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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

用于混(hun)動及(ji)電(dian)動車(che)的高壓導線的主要特性(xing)包括:

 

1. 額定電壓

導(dao)線(xian)(xian)的額定電(dian)壓(ya)是導(dao)線(xian)(xian)能(neng)夠持續承受并不會使導(dao)線(xian)(xian)的基本特性(xing)出現退(tui)化的交/直(zhi)流有限電(dian)壓(ya)值。


在電(dian)池系統的(de)回路中,最(zui)大(da)額(e)定電(dian)壓可以達到直(zhi)流600V,在導(dao)線選型(xing)時需要(yao)特別關注(zhu)廠(chang)商對于導(dao)線工作電(dian)壓的(de)規定。導(dao)線的(de)額(e)定電(dian)壓應該大(da)于回路的(de)最(zui)大(da)電(dian)壓。

 

2. 安培容量

導線的安培容量是(shi)諸多(duo)因素共(gong)同作用的結果。例如:

·      導線尺寸

·      導線材料(liao)

·      導線長度

·      線芯(xin)電(dian)阻系數

導線(xian)(xian)的安培容(rong)量以(yi)及容(rong)許溫(wen)升是與導線(xian)(xian)規(gui)(gui)格(ge)截面積密切相關的。可以(yi)初步(bu)根據(ju)例如線(xian)(xian)圖的特定(ding)規(gui)(gui)格(ge)的導線(xian)(xian)發煙曲線(xian)(xian)來進行選擇。


    ;       

圖片


圖(tu)*—M6040導線發(fa)煙(yan)曲線



 導線(xian)(xian)發(fa)煙(yan)曲線(xian)(xian)和fuse曲線(xian)(xian)對比匹配



3. 工作溫度

導線工作(zuo)溫(wen)度(du)可以(yi)分為持續工作(zuo)溫(wen)度(du)和最高(gao)過載溫(wen)度(du)。這些溫(wen)度(du)可以(yi)通過測(ce)量(liang)導線絕緣皮表面(mian)測(ce)得。


持續工作溫度

持(chi)(chi)續(xu)溫度(du)是(shi)(shi)(shi)導線絕(jue)(jue)緣(yuan)層承受3000小時(shi)(引自ISO標準)并無(wu)異常的(de)溫度(du)。此(ci)溫度(du)是(shi)(shi)(shi)通過測量導線絕(jue)(jue)緣(yuan)層表面而得。容許的(de)穩態(持(chi)(chi)續(xu))電(dian)(dian)流造成的(de)導線總溫度(du)要少于持(chi)(chi)續(xu)工(gong)作(zuo)溫度(du)。對于持(chi)(chi)續(xu)工(gong)作(zuo)狀態,在給定的(de)環境溫度(du)條件下導線的(de)穩態安培容量定義(yi)是(shi)(shi)(shi)指特定的(de)電(dian)(dian)流,導線持(chi)(chi)續(xu)此(ci)電(dian)(dian)流承受3000小時(shi)并且不會超過絕(jue)(jue)緣(yuan)層的(de)持(chi)(chi)續(xu)工(gong)作(zuo)溫度(du)。

 

4. 最大過載溫度

最大過(guo)(guo)載(zai)溫(wen)度(du)是(shi)指在(zai)導(dao)(dao)線(xian)絕(jue)緣層持續工(gong)(gong)作溫(wen)度(du)的基礎在(zai)加上60℃。導(dao)(dao)線(xian)能夠承受此溫(wen)度(du)達到(dao)一個小時。容許過(guo)(guo)載(zai)電(dian)流會(hui)造成總(zong)的導(dao)(dao)線(xian)溫(wen)度(du)要少于過(guo)(guo)載(zai)工(gong)(gong)作溫(wen)度(du)。過(guo)(guo)載(zai)情況可能會(hui)縮(suo)短導(dao)(dao)線(xian)的整體壽命,但并不會(hui)造成導(dao)(dao)線(xian)的損(sun)壞(huai)。


5. 短路電流的熱效應 - I2t

當短(duan)路(lu)發生(sheng)(sheng)時大量的(de)熱能(neng)將會產生(sheng)(sheng)。測量短(duan)路(lu)電流(liu)的(de)I2t的(de)耐熱性是高壓導線的(de)一個重要的(de)性能(neng)參數(shu)。I 代(dai)表(biao)短(duan)路(lu)電流(liu)(RMS),t代(dai)表(biao)短(duan)路(lu)時間(單位秒(miao))。

 

6. 導線發煙曲線

此曲線表現(xian)了(le)當(dang)電流(liu)在特定時間超過了(le)特定水(shui)平(ping)導(dao)線發煙就(jiu)會出現(xian)的現(xian)象。

                                    

圖片


圖*—導線發煙(yan)曲線


a) 導線初步選型的步驟如下:

