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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(hun)動及電(dian)動車的(de)高壓導線的(de)主要特性包括:

 

1. 額定電壓

導線(xian)的額(e)定電(dian)壓(ya)是導線(xian)能夠(gou)持續承受并不會使導線(xian)的基本特性出現退化的交(jiao)/直流有限電(dian)壓(ya)值(zhi)。


在電(dian)(dian)池系統的(de)回(hui)路中,最大(da)額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)可以(yi)達到直流(liu)600V,在導(dao)線選型時(shi)需要特(te)別(bie)關(guan)注廠商對于(yu)導(dao)線工(gong)作電(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)規(gui)定(ding)。導(dao)線的(de)額定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)應該大(da)于(yu)回(hui)路的(de)最大(da)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。

 

2. 安培容量

導線的(de)安培容(rong)量是諸多因素(su)共(gong)同作用(yong)的(de)結(jie)果。例如:

·      導線尺(chi)寸

·      導線材(cai)料

·      導線長度

·      線芯電阻系數

導(dao)線的(de)安培容(rong)量以(yi)及容(rong)許溫升是(shi)與導(dao)線規(gui)(gui)格(ge)截面積密切(qie)相關的(de)。可以(yi)初(chu)步根據例如線圖的(de)特定規(gui)(gui)格(ge)的(de)導(dao)線發煙曲線來進(jin)行選擇(ze)。


           

圖片


圖*—M6040導線(xian)發煙曲線(xian)



 導線(xian)發煙(yan)曲(qu)線(xian)和fuse曲(qu)線(xian)對比(bi)匹配(pei)



3. 工作溫度

導線工(gong)(gong)作溫(wen)度(du)可(ke)以分(fen)為持(chi)續(xu)工(gong)(gong)作溫(wen)度(du)和最(zui)高過載(zai)溫(wen)度(du)。這些溫(wen)度(du)可(ke)以通過測量導線絕緣皮表面測得。


持續工作溫度

持續(xu)溫(wen)度(du)是導(dao)(dao)線(xian)絕緣層承受3000小(xiao)時(引自ISO標準)并無異常的(de)溫(wen)度(du)。此溫(wen)度(du)是通過(guo)(guo)測量(liang)導(dao)(dao)線(xian)絕緣層表面而得。容許的(de)穩(wen)態(持續(xu))電流造成的(de)導(dao)(dao)線(xian)總溫(wen)度(du)要(yao)少于持續(xu)工作溫(wen)度(du)。對于持續(xu)工作狀態,在給定的(de)環境溫(wen)度(du)條(tiao)件下導(dao)(dao)線(xian)的(de)穩(wen)態安培容量(liang)定義是指特定的(de)電流,導(dao)(dao)線(xian)持續(xu)此電流承受3000小(xiao)時并且不會(hui)超過(guo)(guo)絕緣層的(de)持續(xu)工作溫(wen)度(du)。

 

4. 最大過載溫度

最(zui)大過(guo)載溫(wen)度是指(zhi)在(zai)導(dao)(dao)線(xian)(xian)絕緣層持續工作(zuo)溫(wen)度的基(ji)礎在(zai)加上60℃。導(dao)(dao)線(xian)(xian)能(neng)夠承受(shou)此(ci)溫(wen)度達(da)到一個小時。容許過(guo)載電流會(hui)造成總的導(dao)(dao)線(xian)(xian)溫(wen)度要(yao)少于過(guo)載工作(zuo)溫(wen)度。過(guo)載情況可能(neng)會(hui)縮短導(dao)(dao)線(xian)(xian)的整(zheng)體(ti)壽命,但并不會(hui)造成導(dao)(dao)線(xian)(xian)的損壞。


5. 短路電流的熱效應 - I2t

當短路(lu)發生(sheng)(sheng)時大量的(de)熱能將(jiang)會產生(sheng)(sheng)。測(ce)量短路(lu)電流的(de)I2t的(de)耐熱性是高壓導線的(de)一個(ge)重(zhong)要的(de)性能參數。I 代表短路(lu)電流(RMS),t代表短路(lu)時間(單位秒)。

 

6. 導線發煙曲線

此曲線表現(xian)了(le)當(dang)電流在特(te)定時間超過(guo)了(le)特(te)定水(shui)平(ping)導(dao)線發煙就會出現(xian)的現(xian)象。

                                    

圖片


圖*—導(dao)線(xian)發煙(yan)曲(qu)線(xian)


a) 導線初步選型的步驟如下:

