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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:3298

用(yong)于混動(dong)及電動(dong)車的高壓導線的主要特性包括(kuo):

 

1. 額定電壓

導線的(de)額定電壓是導線能夠(gou)持續承受并(bing)不(bu)會(hui)使導線的(de)基本特性出現(xian)退(tui)化的(de)交/直(zhi)流有(you)限電壓值。


在電(dian)池系統的(de)(de)(de)回(hui)路中,最(zui)大(da)額(e)定電(dian)壓可以達到直流600V,在導(dao)線(xian)選型時需要特別關注(zhu)廠商對(dui)于導(dao)線(xian)工作電(dian)壓的(de)(de)(de)規定。導(dao)線(xian)的(de)(de)(de)額(e)定電(dian)壓應該大(da)于回(hui)路的(de)(de)(de)最(zui)大(da)電(dian)壓。

 

2. 安培容量

導線的安培容(rong)量是諸多因素共(gong)同作用的結果。例如:

·      導線尺寸

·      導線材料

·     ; 導線(xian)長度(du)

·      線芯電(dian)阻系數

導線的(de)安培容量以(yi)(yi)及容許溫升是(shi)與(yu)導線規格(ge)截面積密切相關的(de)。可以(yi)(yi)初(chu)步根據(ju)例如線圖的(de)特定規格(ge)的(de)導線發煙曲線來(lai)進行選擇。


           

圖片


圖*—M6040導線發煙(yan)曲線



 導線發煙曲(qu)線和(he)fuse曲(qu)線對比匹配



3. 工作溫度

導(dao)線(xian)工作溫(wen)度(du)(du)可以(yi)分為持續工作溫(wen)度(du)(du)和最(zui)高(gao)過(guo)載溫(wen)度(du)(du)。這(zhe)些溫(wen)度(du)(du)可以(yi)通過(guo)測(ce)量導(dao)線(xian)絕緣皮表面測(ce)得。


持續工作溫度

持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是導(dao)(dao)線(xian)(xian)絕緣(yuan)層承受(shou)3000小時(引自(zi)ISO標準)并(bing)無異常的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。此溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)是通過測量導(dao)(dao)線(xian)(xian)絕緣(yuan)層表(biao)面而(er)得。容許的(de)穩態(持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu))電(dian)(dian)流造成的(de)導(dao)(dao)線(xian)(xian)總溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)要少于(yu)持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。對于(yu)持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態,在給定(ding)的(de)環境溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)條(tiao)件(jian)下導(dao)(dao)線(xian)(xian)的(de)穩態安培(pei)容量定(ding)義是指特定(ding)的(de)電(dian)(dian)流,導(dao)(dao)線(xian)(xian)持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu)此電(dian)(dian)流承受(shou)3000小時并(bing)且不會超過絕緣(yuan)層的(de)持(chi)(chi)(chi)續(xu)(xu)工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)。

 

4. 最大過載溫度

最大過(guo)(guo)載(zai)溫(wen)度(du)是指在導(dao)(dao)線(xian)絕緣層持續工(gong)作溫(wen)度(du)的基(ji)礎在加上60℃。導(dao)(dao)線(xian)能(neng)夠承(cheng)受此溫(wen)度(du)達到一個小(xiao)時(shi)。容許過(guo)(guo)載(zai)電(dian)流會造(zao)成總的導(dao)(dao)線(xian)溫(wen)度(du)要少于過(guo)(guo)載(zai)工(gong)作溫(wen)度(du)。過(guo)(guo)載(zai)情(qing)況可(ke)能(neng)會縮短(duan)導(dao)(dao)線(xian)的整體壽命,但并不會造(zao)成導(dao)(dao)線(xian)的損(sun)壞。


5. 短路電流的熱效應 - I2t

當短(duan)路(lu)發生時(shi)大量(liang)的(de)熱能(neng)(neng)將會產(chan)生。測量(liang)短(duan)路(lu)電流(liu)的(de)I2t的(de)耐熱性是高壓(ya)導線的(de)一個重要(yao)的(de)性能(neng)(neng)參數。I 代表(biao)短(duan)路(lu)電流(liu)(RMS),t代表(biao)短(duan)路(lu)時(shi)間(單(dan)位(wei)秒(miao))。

 

6. 導線發煙曲線

此曲線表(biao)現(xian)了當電流在特定(ding)時間超過了特定(ding)水平導線發煙就會出(chu)現(xian)的現(xian)象。

                                    

圖片


圖(tu)*—導(dao)線發煙(yan)曲線


a) 導線初步選型的步驟如下:

首先根據客戶的應用電(dian)器設(she)備(bei)信(xin)息以及(ji)電(dian)流、電(dian)壓、溫(wen)度要求,結合M-Spec規(gui)格(ge)書(shu)從BOD文件中篩選潛在可(ke)行的線束規(gui)格(ge),如M6040規(gui)格(ge)系(xi)列(lie)等(deng)。

