電動汽車高壓電纜的特性和優(yōu)化
完美復(fù)雜的設(shè)計和使用高品質(zhì)的材料,結(jié)果將導(dǎo)致昂貴的電纜成本。經(jīng)驗表明,針對具體的高壓電纜,往往可以通過截面,溫度要求,柔韌性以及屏蔽效果的優(yōu)化而量體裁衣。重量和成本節(jié)省可以彰顯,過度尺寸和過度的組件可以避免。
1. 截面積和溫度等級的優(yōu)化
電纜的選擇大多是根據(jù)環(huán)境溫度和傳送電流的指標。在這方面,*重要的特性是“電纜截面”和“電纜所用材料的耐熱等級”。
導(dǎo)體的電壓降轉(zhuǎn)化為熱能加熱的高壓電纜的導(dǎo)體。這種熱可部分轉(zhuǎn)移到環(huán)境,使導(dǎo)線運行溫度降低。較低的溫度梯度可以轉(zhuǎn)移較少的熱量。連續(xù)負載電流的電纜可以導(dǎo)致承受*高的額定溫度。該溫度可以造成所用材料的老化。
電纜設(shè)計者面臨的挑戰(zhàn),設(shè)計*合適應(yīng)用的電纜:過度的導(dǎo)體規(guī)格可能會導(dǎo)致成本和重量增加,較大的外徑。*壞的情況,僅考慮可能的*高的負載電流和環(huán)境溫度,將導(dǎo)致采用大截面電纜,耐高溫材料,如有機氟或硅材料。
確定電流和負載環(huán)境溫度的關(guān)系從技術(shù)和經(jīng)濟角度看是很有意義的。應(yīng)考慮真正的驅(qū)動器周期性的動態(tài)電流峰值,允許合理的定義*壞情況下負載電流和峰值電流。
一個好的設(shè)計的先決條件是對基本條件的了解,如必須首先確定環(huán)境溫度和電纜負載。一般大截面高壓電纜在溫度變化方面具有較大慣性,所以車輛加速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。
允許有時短期溫度峰值即使超過在以上定義的電纜溫度等級,高壓電纜處理這些峰值的能力通常是由熱過載性能定義。從而電纜不需要設(shè)計為較高的工作溫度等級,沒有必要采用超過指定工作溫度的電纜。
可以綜合考慮常駐負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。理論基礎(chǔ)和現(xiàn)實中獲得的經(jīng)驗相結(jié)合,可以初步確定、選擇和得到優(yōu)化的滿足應(yīng)用的高壓電纜。
2. 柔韌性的優(yōu)化
對車輛的電纜布線的可用空間值得仔細考慮。僅在車輛某個具體區(qū)域緊張的彎曲半徑需要會導(dǎo)致整體電纜的柔韌性要求提高。如果可能在整體設(shè)計進行小的變更,避免緊彎曲的問題是非常有意義的。
電纜沒有必要必須具有*高的柔韌性。確切的定義彎曲力,并結(jié)合結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的測試設(shè)備,使電纜的設(shè)計者創(chuàng)建*合適應(yīng)用的設(shè)計。特別是對較大截面的電纜,用比較柔韌或常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計替代高柔韌的設(shè)計會顯著降低成本。
3. 屏蔽效果的優(yōu)化
在一定頻率范圍內(nèi)定義的屏蔽效果對電纜的開發(fā)是非常必要的。沒有關(guān)于頻率信息的屏蔽效果不是很有用,這可能導(dǎo)致解決方案采用過度的尺寸和使用昂貴的組合屏蔽,從技術(shù)角度來看這已經(jīng)不必要。
通常情況下,電動汽車電纜開發(fā)設(shè)計階段可以用理論計算給出一個預(yù)期的效果值供考慮。然后用實物通過試驗手段進行高壓電纜的屏蔽效果驗證。
電動汽車的高壓線束和傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)比仍有很長的路要走。具體規(guī)范要求通常沒有明確界定,這會造成技術(shù)上復(fù)雜化,從而導(dǎo)致昂貴的解決方案。開發(fā)階段涉及的所有各方必須采用系統(tǒng)為導(dǎo)向的方法對高壓電纜技術(shù)和成本合理優(yōu)化。
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