一、高壓線(xiàn)束簡(jiǎn)介

近年來(lái)隨著(zhù)國家的大力支持和推進(jìn)，中國的新能源汽車(chē)的發(fā)展取得了長(cháng)足進(jìn)步，各式各樣的新能源汽車(chē)已經(jīng)陸續走進(jìn)我們的日常生活。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)新能源汽車(chē)主要是指采用非常規的車(chē)月燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規的車(chē)用燃料、采用新型車(chē)載動(dòng)力裝置），綜合車(chē)輛的動(dòng)力控制和驅動(dòng)方面的*技術(shù)，形成的技術(shù)原理*、具有新技術(shù)、新結構的汽車(chē)。主要包括純電動(dòng)汽車(chē)、增程式電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)、氫發(fā)動(dòng)機汽車(chē)、其他新能源汽車(chē)等。

但不管新能源汽車(chē)的形式是如何的，他們共同的特點(diǎn)是使用高達300V~600V甚至更高的電壓平臺，涉及到布線(xiàn)，而且他們都有著(zhù)相同的基本要求，即是在電磁干擾保護系統下的安全傳輸高的電流和電壓。而高壓電纜正是用于連接高電壓電池、逆變器、空調壓縮機、三相發(fā)電機和電動(dòng)機，從而實(shí)現動(dòng)力電能的傳輸。但是需要說(shuō)明的是電動(dòng)汽車(chē)的高壓線(xiàn)束并不等同于我們日常生活中的高壓電力輸送電纜，僅是相對于常規汽車(chē)的低壓系統相對而言的。

二、電動(dòng)汽車(chē)高壓線(xiàn)束的要求

1. 電壓

和常規汽車(chē)電纜的基本差異是結構需要按額定電壓600 V設計，而如果在商用車(chē)和公共汽車(chē)上使用，額定電壓可高達1000 V。相比之下，甚至更高。目前由內燃機驅動(dòng)的汽車(chē)使用的電纜被設計為額定電壓60 V。

系統在產(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，高壓電纜需要傳輸高電流。根據系統組件的功率要求，電流可達到250A到450A。這么高的電流在常規驅動(dòng)的車(chē)輛上是很難找到的。

3. 溫度

高電流傳輸的結果導致高功耗和組件的加熱。因此高壓電纜設計為承受較高的溫度。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(chē)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)機艙或其它耐較高的溫度的區域。電動(dòng)汽車(chē)高壓電纜通常要高于這個(gè)溫度，如125℃或150℃。

電動(dòng)化汽車(chē)內如果通過(guò)的路由不利，主機廠(chǎng)甚至會(huì )提出更高的耐高溫要求。如排氣管附近，電機前面，電池背面等。

4. 工作壽命

汽車(chē)行業(yè)通常在的溫度等級電纜設計使用壽命為3000 h。在*的電纜標準(如ISO 6722、ISO 14572)，此值通常用于長(cháng)期老化試驗。在高壓應用領(lǐng)域的客戶(hù)的特殊要求可能超過(guò)3000 h，在規定的溫度累計運行時(shí)間甚至達到至12000 h。

5. 屏蔽效果

高壓電纜的本身并不需要屏蔽，因為不像同軸電纜那樣傳輸數據，但是需要防止或減少系統中的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻輻射通過(guò)電纜誘導到周邊部件。

和燃料驅動(dòng)的車(chē)輛不同，控制電動(dòng)汽車(chē)的電機的三相交流電成為必須。攜帶能量的正弦電壓相當于不同頻率的方波脈沖信號。由于高頻率的脈沖具有陡峭的沿，所以會(huì )產(chǎn)生能量很強的諧波發(fā)射到周邊區域。

通過(guò)使用適當的屏蔽方法*可以解決EMI問(wèn)題。在某些情況下為滿(mǎn)足屏蔽效果的不同要求需要采用不同屏蔽類(lèi)型的組合。

6. 柔韌性

混合動(dòng)力汽車(chē)的開(kāi)發(fā)在許多情況下面臨的挑戰是，現有的系列平臺原來(lái)只設計裝載汽油發(fā)動(dòng)機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(xiàn)，空間的限制可以預計。此外，電纜和連接器通過(guò)路由也需要空間。通常的后果是導致緊張的彎曲半徑。

由于常規電纜固有的設計，高彎曲力難以克服。為了解決這個(gè)問(wèn)題，高壓電纜高柔韌性是至關(guān)重要的。只有比較柔韌的設計，通過(guò)車(chē)輛的路由才可以容易實(shí)現。

7. 耐彎曲

如果電動(dòng)機位于靠近車(chē)輛的運動(dòng)部位，然后導致連接的高壓電纜連續振動(dòng)，它要求被設計成能承受高的循環(huán)彎曲，以確保良好的彎曲耐力。

8. 標識

因為高電壓帶來(lái)應用風(fēng)險增加，各種標準均定義高壓電纜必須在視覺(jué)上與普通汽車(chē)電纜區分，表面必須是鮮艷的橙色。

同時(shí)也可以印刷警示內容和特殊標記，如“小心!高壓600V”、高電壓的閃電標識等。

三、電動(dòng)車(chē)電纜的標準化現狀

針對上述的電動(dòng)汽車(chē)應用的高壓電纜的挑戰和要求，有必要建立新的電纜標準，以滿(mǎn)足供應商、線(xiàn)束廠(chǎng)以及主機廠(chǎng)的需要。