?輸入信息:客(ke)戶的應用電(dian)器設(she)備(bei)信息以及電(dian)流(liu)、電(dian)壓、溫(wen)度要求

?選(xuan)型工具:導線M-Spec、導線BOD選(xuan)型參考文件

?輸出信息:導(dao)線規格,如M6040規格系列


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) 向供應商獲得需要規格的導線發煙曲線,通(tong)過電流和線(xian)芯溫(wen)度曲線(xian)來初步選取(qu)可行線(xian)徑規格,如截面積(ji)35mm2或50mm2等。


?輸入信息:初(chu)選(xuan)的(de)(de)導線規格(ge)以及客戶的(de)(de)電流、電壓、溫度要求(qiu)

?選(xuan)型工具:相應規格導線(xian)的發煙曲線(xian)

?輸出信息:初選導線線徑范圍(wei),如截面(mian)積大于(yu)35mm2等

例(li)如:客戶端設備的(de)環(huan)境溫度(du)是85℃,工作電流(liu)要求200A,而我們通(tong)過M6040的(de)發煙曲線來確定(ding)線徑大(da)小。



如下(xia)圖,縱軸為(wei)導(dao)線溫度,橫(heng)軸是工作電流,圖中有四條(tiao)線徑(jing)規格的曲線。



首先(xian)客(ke)戶要求的工作電流是200A,我們(men)可以通(tong)過200A的橫(heng)軸坐標對(dui)應(ying)各曲線(xian)的交點可以得出四條水(shui)平虛線(xian)分別(bie)代表四個線(xian)徑(jing)導線(xian)在200A情況(kuang)下的溫度情況(kuang)。



通過M6040的(de)M-Spec介紹(shao)M6040的(de)導線工(gong)(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度是150℃,可以(yi)發現在(zai)(zai)四條溫(wen)(wen)(wen)度水平線中有(you)兩條紅色(se)虛線位于(yu)150℃水平線的(de)上方,而(er)兩條藍色(se)水平線則(ze)在(zai)(zai)150℃下方。說(shuo)明在(zai)(zai)環(huan)境溫(wen)(wen)(wen)度85℃,工(gong)(gong)作(zuo)電流(liu)200A情(qing)況下, 16SQ和25SQ的(de)導線溫(wen)(wen)(wen)度已經超出的(de)M6040這款線束的(de)工(gong)(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)(wen)度,而(er)25SQ和35SQ的(de)導線則(ze)沒有(you)超出。



所以(yi)在(zai)這種(zhong)情況(kuang)下,可以(yi)判(pan)斷16SQ和25SQ不符合要求(qiu),可以(yi)選擇在(zai)35SQ或(huo)者50SQ的(de)線徑規格。



圖片

圖*—導(dao)線特性曲(qu)線



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(de)出相應的”gauge-current-temperature raisecurve”,通(tong)過得(de)出的溫升曲(qu)線可(ke)以進一步(bu)核實(shi)所(suo)選導(dao)(dao)線在客戶指定工作(zuo)電流和溫度(du)環境要求(qiu)下溫升幅度(du)以及確認是否超出所(suo)選導(dao)(dao)線本身(shen)的極限工作(zuo)溫度(du)。


?輸入(ru)信息:”CableSimulation Tool”輸入(ru)信息(如下表)

?選型工具(ju):”CableSimulation Tool”

?輸出信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需(xu)驗證的(de)具體規格和線徑(jing)導線的(de)模擬溫升曲線(如下(xia)圖)

表*—“Cable Simulation Tool”輸入信息


注:以(yi)下導線(xian)模(mo)擬系統所(suo)需(xu)導線(xian)特性參(can)數(shu)的輸入(ru)信息可(ke)以(yi)結合導線(xian)規(gui)格資(zi)料以(yi)及從供(gong)應商(shang)處獲(huo)得。


圖片


圖(tu)*—“Cable Simulation Tool”輸(shu)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(shu)入到(dao)”保(bao)險絲/導線(xian)選型匹(pi)配工具”,系統會自動(dong)通過(guo)一系列公式(shi)進行演算模擬出(chu)與相應保(bao)險絲匹(pi)配的導線(xian)線(xian)徑規(gui)格。


系統在進行(xing)導線(xian)(xian)性能與保險絲匹(pi)配模擬的(de)(de)時候,當演算(suan)(suan)失敗是會自動對于最初(chu)選型的(de)(de)導線(xian)(xian)線(xian)(xian)徑(jing)規格進行(xing)升(sheng)級并(bing)重新演算(suan)(suan),直到符合所有(you)演算(suan)(suan)條件,并(bing)輸出最終線(xian)(xian)徑(jing)選型規格完(wan)成(cheng)導線(xian)(xian)選型。