首先根據(ju)客戶(hu)的應用電(dian)器設備信息(xi)以及(ji)電(dian)流、電(dian)壓(ya)、溫度要求,結合(he)M-Spec規格(ge)書從BOD文(wen)件(jian)中篩(shai)選潛在(zai)可行的線束規格(ge),如M6040規格(ge)系列等。

?輸入(ru)信息:客戶(hu)的應(ying)用電(dian)器(qi)設備信息以及電(dian)流(liu)、電(dian)壓、溫度要求(qiu)

?選型(xing)工具:導(dao)線(xian)M-Spec、導(dao)線(xian)BOD選型(xing)參考文件

?輸出信(xin)息:導線規格,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,通過電流和線芯(xin)溫度曲線來初步(bu)選(xuan)取可行(xing)線徑規格(ge),如截面積35mm2或50mm2等。


?輸入信息:初(chu)選的(de)導線規格(ge)以及客戶的(de)電(dian)流、電(dian)壓(ya)、溫度要求

?選型工具:相(xiang)應規格導線(xian)的發煙曲線(xian)

?輸出信息:初選導線線徑(jing)范(fan)圍,如截面積大于35mm2等

例如:客戶端(duan)設備的環境溫(wen)度(du)是(shi)85℃,工作電流要(yao)求200A,而(er)我們通過M6040的發煙(yan)曲線(xian)(xian)來確定(ding)線(xian)(xian)徑(jing)大(da)小。



如下(xia)圖(tu),縱軸為導線(xian)溫度,橫軸是工(gong)作電流,圖(tu)中(zhong)有四條線(xian)徑(jing)規格的曲線(xian)。



首先客戶要求的工(gong)作電(dian)流(liu)是200A,我(wo)們可(ke)(ke)以(yi)通過200A的橫軸坐(zuo)標對應各曲(qu)線的交點可(ke)(ke)以(yi)得出四條(tiao)水平虛線分別代表四個線徑導線在(zai)200A情(qing)況(kuang)下的溫(wen)度(du)情(qing)況(kuang)。



通過M6040的(de)(de)M-Spec介紹(shao)M6040的(de)(de)導線(xian)工作(zuo)溫(wen)度(du)(du)是150℃,可以(yi)發(fa)現在四條溫(wen)度(du)(du)水平線(xian)中有兩條紅色虛線(xian)位于150℃水平線(xian)的(de)(de)上方(fang)(fang),而(er)(er)兩條藍(lan)色水平線(xian)則在150℃下方(fang)(fang)。說明在環境溫(wen)度(du)(du)85℃,工作(zuo)電流200A情況(kuang)下, 16SQ和(he)25SQ的(de)(de)導線(xian)溫(wen)度(du)(du)已經超(chao)出的(de)(de)M6040這款線(xian)束的(de)(de)工作(zuo)溫(wen)度(du)(du),而(er)(er)25SQ和(he)35SQ的(de)(de)導線(xian)則沒有超(chao)出。



所以在這種(zhong)情況(kuang)下,可(ke)(ke)以判斷16SQ和25SQ不符(fu)合要(yao)求,可(ke)(ke)以選擇在35SQ或者50SQ的線徑規格。



圖片

圖*—導線(xian)特性曲線(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(de)出相應(ying)的(de)”gauge-current-temperature raisecurve”,通過得(de)出的(de)溫升曲(qu)線(xian)可以進一(yi)步(bu)核實所選(xuan)導線(xian)在客戶指定工(gong)作電流和溫度(du)環境要求下溫升幅度(du)以及確認是否超出所選(xuan)導線(xian)本身的(de)極限工(gong)作溫度(du)。


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

?選型(xing)工(gong)具:”CableSimulation Tool”

?輸出(chu)信息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需驗證(zheng)的具體規格和線徑導線的模擬溫升曲線(如下圖)

表*—“Cable Simulation Tool”輸入信(xin)息


注:以下導線(xian)模擬系統所需導線(xian)特性參數的輸入信息可以結合導線(xian)規格資料以及從(cong)供(gong)應商處獲得。


圖片


圖(tu)*—“Cable Simulation Tool”輸出(chu)結(jie)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(mo)擬演(yan)算出的”gauge-current-temperature raisecurve”輸入到”保(bao)(bao)險絲/導(dao)線選型匹(pi)配工具(ju)”,系統會自(zi)動(dong)通過一(yi)系列(lie)公式進行演(yan)算模(mo)擬出與相應保(bao)(bao)險絲匹(pi)配的導(dao)線線徑規格(ge)。


系統在進行(xing)(xing)導(dao)線(xian)性能與保險(xian)絲匹(pi)配模擬的時候,當(dang)演算失敗(bai)是(shi)會自動對于最初選型(xing)的導(dao)線(xian)線(xian)徑規(gui)格進行(xing)(xing)升級并重新(xin)演算,直到符合所有演算條件,并輸出最終(zhong)線(xian)徑選型(xing)規(gui)格完成導(dao)線(xian)選型(xing)。


