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電動汽車用高壓電纜的設(shè)計(jì)和開發(fā)

發(fā)布時(shí)間:

2020-11-13

一．概述國際原油價(jià)的不斷上漲，全社會對環(huán)境惡化全球變暖的更加關(guān)注，加之各國政府稅收的傾斜和政策的扶持，促使在全世界范圍內(nèi)替代能源尤其是電動汽車的市場份額不斷增長。電動汽車主要包括三類，即純電動汽車，混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車和燃料電池汽車是完全由一個(gè)電動馬達(dá)驅(qū)動的，而混合動力汽車結(jié)合內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)，在加速和低速條件下內(nèi)燃機(jī)的效率不高時(shí)由電動機(jī)支持。他們共同的特點(diǎn)是使用高達(dá)600V的或更

一． 概述
國際原油價(jià)的不斷上漲，全社會對環(huán)境惡化全球變暖的更加關(guān)注，加之各國政府稅收的傾斜和政策的扶持，促使在全世界范圍內(nèi)替代能源尤其是電動汽車的市場份額不斷增長。
電動汽車主要包括三類，即純電動汽車，混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車和燃料電池汽車是完全由一個(gè)電動馬達(dá)驅(qū)動的，而混合動力汽車結(jié)合內(nèi)燃機(jī)與電動機(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)和電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)動力電能的傳輸。
電動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。對電動汽車高壓電纜，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@些會影響大電流和高電壓的組件的布線。而面對每一個(gè)可能的動力系統(tǒng)不同的技術(shù)要點(diǎn)，對所需的組件也提出了不同的特殊要求。
需要說明的是電動汽車的高壓系統(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． 對電動汽車高壓電纜的要求
創(chuàng)新的電動汽車設(shè)計(jì)對高壓電纜和系統(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。目前可以看出對溫度要求有進(jìn)一步增加的趨勢。
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)動機(jī)艙或其它耐較高的溫度的區(qū)域。電動汽車高壓電纜通常要高于這個(gè)溫度，如125℃或150℃。
電動汽車內(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。
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