首先(xian)根據客戶的應用電(dian)器設備(bei)信(xin)息以及電(dian)流、電(dian)壓、溫度要求,結合(he)M-Spec規(gui)格(ge)書從BOD文(wen)件(jian)中篩選(xuan)潛在可行的線束規(gui)格(ge),如M6040規(gui)格(ge)系(xi)列等。

?輸入信息:客戶(hu)的(de)應用電(dian)器設(she)備信息以及電(dian)流、電(dian)壓、溫度要求(qiu)

?選(xuan)型工(gong)具(ju):導(dao)線M-Spec、導(dao)線BOD選(xuan)型參考文件

?輸出信息:導(dao)線規格(ge),如(ru)M6040規格(ge)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(guo)電流和(he)線(xian)芯(xin)溫度曲線(xian)來初步選取可行(xing)線(xian)徑規格,如截面積(ji)35mm2或50mm2等。


?輸入信息(xi):初選的導線規(gui)格以(yi)及客戶的電流、電壓(ya)、溫度要(yao)求

?選(xuan)型(xing)工具:相應(ying)規(gui)格(ge)導(dao)線(xian)(xian)的發煙(yan)曲(qu)線(xian)(xian)

?輸(shu)出信息:初選導線(xian)線(xian)徑范(fan)圍,如(ru)截面積大于35mm2等

例(li)如:客戶端設備(bei)的(de)環(huan)境溫(wen)度(du)是85℃,工作電流要求200A,而我們通過M6040的(de)發(fa)煙曲線來確定(ding)線徑大小。



如下(xia)圖,縱軸(zhou)(zhou)為導(dao)線溫度,橫軸(zhou)(zhou)是工作(zuo)電流,圖中有四條線徑規(gui)格的曲線。



首(shou)先客戶要求(qiu)的工作(zuo)電流是200A,我們可(ke)以通過200A的橫軸坐(zuo)標對應各曲線的交點可(ke)以得出四(si)條水平虛線分別代(dai)表四(si)個線徑導(dao)線在200A情況(kuang)下的溫度情況(kuang)。



通過M6040的M-Spec介紹M6040的導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)工(gong)作溫(wen)度(du)是150℃,可(ke)以發現在(zai)四條溫(wen)度(du)水平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)中有兩條紅色虛線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)位于150℃水平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)的上方,而兩條藍色水平線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)則在(zai)150℃下(xia)方。說明(ming)在(zai)環境溫(wen)度(du)85℃,工(gong)作電流200A情況下(xia), 16SQ和(he)25SQ的導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)溫(wen)度(du)已經超出的M6040這款線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)束的工(gong)作溫(wen)度(du),而25SQ和(he)35SQ的導線(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)則沒(mei)有超出。



所(suo)以在(zai)這種(zhong)情況下,可以判斷(duan)16SQ和25SQ不符合要求(qiu),可以選擇在(zai)35SQ或者50SQ的線徑規格。



圖片

圖*—導線特性曲(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”,得出相應的”gauge-current-temperature raisecurve”,通過得出的溫(wen)(wen)升曲線(xian)可(ke)以(yi)進一(yi)步核實所(suo)選(xuan)導(dao)(dao)線(xian)在客(ke)戶(hu)指定工作(zuo)電流和溫(wen)(wen)度環境(jing)要求下溫(wen)(wen)升幅度以(yi)及(ji)確認(ren)是(shi)否超出所(suo)選(xuan)導(dao)(dao)線(xian)本(ben)身的極限工作(zuo)溫(wen)(wen)度。


?輸(shu)入信息:”CableSimulation Tool”輸(shu)入信息(如下表)

?選型(xing)工具:”CableSimulation Tool”

?輸出信(xin)息:”gauge-current-temperature raise curve”- 所需驗證的具體規格和(he)線(xian)徑(jing)導線(xian)的模擬溫升(sheng)曲(qu)線(xian)(如下圖)

表*—“Cable Simulation Tool”輸入信(xin)息(xi)


注:以(yi)下(xia)導線模擬系(xi)統所需(xu)導線特性參數的(de)輸入(ru)信(xin)息可以(yi)結合導線規格資料以(yi)及(ji)從(cong)供應商處(chu)獲得。


圖片


圖*—“Cable Simulation Tool”輸出結(jie)果

圖片

                           

d) 保險絲、導線匹配模擬及線束選型升級
將” Cable Simulation Tool”模(mo)(mo)擬演算出的”gauge-current-temperature raisecurve”輸入(ru)到(dao)”保(bao)(bao)險(xian)絲/導線(xian)選型匹配工具”,系統會自動(dong)通過一系列公式進行演算模(mo)(mo)擬出與相應(ying)保(bao)(bao)險(xian)絲匹配的導線(xian)線(xian)徑(jing)規格。


