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新能源电动汽车高压电缆标准及基本要求

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  • 发布时间:2017/12/5 17:47:34
  • 作者:ly_yinhe

  随着新能源电动汽车领域的高速发展,电动汽车将逐渐替代燃油汽车。然而电动汽车系统与传统燃油汽车架构有很大差别,比如电动汽车高压电缆系统,由于连接高压电池、逆变器、电机等部件,对其提出了各种技术要求;同时,现有的标准基于低压汽车电缆系统设计,随着日益完善的架构体系建设,高压电缆标准化工作也应当有条不紊的进行。本文就着重对电动汽车电缆应用的基本要求及标准化工作进行详细介绍。

新能源电动汽车高压电缆

新能源电动汽车高压电缆

电动汽车对高压电缆基本要求

  新能源电动汽车系统设计对内部高压电缆和系统组件应用提出了新的要求,现有的解决方案不能有效满足系统应用需求。其中电动汽车对高压电缆的基本需求参照如下所述:

01电压

  和常规燃油汽车电缆的基本差异是需要按额定电压600 V结构设计,而如果在商用车和公共汽车上使用,额定电压更可高达1000 V。目前内燃机驱动的常规车辆使用的电缆被设计为额定电压60 V,系统在产生的功率(P = U×I)不变的情况下,由于使用较低的电流,高电压可以减少在传输系统的功率损耗(P耗= I²×R)。

02电流

  由于电动汽车内部电缆连接电池、逆变器、电动机等部件,高压电缆需要传输更高的电流。根据系统组件的功率要求,电流可达到250A到450A,甚至更高。

03温度

  采用大电流传输的结果将导致高功耗和组件的发热,因此高压电缆必须设计承受更高的温度范围。相比之下,常规的燃油驱动车辆通常使用电缆的额定温度限值到105℃,除非电缆应用在发动机舱或其它耐较高的温度的区域。电动汽车高压电缆通常要高于通用燃油汽车的限值温度,达到125℃或150℃。

  电动汽车内如果通过的环路有其他影响因素,主机厂甚至会提出更高的耐高温要求。如排气管附近、电机前面、电池背面等。

04工作寿命

  汽车行业通常在指定的温度等级电缆设计使用寿命为3000 h。在公认的电缆标准如ISO 6722、ISO 14572中,此设定值通常用于长期老化试验。在高压应用领域的客户的特殊要求可能超过3000h,在规定的温度累计运行时间甚至达到至12000h。

05屏蔽效果

  电动汽车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,但是需要防止或减少系统中的开关电源产生的高频辐射通过电缆传导到周边关键设备部件。

  和燃料驱动的车辆不同,控制电动汽车的电机的多采用三相交流电,携带能量的电压由不同频率的信号符合而成,由于高频率的脉冲具有陡峭的沿,所以会产生能量有很强的谐波发射到周边区域。通过使用适当的屏蔽方法完全可以解决EMI问题,在某些情况下为满足屏蔽效果的不同要求需要采用不同屏蔽类型的组合。

06柔韧性

  混合动力汽车的开发在许多情况下面临的挑战是,现有的系列平台原来只设计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。即使不考虑布线,空间的限制也必须综合考虑。

  同时,电缆和连接器通过路径也需要空间。通常的后果是出现紧张的弯曲半径,由于常规电缆固有的设计,高弯曲力难以克服。为了解决这个问题,高压电缆高柔韧性是至关重要的。只有比较柔韧的设计,通过电动汽车内部紧张的路径才可以容易实现。

07耐弯曲

  如果电动汽车内部电动机位于靠近车辆的运动部位,会导致连接的高压电缆连续振动,它要求被设计成能承受高的循环弯曲,以确保良好的弯曲耐力。

08标识

  因为高电压带来应用风险增加,各种标准均定义高压电缆必须在视觉上与通用燃油车辆电缆区分,指定表面必须是鲜艳的橙色。同时也可以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。

电动汽车高压电缆标准

  由于电动汽车领域高压电缆应用的特殊要求,现有的电缆标准不能有效的满足系统应用需求,必须建立新的标准,以满足电动汽车整车生产厂商、电缆供应商等多方的需求。

  国际标准化组织——道路车辆技术委员会电气电子分技术委员会车用电缆工作组(ISO/TC 22/SC 3/WG4)一直在进行高压电缆的标准化工作。ISO 6722上基于通用汽车的60V电缆标准进行了修订,修改为600V电缆的需求。但是其中大多要求还是很通用的,没有考虑高压电缆所需的特殊设计。再者ISO 14572 也作了类似的修订。

  针对电压高于600V高压电缆的标准专门设立了ISO 17195标准。同时,SAE将调整目前的高压(额定600 V)规范SAE J1654 对高压电缆的要求,标准中涵盖从600到1000V的额定电压,新创建尚未发布的标准SAE J2840将定义为屏蔽类型的电缆。

  目前,我国的高压屏蔽电缆的国家汽车行业标准正在制定中,其额定电压将达到1000V。