?輸(shu)入(ru)信息(xi):導線發煙曲線數據輸(shu)入(ru)”保險絲/導線選型匹配工具”后臺數據庫(ku)
?選型(xing)工具:”保險絲(si)/導線選型(xing)匹配工具”
?輸出(chu)信息:與所選Fuse型號的特性匹配模擬以及(ji)升級后(hou)確定的最終導線線徑規格(保險絲/導線匹配模擬選型結果(guo)如下圖)

系統內部模擬演算(suan)流(liu)程圖(tu)過程如下:



圖片


圖*—模擬演算流程(cheng)


圖(tu)*— Fuse/導線匹配模擬選型結果輸出

圖片


如上(shang)圖(tu),最(zui)終(zhong)”保(bao)險(xian)(xian)絲(si)/導線(xian)選(xuan)型匹(pi)配工具”會(hui)輸出保(bao)險(xian)(xian)絲(si)型號和最(zui)終(zhong)導線(xian)規格,并(bing)且輸出導線(xian)發煙和保(bao)險(xian)(xian)絲(si)熔斷的電流/時間(jian)曲線(xian)。根據(ju)電流/時間(jian)曲線(xian),我們可以進行如下例(li)子的判斷分析:


舉例:我們(men)得到如下導線發煙和保(bao)險絲熔斷的(de)電(dian)流(liu)/時間曲線,我們(men)以玻(bo)璃管(guan)型保(bao)險絲和35sq導線(150℃環境發煙曲線)為例可(ke)以分析歸(gui)納出(chu)以下四種情況:
? 安全區域
? 有(you)限安全(quan)區域
? 保險絲(si)熔(rong)斷區域
?保險絲瞬間熔斷區域

圖片


圖*—保(bao)險和(he)導線校核曲線
 
區域一、Safety Area – 安全區域(紅色區域)
在紅色區域范圍內,保(bao)險色熔斷曲(qu)線(xian)和導(dao)線(xian)發煙(yan)曲(qu)線(xian)無限(xian)接近225A垂(chui)直線(xian)但并為相交。說明當電流(liu)小于(yu)225A時長時間工作(zuo)狀(zhuang)態下,保(bao)險能(neng)夠保(bao)持不熔斷而導(dao)線(xian)也沒有出現發煙(yan)現象,都(dou)能(neng)正(zheng)常工作(zuo)。
 
區域二、Limited Safety Area – 有限安全區域(黃色區域)
黃(huang)色區(qu)域(yu)在225A和(he)410A縱軸(zhou)垂線(xian)(xian)之間,35sq導(dao)線(xian)(xian)發煙曲線(xian)(xian)先與410A垂直(zhi)線(xian)(xian)在140s的縱坐標垂線(xian)(xian)相(xiang)交(jiao)。


說明在225A和410A之(zhi)間(jian)的電(dian)流范圍,導(dao)線會先于(yu)保(bao)險絲熔斷而出現發煙現象。所以當客戶(hu)的電(dian)流要求在大于(yu)225A小于(yu)410A情況下,此玻璃管型保(bao)險絲與35sq導(dao)線的匹(pi)配存在風(feng)險。


所以(yi)需要明確客戶的(de)(de)電(dian)流(liu)要求以(yi)及峰(feng)(feng)值持續時間,當客戶端峰(feng)(feng)值持續時間小(xiao)于客戶電(dian)流(liu)對應(ying)的(de)(de)導線臨界發煙(yan)時間,那么保(bao)(bao)險絲不會熔(rong)斷而導線也(ye)不會發生(sheng)發煙(yan)現象,均能(neng)正常(chang)工(gong)作,但實(shi)際上保(bao)(bao)險絲未能(neng)起(qi)到(dao)熔(rong)斷保(bao)(bao)護(hu)的(de)(de)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(yu)在410A和(he)1000A的(de)區(qu)間范圍內(nei),保(bao)(bao)險(xian)絲熔(rong)斷曲線(xian)先于導(dao)線(xian)發煙曲線(xian)與縱坐標垂線(xian)相交(jiao),、保(bao)(bao)險(xian)絲會先于導(dao)線(xian)發煙而(er)提前熔(rong)斷從(cong)而(er)起到(dao)保(bao)(bao)護電路的(de)作用(yong)。
 
區域四、Instant Fusing Area -  瞬間熔斷區域(藍色區域)保(bao)險絲熔(rong)斷(duan)(duan)曲(qu)線(xian)與電流橫坐標相交與1s的時間(jian)節(jie)點,說明在(zai)(zai)大于(yu)1000A的電流情況下,保(bao)險會(hui)在(zai)(zai)1S以(yi)內瞬間(jian)熔(rong)斷(duan)(duan),而導線(xian)不會(hui)發煙正常工作(zuo)。
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