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新能源汽車的?導線選型

作者: 來源: 日期:2021/3/16 18:34:15 人氣:3404

用于混動(dong)及電動(dong)車的高(gao)壓導線的主要(yao)特性包括:

 

1. 額定電壓

導(dao)(dao)線的額定電(dian)壓(ya)是(shi)導(dao)(dao)線能夠持(chi)續承受并不會(hui)使導(dao)(dao)線的基本特性出現退化的交/直(zhi)流有限電(dian)壓(ya)值。


在電(dian)(dian)池系統的回路中,最(zui)大(da)額定電(dian)(dian)壓可(ke)以達到(dao)直流600V,在導線選(xuan)型時(shi)需要(yao)特別(bie)關注廠商對于導線工作電(dian)(dian)壓的規定。導線的額定電(dian)(dian)壓應該大(da)于回路的最(zui)大(da)電(dian)(dian)壓。

 

2. 安培容量

導線的(de)安培容量是諸多因素共同(tong)作用的(de)結果。例(li)如:

·     ; 導(dao)線尺(chi)寸

·      導線(xian)材料(liao)

·      導線長度(du)

·      線芯電阻系數

導(dao)線的安培容量以及容許(xu)溫升是與(yu)導(dao)線規格(ge)截面積(ji)密切(qie)相關的。可以初(chu)步根(gen)據例如線圖(tu)的特定規格(ge)的導(dao)線發煙(yan)曲(qu)線來進行(xing)選擇。


           

圖片


圖*—M6040導線發(fa)煙曲線



 導線(xian)發煙曲(qu)線(xian)和fuse曲(qu)線(xian)對比匹配



3. 工作溫度

導(dao)線(xian)工作溫(wen)度可以分為(wei)持(chi)續工作溫(wen)度和最高過(guo)載溫(wen)度。這(zhe)些(xie)溫(wen)度可以通(tong)過(guo)測(ce)量導(dao)線(xian)絕(jue)緣皮表面測(ce)得。


持續工作溫度

持(chi)續溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)是導(dao)線絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)層(ceng)承受3000小時(引自(zi)ISO標(biao)準)并(bing)無異常的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。此溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)是通過測(ce)量導(dao)線絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)層(ceng)表面(mian)而得。容(rong)許的(de)穩(wen)態(tai)(持(chi)續)電(dian)(dian)流造成的(de)導(dao)線總溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)要(yao)少于(yu)持(chi)續工作(zuo)(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。對于(yu)持(chi)續工作(zuo)(zuo)狀態(tai),在給定的(de)環境溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)條件(jian)下導(dao)線的(de)穩(wen)態(tai)安培(pei)容(rong)量定義是指(zhi)特定的(de)電(dian)(dian)流,導(dao)線持(chi)續此電(dian)(dian)流承受3000小時并(bing)且不會超過絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)層(ceng)的(de)持(chi)續工作(zuo)(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。

 

4. 最大過載溫度

最大過(guo)載(zai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是(shi)指在(zai)導(dao)(dao)線(xian)絕緣(yuan)層持續工作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的基礎在(zai)加上60℃。導(dao)(dao)線(xian)能夠承受此溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)達到一個小時。容許過(guo)載(zai)電流會(hui)(hui)造(zao)成總的導(dao)(dao)線(xian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)要(yao)少于(yu)過(guo)載(zai)工作溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。過(guo)載(zai)情況可能會(hui)(hui)縮短導(dao)(dao)線(xian)的整體壽命,但并不會(hui)(hui)造(zao)成導(dao)(dao)線(xian)的損壞(huai)。


5. 短路電流的熱效應 - I2t

當短(duan)路(lu)發生(sheng)時大(da)量的(de)(de)熱能將(jiang)會(hui)產生(sheng)。測量短(duan)路(lu)電流的(de)(de)I2t的(de)(de)耐熱性是高壓導線(xian)的(de)(de)一個重要的(de)(de)性能參(can)數。I 代表短(duan)路(lu)電流(RMS),t代表短(duan)路(lu)時間(單位秒)。

 

6. 導線發煙曲線

此曲(qu)線表現(xian)(xian)了(le)當電流在特定時(shi)間超(chao)過了(le)特定水平導(dao)線發(fa)煙就會出現(xian)(xian)的(de)現(xian)(xian)象。

                                    

圖片


圖(tu)*—導線發煙曲(qu)線


a) 導線初步選型的步驟如下:

首先根(gen)據客(ke)戶(hu)的(de)應用電器設備(bei)信息以及電流、電壓、溫度要求,結合M-Spec規(gui)格(ge)書從BOD文件(jian)中篩選潛在可行(xing)的(de)線束規(gui)格(ge),如M6040規(gui)格(ge)系列等。

?輸入信(xin)息(xi):客戶(hu)的應(ying)用電器設備(bei)信(xin)息(xi)以及電流、電壓、溫度要(yao)求(qiu)

