Объяснение проводки электромобиля: высоковольтные кабели, жгуты и низковольтные системы

Оранжевый кабель сечением 35 мм2, рассчитанный на напряжение 300 В, не выдержит нагрузку от батареи на 400 В, независимо от того, насколько чистым выглядит обжим. Большинство проблем с проводкой электромобилей возникают из-за одних и тех же трех несоответствий: класс изоляции ниже напряжения системы, разъем без высоковольтной блокировки или экран, заделанный только на одном конце. Сделайте эти три правильно, и остальная часть ремня станет упражнением по прокладке и удобству обслуживания, а не игрой на надежность.

В разделах ниже тяговая проводка отделена от низковольтной проводки управления, показаны цифры, которые действительно имеют значение в спецификации, и указано, где обычно скрываются риски закупок.

Домены высокого и низкого напряжения — две разные проблемы покупки

Начните с области напряжения, а не с сечения провода. Подключаемый гибридный блок может работать от 100 до 200 В, тогда как аккумуляторно-электрический блок обычно работает при 400 В, а платформы на 800 В теперь часто встречаются на новых моделях. В то же время сиденья, освещение, дисплеи и электроника кузова по-прежнему работают от напряжения 12 В, 24 В или 48 В. Эти две области имеют общее шасси, но почти ничего больше: разная изоляция, разные разъемы, разные процедуры тестирования и часто разные поставщики.

Поскольку требования резко различаются, поставщик, который отлично разбирается в 12-вольтовых жгутах, не получает автоматически квалификацию для сборки тяговых тросов, и обратное также верно. Когда один поставщик занимается обеими задачами, практической выгодой является интерфейсное управление: низковольтная ветвь, которая питает насос охлаждения аккумулятора, и высоковольтная подача этого насоса затем проектируются с учетом одних и тех же маршрутов и температурных предположений.

Внутри высоковольтных кабелей: класс изоляции, экран и разъем

Три свойства определяют, прослужит ли тяговый трос свой срок службы. Во-первых, это класс изоляции. Автомобильные одножильные высоковольтные кабели обычно рассчитаны на напряжение 600 В или 1000 В, со сшитым полиэтиленом в качестве обычного диэлектрика и силиконом, используемым там, где температура кабеля достигает около 180 градусов по Цельсию рядом с инверторами или преобразователями постоянного тока. Кабелю, рассчитанному всего на 300 В, не место в системе на 400 В, даже если измеренный ток выглядит скромным, поскольку частичный разряд и трекинг начинаются задолго до появления сильного короткого замыкания.

Второе – экранирование. Тяговые кабели переносят коммутируемые токи с очень быстрыми изменениями напряжения, а неэкранированная трасса излучает широкополосный шум в собственную проводку датчиков автомобиля и радиоприем. Конструкция из фольги и оплетки, закругленная на 360 градусов с обоих концов, содержит эту энергию. Экран, заземленный на одном конце, лишь превращает кабель в антенну, что является одной из наиболее распространенных и наименее очевидных ошибок в сборках послепродажного обслуживания.

Третий — интерфейс разъема: двухступенчатая защелка, защищенные от прикосновения контакты, защищенные от прикосновения контакты, корпуса со шпонками, предотвращающие перекрестное соединение, и петля блокировки, которая сообщает контроллеру, что разъем полностью вставлен до замыкания контакторов. Сопряженное уплотнение IP67 является разумным базовым уровнем, а IP6K9K предполагает очистку паром.

Изготовленный на заказ автомобильный жгут проводов для Tesla, Mercedes-Benz и BMW Жгут проводов, специально разработанный для автомобилей Tesla, Mercedes-Benz и BMW, изготовленный по чертежам с проводниками из бескислородной меди и уплотнением IP67 для надежной передачи энергии и сигналов. Посмотреть продукт →

Поскольку поперечное сечение проводника, класс изоляции и семейство разъемов меняются от платформы к платформе, жгуты для моделей Tesla, Mercedes-Benz и BMW обычно изготавливаются по чертежам конкретного автомобиля, а не выбираются из каталога. Это правильная отправная точка, когда проект требует определенной сборки с отслеживаемыми материалами вместо свободного кабеля, обрезанного до нужной длины на месте.

Низковольтная проводка управляет логикой автомобиля

Ничто в салоне не движется без слаботочной сети. Регулировка сиденья, дисплеи в подлокотниках, окружающее освещение, дверные замки и управление телом — все зависит от жгутов, которые передают энергию и данные вместе. Если тяговый кабель оценивается по диэлектрической прочности и токовой нагрузке, то низковольтный жгут оценивается по падению напряжения, удержанию разъема и целостности сигнала.

Данные — это то место, где появляются сюрпризы на поздней стадии. CAN FD и LIN остаются «рабочими лошадками», в то время как каналы Ethernet 100BASE-T1 и 1000BASE-T1 требуют витых пар с контролируемым импедансом, согласованной длины пар и физического отделения от тяговых линий. Падение напряжения в полвольта на питании двигателя сиденья безвредно; такого же количества наведенного шума на линии датчика тока нет.

ДК-Б-1947 Блок управления автомобилем для модификации автомобиля Блок управления сиденьями, внешним освещением и электрическими присосками со степенью защиты IP65, с набором микросхем промышленного класса и защитой от помех для надежной многоканальной обработки данных. Посмотреть продукт →

Блоки управления расположены на другом конце этих жгутов. Герметичный модуль с несколькими релейными выходами, связью CAN или RS485 и корпусом IP65 или IP67 превращает пучок проводов в систему, которую можно диагностировать, а не гадать. Обзор Роль безопасности модуля управления автомобилем полезен при принятии решения о том, какие нагрузки заслуживают контролируемого выхода, а какие могут оставаться в простой цепи с предохранителями.