標準化組織道路車(chē)輛技術(shù)委員會(huì )電氣電子分技術(shù)委員會(huì )車(chē)用電纜工作組(ISO/TC 22/SC 3/WG4)在開(kāi)展這項工作。

在ISO 6722上可以看到，基于常見(jiàn)的600 V電纜標準進(jìn)行了修訂，以符合600V電纜的需求。因為它的大多要求還是很通用的，但往往不考慮高壓電纜所需的特殊設計。ISO 14572 也作了類(lèi)似的修訂。

目前電壓高于600V高壓電纜的標準化是各工作組的一個(gè)課題。標準號是ISO 17195。

SAE將調整目前的高壓(額定600 V)規范SAE J1654 對高壓電纜的要求，并涵蓋從600 到1000 V的額定電壓，新創(chuàng )建尚未發(fā)布的標準SAE J2840將定義為屏蔽類(lèi)型的電纜。

LV是德國的五大汽車(chē)公司的共同采購規范，目前推出了額定電壓600 V的電動(dòng)汽車(chē)高壓電纜標準LV 216。其涵蓋單芯和多芯的屏蔽電纜。

我國的高壓屏蔽電纜的國家汽車(chē)行業(yè)標準正在制定中，其額定電壓將達到1000 V。

四、電動(dòng)汽車(chē)高壓電纜結構設計

標準的產(chǎn)品和非常具體的要求是很難界定的。本文的宗旨是解決基本的設計思路，通過(guò)應用*高壓電纜結構原理克服上文所述的挑戰。

1. 導體設計

高壓電纜的柔韌性，大多是由導體的設計所決定。這就是為什么高壓電纜使用具有大量非常小的直徑的單絲的特殊導體。一定數量的單絲*行束絞，然后再同心的復絞，形成高壓電纜需要的軟導體。

多的根數另外一個(gè)好處是更好的耐彎曲。絞線(xiàn)節距縮短，還可以提高高壓電纜的彎曲壽命。

2. 絕緣材料

絕緣材料的選擇主要是考慮耐熱要求和機械強度。相比標準的電池電纜，可以合理選擇比較軟的材料，使特殊設計的絞合導體保持柔韌性。

3. 成纜

電纜當多芯時(shí)通常需要將線(xiàn)芯絞合起來(lái)。為了彌補絞合高壓電纜線(xiàn)芯造成的變形，需要采用所謂退扭的設備。這個(gè)過(guò)程中，的絞線(xiàn)機配備的放線(xiàn)盤(pán)相對絞合方向反向旋轉。這為防止電纜的變形張力很有必要。

根據電纜的結構，通常使用填充，以保證屏蔽電纜較高的同心度，zui終取得一個(gè)令人滿(mǎn)意的高壓電纜。在絞合纜芯使用包帶可以保持電纜的柔韌性。

4. 屏蔽­

由于EMC(電磁兼容性)的要求，使用多根銅絲組成編織屏蔽。鍍錫銅絲可以使其抵抗環(huán)境影響如氧化等變得更加強大。用細的銅絲可以保持設計的柔韌性

屏蔽需要有一個(gè)90%以上的覆蓋率克服前面介紹的EMI問(wèn)題。

屏蔽效果的不同需要，編織屏蔽可以結合其他各種屏蔽，如鋁塑符合薄膜。屏蔽外可以繞包一層無(wú)紡布，以確保在裝配過(guò)程中輕松的剝下護套。

5. 護套

和線(xiàn)芯的絕緣一樣，護套材料根據熱和機械性的要求選擇。由于直接接觸，像耐液體和耐磨等的環(huán)境屬性對護套也尤其重要。這些特性主要取決于所選護套材料類(lèi)型，而在一定程度也受護套結構設計影響。

如果特殊要求，如克服安裝車(chē)輛環(huán)境的磨損，要求增加耐磨性，這在選擇材料時(shí)就需要考慮。通常使用測試設備模擬用于驗證這些特性。

選擇比較軟的材料，受益的是柔韌性，而這可能會(huì )導致高壓電纜較低的耐磨。

根據相關(guān)規范中規定，擠出外套應是一個(gè)鮮艷的的橙色，根據規定也可以添加特殊的警示高壓的標記。

五、總結

高壓線(xiàn)束作為電動(dòng)汽車(chē)上動(dòng)力輸出的主要載體，是整車(chē)性能和安全的關(guān)鍵零部件之一。高壓線(xiàn)束的研發(fā)和設計不僅要從整車(chē)的角度考慮，還要從原材料、連接器、組件供應商等各個(gè)環(huán)節的角度出發(fā)，在行業(yè)標準還不太規范的情況下，共同努力制定既符合當前實(shí)際使用環(huán)境，又具有行業(yè)前瞻性的統一標準。這樣，才能進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車(chē)的安全性，同時(shí)也利于高壓線(xiàn)束降低設計和制造成本，為推廣電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展作出應有的貢獻。