?選型工(gong)具(ju):導線(xian)M-Spec、導線(xian)BOD選型參考(kao)文件

?輸出信息(xi):導(dao)線規格,如M6040規格系列


表(biao)*—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) 向供應商獲得需要規格的導線發煙曲線,通過電流和線(xian)芯溫度曲線(xian)來初步選取可行線(xian)徑規格,如(ru)截(jie)面積35mm2或50mm2等。


?輸(shu)入信(xin)息:初選的導線規格以及客戶的電(dian)流(liu)、電(dian)壓、溫度要求

?選型工具(ju):相應(ying)規格導線的(de)發煙曲線

?輸出信息:初選導線線徑范圍,如截面積大于35mm2等

例如:客戶端(duan)設(she)備的環境溫(wen)度(du)是85℃,工作電流(liu)要求200A,而我(wo)們通過M6040的發煙曲線(xian)來確定線(xian)徑大小。



如下圖(tu),縱軸(zhou)為(wei)導線(xian)溫度,橫軸(zhou)是工作電(dian)流,圖(tu)中有(you)四條線(xian)徑規格的曲線(xian)。



首先(xian)客(ke)戶要(yao)求的工(gong)作電流是(shi)200A,我(wo)們可(ke)以通過200A的橫(heng)軸坐標對應(ying)各(ge)曲(qu)線的交點可(ke)以得出四(si)條水平虛線分別代(dai)表四(si)個(ge)線徑導線在(zai)200A情況(kuang)下的溫度情況(kuang)。



通過M6040的(de)(de)M-Spec介紹M6040的(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)工(gong)作(zuo)溫(wen)度是150℃,可(ke)以發現在四條(tiao)(tiao)溫(wen)度水(shui)平線(xian)(xian)中(zhong)有(you)兩條(tiao)(tiao)紅色虛線(xian)(xian)位于150℃水(shui)平線(xian)(xian)的(de)(de)上方,而兩條(tiao)(tiao)藍色水(shui)平線(xian)(xian)則(ze)(ze)在150℃下(xia)方。說明在環境溫(wen)度85℃,工(gong)作(zuo)電流200A情況下(xia), 16SQ和25SQ的(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)溫(wen)度已經超(chao)出的(de)(de)M6040這(zhe)款線(xian)(xian)束的(de)(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度,而25SQ和35SQ的(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)則(ze)(ze)沒有(you)超(chao)出。



所以在(zai)這(zhe)種情況下,可(ke)以判(pan)斷16SQ和25SQ不符合要求,可(ke)以選擇(ze)在(zai)35SQ或者50SQ的(de)線(xian)徑規格。



圖片

圖(tu)*—導線(xian)(xian)特性曲線(xian)(xian)



c) 將選出的線徑規格導線信息按照一下輸入信息列表輸入”Cable Simulation Tool”,得出(chu)相應的”gauge-current-temperature raisecurve”,通過(guo)得出(chu)的溫(wen)升曲線(xian)可以進一步核實所選導(dao)線(xian)在客戶指(zhi)定工作(zuo)電流和溫(wen)度環境(jing)要求(qiu)下(xia)溫(wen)升幅度以及確認(ren)是否超出(chu)所選導(dao)線(xian)本(ben)身的極限工作(zuo)溫(wen)度。


?輸入信(xin)息:”CableSimulation Tool”輸入信(xin)息(如(ru)下表)

?選(xuan)型(xing)工(gong)具:”CableSimulation Tool”

?輸出信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需(xu)驗證的具體規格和線(xian)(xian)徑導(dao)線(xian)(xian)的模擬溫(wen)升曲線(xian)(xian)(如下圖(tu))

表(biao)*—“Cable Simulation Tool”輸入信息


注:以下導線模(mo)擬系統所需導線特(te)性參數的(de)輸入信息可以結合導線規(gui)格資料以及(ji)從供應(ying)商(shang)處(chu)獲得。


圖片


圖*—“Cable Simulation Tool”輸出結果

圖片

&nbsp;                          

d) 保險絲、導線匹配模擬及線束選型升級
將” Cable Simulation Tool”模擬演算出(chu)的”gauge-current-temperature raisecurve”輸入到”保險絲/導線(xian)選(xuan)型匹(pi)配(pei)工具(ju)”,系統會自動通過一系列公(gong)式進行演算模擬出(chu)與相應(ying)保險絲匹(pi)配(pei)的導線(xian)線(xian)徑規格。


系統在進行導(dao)線(xian)(xian)性能與(yu)保險絲匹配模擬的時候,當演算失敗是會自動對于(yu)最初選(xuan)型(xing)的導(dao)線(xian)(xian)線(xian)(xian)徑規格進行升(sheng)級并重(zhong)新演算,直到(dao)符合所(suo)有演算條件,并輸(shu)出最終線(xian)(xian)徑選(xuan)型(xing)規格完成導(dao)線(xian)(xian)選(xuan)型(xing)。