?輸(shu)入信(xin)息:導線(xian)發(fa)煙曲(qu)線(xian)數據輸(shu)入”保(bao)險絲/導線(xian)選型匹(pi)配工具(ju)”后臺數據庫
?選型工具:”保險絲/導線選型匹配(pei)工具”
?輸出信息:與所選Fuse型(xing)號的(de)特性匹配模擬以及升級后確(que)定的(de)最終(zhong)導(dao)線線徑規格(保險絲/導(dao)線匹配模擬選型(xing)結果如下圖(tu))

系統內(nei)部模擬演(yan)算流(liu)程圖過程如下:



圖片


圖*—模(mo)擬演算流(liu)程


圖*— Fuse/導線匹配模擬選(xuan)型(xing)結果輸出

圖片


如上圖,最(zui)終”保(bao)險(xian)絲(si)/導(dao)(dao)線(xian)選(xuan)型匹配工具”會輸出保(bao)險(xian)絲(si)型號和最(zui)終導(dao)(dao)線(xian)規格,并且(qie)輸出導(dao)(dao)線(xian)發煙和保(bao)險(xian)絲(si)熔斷(duan)(duan)的(de)電流/時間曲(qu)線(xian)。根據電流/時間曲(qu)線(xian),我們可以進行如下例子的(de)判斷(duan)(duan)分析:


舉例:我們得到(dao)如下導(dao)線(xian)發(fa)煙(yan)和(he)(he)保險(xian)絲熔斷的電(dian)流/時間曲線(xian),我們以(yi)玻璃管型保險(xian)絲和(he)(he)35sq導(dao)線(xian)(150℃環境發(fa)煙(yan)曲線(xian))為(wei)例可以(yi)分析歸納出以(yi)下四種情況:
? 安全區域
? 有限安(an)全區(qu)域
? 保險絲熔(rong)斷區域
?保(bao)險絲瞬間(jian)熔(rong)斷區域

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圖*—保(bao)險和導線(xian)校(xiao)核曲(qu)線(xian)
 
區域一、Safety Area – 安全區域(紅色區域)
在(zai)紅(hong)色(se)區(qu)域(yu)范圍內,保險色(se)熔(rong)斷(duan)曲線(xian)和導線(xian)發(fa)煙曲線(xian)無(wu)限接近225A垂直線(xian)但并為相(xiang)交。說明(ming)當(dang)電(dian)流(liu)小于(yu)225A時長時間工(gong)作(zuo)狀態下,保險能夠保持不(bu)熔(rong)斷(duan)而(er)導線(xian)也沒(mei)有出現發(fa)煙現象,都能正常工(gong)作(zuo)。
 
區域二、Limited Safety Area – 有限安全區域(黃色區域)
黃(huang)色區域在(zai)225A和410A縱(zong)軸垂線之間,35sq導線發(fa)煙曲線先(xian)與410A垂直線在(zai)140s的縱(zong)坐標(biao)垂線相(xiang)交。


說明在225A和410A之間的(de)電流范圍,導(dao)線會先于(yu)保險(xian)絲(si)熔斷而(er)出現發煙現象。所以當(dang)客戶的(de)電流要求在大(da)于(yu)225A小于(yu)410A情況下,此玻璃(li)管型保險(xian)絲(si)與35sq導(dao)線的(de)匹配存在風險(xian)。


所(suo)以(yi)需要明確(que)客(ke)戶(hu)的電流要求以(yi)及峰值持(chi)續(xu)(xu)時間(jian),當(dang)客(ke)戶(hu)端峰值持(chi)續(xu)(xu)時間(jian)小于(yu)客(ke)戶(hu)電流對應的導線臨界(jie)發煙時間(jian),那么保險絲不(bu)會(hui)熔斷(duan)而導線也不(bu)會(hui)發生(sheng)發煙現象,均(jun)能正常工作(zuo),但實際上保險絲未能起到熔斷(duan)保護的作(zuo)用。
 
區域三、Fusing Area - 保險絲熔斷保護區域(綠色區域)
綠色(se)區(qu)域(yu)在410A和1000A的區(qu)間范(fan)圍內,保險絲熔斷(duan)曲線(xian)(xian)先于導線(xian)(xian)發煙曲線(xian)(xian)與(yu)縱坐標垂線(xian)(xian)相交,、保險絲會先于導線(xian)(xian)發煙而(er)提前(qian)熔斷(duan)從而(er)起(qi)到保護(hu)電路(lu)的作用。
 
區域四、Instant Fusing Area -  瞬間熔斷區域(藍色區域)保險絲熔(rong)斷(duan)(duan)曲(qu)線與(yu)電(dian)流橫(heng)坐標相交與(yu)1s的時間節點,說明(ming)在大于(yu)1000A的電(dian)流情況下,保險會(hui)在1S以內瞬(shun)間熔(rong)斷(duan)(duan),而導(dao)線不會(hui)發煙正常工作。
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