Маршрутизация, радиус изгиба и весовой баланс

Правила прокладки высоковольтного кабеля более строгие, чем ожидают большинство строителей-новичков. Практическим правилом является минимальный радиус изгиба, в четыре-шесть раз превышающий внешний диаметр кабеля под нагрузкой, с прямым участком длиной не менее 50 мм за каждым разъемом перед первым изгибом. Зажимы, расположенные на расстоянии примерно 150–300 мм друг от друга, предотвращают раскручивание кабеля во время вибрации, а при каждом проходе через листовой металл требуется втулка или обрезка кромок, поскольку потертость изоляции на проводнике на 400 В представляет собой скорее риск возникновения дуги, чем косметический дефект.

Вес – второе ограничение. Полный комплект ремня безопасности легкового автомобиля обычно весит от 30 до 60 кг, а одна только тяговая часть может составлять от 8 до 15 кг. Алюминиевые проводники уменьшают этот показатель примерно на 30–45 процентов для того же номинального тока, если принять во внимание большее поперечное сечение и более толстую конструкцию клемм, но они требуют специального покрытия клемм, чтобы избежать гальванической коррозии и ползучести при обжиме. Медь остается более простым выбором при напряжении ниже 48 В и для коротких пробегов.

Где проводка электромобиля выходит из строя в первую очередь

Список отказов короткий и предсказуемый, что позволяет легко проектировать:

• Экран оканчивается на одном конце или имеет длинный хвостик вместо зажима на 360 градусов, что увеличивает излучаемые излучения.
• Класс изоляции ниже напряжения системы, что приводит к медленному ухудшению состояния, а не к немедленному повреждению.
• Высота обжима выходит за пределы допуска, что увеличивает сопротивление и нагрев клеммы во время быстрой зарядки.
• Петля блокировки отсутствует или обходится, поэтому частично посаженный разъем никогда не обнаруживается.
• Термоциклирование на выходе аккумуляторной батареи в сочетании с плотной прокладкой приводит к износу и истиранию уплотнений.
• Пары сигналов проложены рядом с тяговым кабелем, что приводит к периодическим неисправностям, которые исчезают на стенде.

Стандарты и документация по запросу

Стандарты превращают мнения в критерии приемлемости. Соответствующие ссылки включают ISO 6469-3 по электробезопасности высоковольтных систем, ISO 6722 для одножильных автомобильных кабелей, серию LV 216 для высоковольтных кабелей на 600 В и 1000 В, SAE J1673 и J1654 для практики высоковольтных кабелей и разъемов, USCAR-2 и USCAR-21 для характеристик разъемов и клемм, ISO 20653 для проникновения. защита и IEC 62196 для разъемов для зарядки.

Помимо стандартных ссылок, запросите фактические данные: результаты диэлектрической стойкости, обычно двукратное номинальное напряжение плюс 1000 В, приложенное в течение одной минуты; сопротивление изоляции измерено при 500 В постоянного тока; 100-процентная проверка целостности и полярности; результаты целостности уплотнения на партию; и сечения обжима со значениями усилия выдергивания. Поставщик с документированным процессом и системой контроля изменений ценится больше, чем просто более низкая цена за единицу продукции, поскольку бесшумная замена материала на оранжевом кабеле не является чем-то, что можно обнаружить при окончательной проверке.

Поиск индивидуальной проводки без доработки

Большая часть доработок в проекте индивидуальной подвески происходит на основе информации, которая никогда не была записана. Приведенный ниже контрольный список охватывает моменты, по которым генерируется большинство заказов на инженерные изменения:

1. Определите область напряжения и профиль тока, включая непрерывный ток, пиковый ток и рабочий цикл.
2. Укажите класс изоляции и номинальную температуру для каждого сегмента кабеля по его физическому местоположению.
3. Подберите каждый разъем к соответствующему интерфейсу, включая функции кодирования и блокировки, без каких-либо замен без письменного разрешения.
4. Укажите радиус изгиба, расстояние между зажимами и расстояние от сигнальной проводки непосредственно на чертеже или в 3D-модели.
5. Требуется проверка первого изделия, а также данные испытаний на уровне партии на предмет непрерывности, диэлектрической стойкости и целостности уплотнения.
6. Подтвердите отслеживаемость и контроль изменений, включая коды партий и уведомление перед любым изменением материала или процесса.

7-дюймовый емкостный сенсорный экран для систем автомобиля Автомобильный 7-дюймовый емкостный сенсорный экран с широким обзором IPS, 10-точечным мультитач и степенью защиты IP65, подходящий для интеграции пользовательского интерфейса в автомобильные системы. Посмотреть продукт →

Дисплей — это полезный тестовый пример. 7-дюймовый емкостный сенсорный экран крепится к тому же низковольтному жгуту, что и контроллер, с которым он взаимодействует, поэтому тип разъема, напряжение питания и глубина установки должны быть указаны на одном чертеже, прежде чем какая-либо часть будет отсоединена. Та же логика применима к изготовленная на заказ автомобильная электроника программа: жгут проводов, распределительное устройство, модуль управления и человеко-машинный интерфейс определяются вместе или отлаживаются вместе.

Проводка электромобиля вознаграждает за короткий список решений, принятых на ранней стадии: правильный диапазон напряжения, класс изоляции выше напряжения системы с запасом, экран с заделками на обоих концах и разъем, который физически доказывает, что он установлен. Все, что после этого, — это маршрутизация, документация и тестовые данные. Опирайтесь на эти четыре пункта, опираясь на реальные цифры, а не на предположения, и ремни безопасности перестанут быть хрупкой частью сборки.