用于混動及電動車的高壓導(dǎo)線的主要特性包括:
1額定電壓
導(dǎo)線的額定電壓是導(dǎo)線能夠持續(xù)承受并不會使導(dǎo)線的基本特性出現(xiàn)退化的交/直流有限電壓值。
在電池系統(tǒng)的回路中,最大額定電壓可以達到直流600V,在導(dǎo)線選型時需要特別關(guān)注廠商對于導(dǎo)線工作電壓的規(guī)定。導(dǎo)線的額定電壓應(yīng)該大于回路的最大電壓。
2安培容量
導(dǎo)線的安培容量是諸多因素共同作用的結(jié)果。例如:
導(dǎo)線尺寸
導(dǎo)線材料
導(dǎo)線長度
線芯電阻系數(shù)
導(dǎo)線的安培容量以及容許溫升是與導(dǎo)線規(guī)格截面積密切相關(guān)的。可以初步根據(jù)例如線圖的特定規(guī)格的導(dǎo)線發(fā)煙曲線來進行選擇。
圖*—M6040導(dǎo)線發(fā)煙曲線
導(dǎo)線發(fā)煙曲線和fuse曲線對比匹配
3工作溫度
導(dǎo)線工作溫度可以分為持續(xù)工作溫度和最高過載溫度。這些溫度可以通過測量導(dǎo)線絕緣皮表面測得。
持續(xù)工作溫度
持續(xù)溫度是導(dǎo)線絕緣層承受3000小時(引自ISO標(biāo)準(zhǔn))并無異常的溫度。此溫度是通過測量導(dǎo)線絕緣層表面而得。容許的穩(wěn)態(tài)(持續(xù))電流造成的導(dǎo)線總溫度要少于持續(xù)工作溫度。對于持續(xù)工作狀態(tài),在給定的環(huán)境溫度條件下導(dǎo)線的穩(wěn)態(tài)安培容量定義是指特定的電流,導(dǎo)線持續(xù)此電流承受3000小時并且不會超過絕緣層的持續(xù)工作溫度。
4最大過載溫度
最大過載溫度是指在導(dǎo)線絕緣層持續(xù)工作溫度的基礎(chǔ)在加上60℃。導(dǎo)線能夠承受此溫度達到一個小時。容許過載電流會造成總的導(dǎo)線溫度要少于過載工作溫度。過載情況可能會縮短導(dǎo)線的整體壽命,但并不會造成導(dǎo)線的損壞。
5短路電流的熱效應(yīng) - I2t
當(dāng)短路發(fā)生時大量的熱能將會產(chǎn)生。測量短路電流的I2t的耐熱性是高壓導(dǎo)線的一個重要的性能參數(shù)。I 代表短路電流(RMS),t代表短路時間(單位秒)。
6導(dǎo)線發(fā)煙曲線
此曲線表現(xiàn)了當(dāng)電流在特定時間超過了特定水平導(dǎo)線發(fā)煙就會出現(xiàn)的現(xiàn)象。
圖*—導(dǎo)線發(fā)煙曲線
a) 導(dǎo)線初步選型的步驟如下:
首先根據(jù)客戶的應(yīng)用電器設(shè)備信息以及電流、電壓、溫度要求,結(jié)合M-Spec規(guī)格書從BOD文件中篩選潛在可行的線束規(guī)格,如M6040規(guī)格系列等。
輸入信息:客戶的應(yīng)用電器設(shè)備信息以及電流、電壓、溫度要求
選型工具:導(dǎo)線M-Spec、導(dǎo)線BOD選型參考文件
輸出信息:導(dǎo)線規(guī)格,如M6040規(guī)格系列
表*—CableBOD
Cable Matrix | ||||
Cable Master Bulk Spec | Insulation Mat'l (abbr)Description (abbr) |
Temperature Range (Continuous) |
Cable Size (mm2) | Application |
M3075 |
Crosslinked Polyethylene (XLPE) Thin wall (TXL) |
>-40°C <135°C | 0.5/0.8/1.0/3.0 | low voltage circuit |
M3070 |
Crosslinked Polyethylene (XLPE) STANDARD WALL (GXL) |
>-40°C <135°C | 2.0/3.0/5.0 | high voltage circuit |
M3252 |
Crosslinked Polyethylene (XLPE) Thin wall (TXL) |
