電動(dòng)汽車高壓電纜的用戶(主機(jī)廠和線束廠)對(duì)用于連接高壓電池、逆變器、空調(diào)壓縮機(jī)、三相發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的高壓電纜的各種技術(shù)需求;提出了作為汽車零部件供應(yīng)商和現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)的低壓汽車電纜設(shè)計(jì)相比在機(jī)械和電氣要求方面開發(fā)高壓電纜面臨的挑戰(zhàn)。
國際原油價(jià)的不斷上漲，全社會(huì)對(duì)環(huán)境惡化*變暖的更加關(guān)注，加之各國政府稅收的傾斜和政策的扶持，促使在全*范圍內(nèi)替代能源尤其是電動(dòng)汽車的市場(chǎng)份額不斷增長。電動(dòng)汽車主要包括三類，即純電動(dòng)汽車，混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車是完全由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的，而混合動(dòng)力汽車結(jié)合內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)，在加速和低速條件下內(nèi)燃機(jī)的效率不高時(shí)由電動(dòng)機(jī)支持。
他們共同的特點(diǎn)是使用高達(dá)600V的或更高的驅(qū)動(dòng)電壓，涉及到布線，他們都有著相同的基本要求，既是在EMI(電磁干擾)保護(hù)系統(tǒng)下的安全傳輸高的電流和電壓。作為高壓電纜是用于連接高電壓電池、逆變器、空調(diào)壓縮機(jī)、三相發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電能的傳輸。電動(dòng)汽車的基本原理似乎很簡單。但深入分析，系統(tǒng)的制造商正在面臨著一系列的挑戰(zhàn)需要克服。
對(duì)電動(dòng)汽車高壓電纜，其柔韌性，屏蔽，安全，尺寸等項(xiàng)目提出了新的技術(shù)要求，因?yàn)檫@些會(huì)影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對(duì)每一個(gè)可能的動(dòng)力系統(tǒng)不同的技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)所需的組件也提出了不同的特殊要求。需要說明的是電動(dòng)汽車的高壓系統(tǒng)并不是典型的高壓系統(tǒng)，相關(guān)術(shù)語如“高電壓”和“高電流”必須僅限定在汽車領(lǐng)域范圍內(nèi)，和常規(guī)汽車的低壓系統(tǒng)相對(duì)而言。
在其他領(lǐng)域參照系統(tǒng)則采用完全不同的標(biāo)準(zhǔn)，如電力領(lǐng)域高電壓定義起步就是幾千伏水平。
二對(duì)電動(dòng)汽車高壓電纜的要求
創(chuàng)新的電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)對(duì)高壓電纜和系統(tǒng)組件提出了新的挑戰(zhàn)，這些要求不能完全采用現(xiàn)有的解決方案。具體要求分析如下。
1. 電壓
和常規(guī)汽車電纜的基本差異是結(jié)構(gòu)需要按額定電壓600 V設(shè)計(jì)，而如果在商用車和公共汽車上使用，額定電壓可高達(dá)1000 V。相比之下，甚至更高。目前由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車使用的電纜被設(shè)計(jì)為額定電壓60 V。系統(tǒng)在產(chǎn)生的功率(P = U×I)不變的情況下，由于使用較低的電流，高電壓可以減少在傳輸系統(tǒng)的功率損耗(PLOSS= I2×R)。
2. 電流
由于電纜連接電池，逆變器和電動(dòng)機(jī)，高壓電纜需要傳輸高電流。根據(jù)系統(tǒng)組件的功率要求，電流可達(dá)到250A到450A。這么高的電流在常規(guī)驅(qū)動(dòng)的車輛上是很難找到的。
3. 溫度
高電流傳輸?shù)慕Y(jié)果導(dǎo)致高功耗和組件的加熱。因此高壓電纜設(shè)計(jì)為承受較高的溫度。目前可以看出對(duì)溫度要求有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)。相比之下，目前的車輛通常使用電纜的額定溫度到105℃就足夠了，只要是電纜不是用在發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其它耐較高的溫度的區(qū)域。電動(dòng)汽車高壓電纜通常要高于這個(gè)溫度，如125℃或150℃。電動(dòng)汽車內(nèi)如果通過的路由不利，主機(jī)廠甚至?xí)岢龈叩哪透邷匾?。如排氣管附近，電機(jī)前面，電池背面等。
4. 工作壽命
汽車行業(yè)通常在指定的溫度等級(jí)電纜設(shè)計(jì)使用壽命為3000 h。在公認(rèn)的電纜標(biāo)準(zhǔn)(如ISO 6722、ISO 14572)，此值通常用于長期老化試驗(yàn)。在高壓應(yīng)用領(lǐng)域的客戶的特殊要求可能超過3000 h，在規(guī)定的溫度累計(jì)運(yùn)行時(shí)間甚至達(dá)到至12000 h。
5. 屏蔽效果
高壓電纜的本身并不需要屏蔽，因?yàn)椴幌裢S電纜那樣傳輸數(shù)據(jù)，但是需要防止或減少系統(tǒng)中的開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻輻射通過電纜誘導(dǎo)到周邊部件。和燃料驅(qū)動(dòng)的車輛不同，控制電動(dòng)汽車的電機(jī)的三相交流電成為必須。攜帶能量的正弦電壓相當(dāng)于不同頻率的方波脈沖信號(hào)。由于高頻率的脈沖具有陡峭的沿，所以會(huì)產(chǎn)生能量很強(qiáng)的諧波發(fā)射到周邊區(qū)域。通過使用適當(dāng)?shù)钠帘畏椒ㄍ耆梢越鉀QEMI問題。在某些情況下為滿足屏蔽效果的不同要求需要采用不同屏蔽類型的組合。
6. 柔韌性
混合動(dòng)力汽車的開發(fā)在許多情況下面臨的挑戰(zhàn)是，現(xiàn)有的系列平臺(tái)原來只設(shè)計(jì)裝載汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和它的組件的空間納入了更多的電氣組件。即使不考慮布線，空間的限制可以預(yù)計(jì)。此外，電纜和連接器通過路由也需要空間。通常的后果是導(dǎo)致緊張的彎曲半徑。由于常規(guī)電纜固有的設(shè)計(jì)，高彎曲力難以克服。為了解決這個(gè)問題，高壓電纜高柔韌性是至關(guān)重要的。只有比較柔韌的設(shè)計(jì)，通過車輛的路由才可以容易實(shí)現(xiàn)。
7. 耐彎曲
如果電動(dòng)機(jī)位于靠近車輛的運(yùn)動(dòng)部位，然后導(dǎo)致連接的高壓電纜連續(xù)振動(dòng)，它要求被設(shè)計(jì)成能承受高的循環(huán)彎曲，以確保良好的彎曲耐力。
8. 標(biāo)識(shí)
因?yàn)楦唠妷簬響?yīng)用風(fēng)險(xiǎn)增加，各種標(biāo)準(zhǔn)均定義高壓電纜必須在視覺上與普通汽車電纜區(qū)分，指定表面必須是鮮艷的橙色。同時(shí)也可以印刷警示內(nèi)容和特殊標(biāo)記，如“小心!高壓600V”、高電壓的閃電標(biāo)識(shí)等。