?輸入信(xin)息:導(dao)線(xian)發煙曲線(xian)數據輸入”保險絲/導(dao)線(xian)選型匹配(pei)工具”后臺(tai)數據庫
?選型(xing)工(gong)(gong)具:”保(bao)險絲/導線選型(xing)匹配(pei)工(gong)(gong)具”
?輸出信息:與所(suo)選Fuse型號的特性匹配模擬以及升級(ji)后確定的最終導線線徑(jing)規格(保險絲/導線匹配模擬選型結果如(ru)下圖)

系統內部模擬演算流(liu)程圖(tu)過(guo)程如(ru)下:



圖片


圖(tu)*—模擬(ni)演算流(liu)程


圖*— Fuse/導線匹配模擬(ni)選型結果輸(shu)出

圖片


如上圖,最終”保險絲(si)(si)/導(dao)線(xian)選(xuan)型匹配工(gong)具”會輸(shu)出(chu)保險絲(si)(si)型號和最終導(dao)線(xian)規格,并(bing)且輸(shu)出(chu)導(dao)線(xian)發煙和保險絲(si)(si)熔斷的電流/時(shi)間(jian)曲(qu)線(xian)。根據電流/時(shi)間(jian)曲(qu)線(xian),我們可以進行(xing)如下例子的判斷分析:


舉例:我們(men)(men)得到(dao)如下導線(xian)發煙和(he)保(bao)險(xian)(xian)絲熔斷的(de)電流/時間曲線(xian),我們(men)(men)以玻璃管(guan)型保(bao)險(xian)(xian)絲和(he)35sq導線(xian)(150℃環境(jing)發煙曲線(xian))為例可以分析歸納(na)出以下四種(zhong)情(qing)況:
? 安全區域
? 有(you)限安全區域
? 保險絲(si)熔(rong)斷(duan)區域
?保險絲瞬間熔斷區(qu)域(yu)

圖片


圖*—保險(xian)和導線(xian)(xian)校核(he)曲線(xian)(xian)
 
區域一、Safety Area – 安全區域(紅色區域)
在(zai)紅色區域范(fan)圍內,保(bao)險色熔斷曲(qu)線(xian)和導(dao)(dao)線(xian)發(fa)煙(yan)曲(qu)線(xian)無限(xian)接近225A垂直線(xian)但并為相交(jiao)。說(shuo)明當電流小(xiao)于(yu)225A時長時間工作(zuo)狀態下,保(bao)險能(neng)夠(gou)保(bao)持(chi)不熔斷而導(dao)(dao)線(xian)也沒有出現(xian)發(fa)煙(yan)現(xian)象,都能(neng)正(zheng)常(chang)工作(zuo)。
 
區域二、Limited Safety Area – 有限安全區域(黃色區域)
黃色區域在225A和410A縱(zong)軸(zhou)垂(chui)線(xian)之間,35sq導線(xian)發煙曲線(xian)先與410A垂(chui)直線(xian)在140s的(de)縱(zong)坐標垂(chui)線(xian)相交。


說明在225A和410A之間的電流(liu)范圍(wei),導(dao)線(xian)會先(xian)于保險(xian)絲(si)熔斷而出(chu)現發(fa)煙現象。所(suo)以(yi)當客戶的電流(liu)要求在大于225A小于410A情況下,此(ci)玻(bo)璃管(guan)型保險(xian)絲(si)與35sq導(dao)線(xian)的匹配存(cun)在風險(xian)。


所以需要(yao)明(ming)確(que)客(ke)戶的電流要(yao)求(qiu)以及峰值持續(xu)時(shi)間,當客(ke)戶端峰值持續(xu)時(shi)間小于客(ke)戶電流對應的導線(xian)臨界發煙時(shi)間,那(nei)么保(bao)(bao)險(xian)絲(si)不會熔斷(duan)而導線(xian)也不會發生發煙現象,均能正常(chang)工作,但實際上保(bao)(bao)險(xian)絲(si)未能起到熔斷(duan)保(bao)(bao)護的作用(yong)。
 
區域三、Fusing Area - 保險絲熔斷保護區域(綠色區域)
綠色區(qu)域在410A和1000A的(de)區(qu)間(jian)范圍內,保險(xian)絲(si)熔斷曲線(xian)先(xian)于導線(xian)發(fa)煙曲線(xian)與縱坐標垂線(xian)相(xiang)交,、保險(xian)絲(si)會先(xian)于導線(xian)發(fa)煙而提前熔斷從而起到(dao)保護電路(lu)的(de)作用。
 
區域四、Instant Fusing Area -  瞬間熔斷區域(藍色區域)保險(xian)絲熔斷曲(qu)線(xian)(xian)與(yu)電流(liu)橫坐標相交與(yu)1s的時間節點,說明在(zai)大于1000A的電流(liu)情況下,保險(xian)會在(zai)1S以(yi)內瞬(shun)間熔斷,而導線(xian)(xian)不會發煙正常工作。
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