>-40°C <135°C | 13.0/19.0 | low voltage circuit(battery cable) |
M6040 |
Crosslinked Polyethylene (XLPE) Thin wall (TXL) |
>-40°C <150°C | 3.0/5.0/25.0 /35.0/50 | high voltage circuit(shielded cable) |
M6041 | CROSS LINKED POLYETHYLENE | >-40°C <150°C | 35.0/50 | high voltage circuit |
M3232 | PVC Insulated | >-40°C <105°C | 0.75 | low voltage circuit |
M3328 |
PVC Thin wall |
<80°C | 0.5 | low voltage circuit |
M3253 |
JACKET PVC CABLE XLPE HEAT RESISTANT |
<100°C | 0.5 | low voltage circuit |
M3207 |
THIN WALL – TXL CABLE AUTOMOTIVE, LOW TENSION CROSS LINKED POLYETHYLENE, INSULATED – 150OC RATED |
>-40°C <150°C | 0.5 | low voltage circuit |
b) 向供應(yīng)商獲得需要規(guī)格的導(dǎo)線發(fā)煙曲線,通過電流和線芯溫度曲線來初步選取可行線徑規(guī)格,如截面積35mm2或50mm2等。
輸入信息:初選的導(dǎo)線規(guī)格以及客戶的電流、電壓、溫度要求
選型工具:相應(yīng)規(guī)格導(dǎo)線的發(fā)煙曲線
輸出信息:初選導(dǎo)線線徑范圍,如截面積大于35mm2等
例如:客戶端設(shè)備的環(huán)境溫度是85℃,工作電流要求200A,而我們通過M6040的發(fā)煙曲線來確定線徑大小。
如下圖,縱軸為導(dǎo)線溫度,橫軸是工作電流,圖中有四條線徑規(guī)格的曲線。
首先客戶要求的工作電流是200A,我們可以通過200A的橫軸坐標(biāo)對應(yīng)各曲線的交點可以得出四條水平虛線分別代表四個線徑導(dǎo)線在200A情況下的溫度情況。
通過M6040的M-Spec介紹M6040的導(dǎo)線工作溫度是150℃,可以發(fā)現(xiàn)在四條溫度水平線中有兩條紅色虛線位于150℃水平線的上方,而兩條藍色水平線則在150℃下方。說明在環(huán)境溫度85℃,工作電流200A情況下, 16SQ和25SQ的導(dǎo)線溫度已經(jīng)超出的M6040這款線束的工作溫度,而25SQ和35SQ的導(dǎo)線則沒有超出。
所以在這種情況下,可以判斷16SQ和25SQ不符合要求,可以選擇在35SQ或者50SQ的線徑規(guī)格。
圖*—導(dǎo)線特性曲線
c) 將選出的線徑規(guī)格導(dǎo)線信息按照一下輸入信息列表輸入”Cable Simulation Tool”,得出相應(yīng)的”gauge-current-temperature raisecurve”,通過得出的溫升曲線可以進一步核實所選導(dǎo)線在客戶指定工作電流和溫度環(huán)境要求下溫升幅度以及確認是否超出所選導(dǎo)線本身的極限工作溫度。
輸入信息:”CableSimulation Tool”輸入信息(如下表)
選型工具:”CableSimulation Tool”
輸出信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需驗證的具體規(guī)格和線徑導(dǎo)線的模擬溫升曲線(如下圖)
表*—“Cable Simulation Tool”輸入信息
注:以下導(dǎo)線模擬系統(tǒng)所需導(dǎo)線特性參數(shù)的輸入信息可以結(jié)合導(dǎo)線規(guī)格資料以及從供應(yīng)商處獲得。
圖*—“Cable Simulation Tool”輸出結(jié)果
