方面，最重要的特性是“電纜截面”和“電纜所用資料的耐熱等級”。

導(dǎo)體的電壓降轉(zhuǎn)化為熱能加熱的高壓電纜的導(dǎo)體。這種熱可部分搬運到環(huán)境，使導(dǎo)線運轉(zhuǎn)溫度下降。較低的溫度梯度能夠搬運較少的熱量。接連負(fù)載電流的電纜能夠?qū)е陆邮茏罡叩念~外溫度。該溫度能夠形成所用資料的老化。

電纜規(guī)劃者面對的應(yīng)戰(zhàn)，規(guī)劃最適宜運用的電纜：過度的導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)或許會導(dǎo)致本錢和分量添加，較大的外徑。最壞的狀況，僅考慮或許的最高的負(fù)載電流和環(huán)境溫度，將導(dǎo)致選用大截面電纜，耐高溫資料，如有機(jī)氟或硅資料。

確認(rèn)電流和負(fù)載環(huán)境溫度的聯(lián)系從技能和經(jīng)濟(jì)視點看是很有含義的。應(yīng)考慮真實的驅(qū)動器周期性的動態(tài)電流峰值，答應(yīng)合理的界說最壞狀況下負(fù)載電流和峰值電流。

一個好的規(guī)劃的先決條件是對根本條件的了解，如有必要首要確認(rèn)環(huán)境溫度和電纜負(fù)載。

一般大截面高壓電纜在溫度改變方面具有較大慣性，所以車輛加快或減速的電流峰值不會導(dǎo)致一個大的導(dǎo)體溫度的影響。

答應(yīng)有時短期溫度峰值即便超越在以上界說的電纜溫度等級，高壓電纜處理這些峰值的才能一般是由熱過載功能界說。然后電纜不需求規(guī)劃為較高的作業(yè)溫度等級，沒有必要選用超越指定作業(yè)溫度的電纜。

能夠歸納考慮常駐負(fù)載電流以及單脈沖或系列脈沖連同各種參數(shù)，如環(huán)境溫度。

理論根底和實際中取得的經(jīng)歷相結(jié)合，能夠開始確認(rèn)、挑選和得到優(yōu)化的滿意運用的高壓電纜。

圖1 耐熱150度XLPO電纜溝通狀態(tài)下的載流量和溫升

2. 柔韌性的優(yōu)化

對車輛的電纜布線的可用空間值得細(xì)心考慮。僅在車輛某個詳細(xì)區(qū)域嚴(yán)重的曲折半徑需求會導(dǎo)致全體電纜的柔韌性要求進(jìn)步。假如或許在全體規(guī)劃進(jìn)行小的改變，防止緊曲折的問題是十分有含義的。

電纜沒有必要有必要具有最高的柔韌性。切當(dāng)?shù)慕缯f曲折力，并結(jié)合結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的測驗設(shè)備，使電纜的規(guī)劃者創(chuàng)立最適宜運用的規(guī)劃。特別是對較大截面的電纜，用比較柔韌或慣例的結(jié)構(gòu)規(guī)劃代替高柔韌的規(guī)劃會明顯下降本錢。

3. 屏蔽作用的優(yōu)化

在必定頻率范圍內(nèi)界說的屏蔽作用對電纜的開發(fā)是十分必要的。沒有關(guān)于頻率信息的屏蔽作用不是很有用，這或許導(dǎo)致處理方案選用過度的尺度和運用貴重的組合屏蔽，從技能視點來看這現(xiàn)已不必要。

一般狀況下，電動轎車電纜開發(fā)規(guī)劃階段能夠用理論核算給出一個預(yù)期的作用值供考慮。然后用什物經(jīng)過實驗手法進(jìn)行高壓電纜的屏蔽作用驗證。

六、結(jié)束語

電動轎車的高壓線束和傳統(tǒng)的布線體系比仍有很長的路要走。詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)要求一般沒有清晰界定，這會形成技能上雜亂化，然后導(dǎo)致貴重的處理方案。

開發(fā)階段觸及的一切各方有必要選用體系為導(dǎo)向的辦法對高壓電纜技能和本錢合理優(yōu)化。

這些當(dāng)事方或許包含電纜，銜接器和組件供貨商商，線束廠以及主機(jī)廠。

整個體系的常識堆集和一個面向方針要求的高壓電纜的標(biāo)準(zhǔn)是優(yōu)化規(guī)劃的根底。

電纜制作的研發(fā)部門使用理論核算以及適宜的丈量設(shè)備驗證有才能開發(fā)更適合運用的電纜。