d) 保險絲、導(dǎo)線匹配模擬及線束選型升級將” Cable Simulation Tool”模擬演算出的”gauge-current-temperature raisecurve”輸入到”保險絲/導(dǎo)線選型匹配工具”,系統(tǒng)會自動通過一系列公式進行演算模擬出與相應(yīng)保險絲匹配的導(dǎo)線線徑規(guī)格。
系統(tǒng)在進行導(dǎo)線性能與保險絲匹配模擬的時候,當(dāng)演算失敗是會自動對于最初選型的導(dǎo)線線徑規(guī)格進行升級并重新演算,直到符合所有演算條件,并輸出最終線徑選型規(guī)格完成導(dǎo)線選型。
?輸入信息:導(dǎo)線發(fā)煙曲線數(shù)據(jù)輸入”保險絲/導(dǎo)線選型匹配工具”后臺數(shù)據(jù)庫?選型工具:”保險絲/導(dǎo)線選型匹配工具”?輸出信息:與所選Fuse型號的特性匹配模擬以及升級后確定的最終導(dǎo)線線徑規(guī)格(保險絲/導(dǎo)線匹配模擬選型結(jié)果如下圖)
系統(tǒng)內(nèi)部模擬演算流程圖過程如下:
圖*—模擬演算流程
圖*— Fuse/導(dǎo)線匹配模擬選型結(jié)果輸出
如上圖,最終”保險絲/導(dǎo)線選型匹配工具”會輸出保險絲型號和最終導(dǎo)線規(guī)格,并且輸出導(dǎo)線發(fā)煙和保險絲熔斷的電流/時間曲線。根據(jù)電流/時間曲線,我們可以進行如下例子的判斷分析:
舉例:我們得到如下導(dǎo)線發(fā)煙和保險絲熔斷的電流/時間曲線,我們以玻璃管型保險絲和35sq導(dǎo)線(150℃環(huán)境發(fā)煙曲線)為例可以分析歸納出以下四種情況:? 安全區(qū)域? 有限安全區(qū)域? 保險絲熔斷區(qū)域?保險絲瞬間熔斷區(qū)域
圖*—保險和導(dǎo)線校核曲線
區(qū)域一、Safety Area – 安全區(qū)域(紅色區(qū)域)
在紅色區(qū)域范圍內(nèi),保險色熔斷曲線和導(dǎo)線發(fā)煙曲線無限接近225A垂直線但并為相交。說明當(dāng)電流小于225A時長時間工作狀態(tài)下,保險能夠保持不熔斷而導(dǎo)線也沒有出現(xiàn)發(fā)煙現(xiàn)象,都能正常工作。
區(qū)域二、Limited Safety Area – 有限安全區(qū)域(黃色區(qū)域)
黃色區(qū)域在225A和410A縱軸垂線之間,35sq導(dǎo)線發(fā)煙曲線先與410A垂直線在140s的縱坐標(biāo)垂線相交。
說明在225A和410A之間的電流范圍,導(dǎo)線會先于保險絲熔斷而出現(xiàn)發(fā)煙現(xiàn)象。所以當(dāng)客戶的電流要求在大于225A小于410A情況下,此玻璃管型保險絲與35sq導(dǎo)線的匹配存在風(fēng)險。
所以需要明確客戶的電流要求以及峰值持續(xù)時間,當(dāng)客戶端峰值持續(xù)時間小于客戶電流對應(yīng)的導(dǎo)線臨界發(fā)煙時間,那么保險絲不會熔斷而導(dǎo)線也不會發(fā)生發(fā)煙現(xiàn)象,均能正常工作,但實際上保險絲未能起到熔斷保護的作用。
區(qū)域三、Fusing Area - 保險絲熔斷保護區(qū)域(綠色區(qū)域)
綠色區(qū)域在410A和1000A的區(qū)間范圍內(nèi),保險絲熔斷曲線先于導(dǎo)線發(fā)煙曲線與縱坐標(biāo)垂線相交,、保險絲會先于導(dǎo)線發(fā)煙而提前熔斷從而起到保護電路的作用。
區(qū)域四、Instant Fusing Area - 瞬間熔斷區(qū)域(藍色區(qū)域)
保險絲熔斷曲線與電流橫坐標(biāo)相交與1s的時間節(jié)點,說明在大于1000A的電流情況下,保險會在1S以內(nèi)瞬間熔斷,而導(dǎo)線不會發(fā)煙正常工作。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:新能源汽車的?導(dǎo)線選型
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