系統在進(jin)行導(dao)線(xian)性能與保(bao)險(xian)絲(si)匹配模擬的(de)時(shi)候,當演算失敗是(shi)會自動對于最初選(xuan)型(xing)的(de)導(dao)線(xian)線(xian)徑規(gui)格進(jin)行升級(ji)并重(zhong)新演算,直(zhi)到(dao)符合所(suo)有演算條件,并輸出最終(zhong)線(xian)徑選(xuan)型(xing)規(gui)格完成導(dao)線(xian)選(xuan)型(xing)。


?輸入(ru)信息:導(dao)線(xian)發(fa)煙曲線(xian)數(shu)據輸入(ru)”保(bao)險絲/導(dao)線(xian)選型匹配工具(ju)”后臺數(shu)據庫
?選型工具(ju):”保(bao)險絲/導線選型匹配工具(ju)”
?輸出信息:與所選(xuan)Fuse型號的(de)特性匹配(pei)模擬(ni)(ni)以及升(sheng)級后確(que)定的(de)最終導線線徑規格(ge)(保險絲(si)/導線匹配(pei)模擬(ni)(ni)選(xuan)型結果(guo)如下圖)

系統內部模擬演算流(liu)程(cheng)圖過程(cheng)如下:



圖片


圖*—模擬演(yan)算流(liu)程(cheng)


圖(tu)*— Fuse/導(dao)線匹配模擬選型結果(guo)輸出

圖片


如(ru)(ru)上圖,最終”保險絲(si)/導線(xian)(xian)選型匹配工具”會(hui)輸出(chu)(chu)保險絲(si)型號和最終導線(xian)(xian)規格,并且輸出(chu)(chu)導線(xian)(xian)發(fa)煙和保險絲(si)熔斷的(de)電流/時(shi)間曲(qu)線(xian)(xian)。根據電流/時(shi)間曲(qu)線(xian)(xian),我們(men)可以(yi)進(jin)行(xing)如(ru)(ru)下例子的(de)判(pan)斷分析:


舉例:我們(men)得到(dao)如下(xia)導線(xian)發煙(yan)和保險絲熔斷的電(dian)流/時間曲(qu)線(xian),我們(men)以(yi)玻璃(li)管型保險絲和35sq導線(xian)(150℃環境發煙(yan)曲(qu)線(xian))為(wei)例可以(yi)分析(xi)歸納出以(yi)下(xia)四種情況:
? 安全區(qu)域
? 有限(xian)安全區域(yu)
? 保險絲熔斷區域
?保(bao)險(xian)絲瞬間熔斷區域

圖片


圖*—保險和導(dao)線(xian)校核曲(qu)線(xian)
 
區域一、Safety Area – 安全區域(紅色區域)
在紅(hong)色(se)區域范圍(wei)內,保(bao)險色(se)熔斷(duan)曲(qu)線(xian)(xian)和(he)導(dao)線(xian)(xian)發煙(yan)(yan)曲(qu)線(xian)(xian)無限(xian)接近225A垂直線(xian)(xian)但并為相交。說明(ming)當電流(liu)小于225A時(shi)長時(shi)間工(gong)作狀態下,保(bao)險能夠保(bao)持不熔斷(duan)而(er)導(dao)線(xian)(xian)也(ye)沒有出現發煙(yan)(yan)現象,都能正常工(gong)作。
 
區域二、Limited Safety Area – 有限安全區域(黃色區域)
黃色區域在(zai)225A和(he)410A縱(zong)軸垂(chui)線之間,35sq導線發煙(yan)曲(qu)線先與410A垂(chui)直(zhi)線在(zai)140s的縱(zong)坐標垂(chui)線相交(jiao)。


說(shuo)明在(zai)(zai)225A和410A之(zhi)間的電流(liu)范(fan)圍(wei),導線(xian)會(hui)先于(yu)(yu)保(bao)險(xian)(xian)絲熔斷而出現發煙現象。所以當客戶的電流(liu)要求在(zai)(zai)大(da)于(yu)(yu)225A小于(yu)(yu)410A情況(kuang)下(xia),此玻璃(li)管型保(bao)險(xian)(xian)絲與35sq導線(xian)的匹(pi)配存在(zai)(zai)風險(xian)(xian)。


所以(yi)需要明確客戶的(de)(de)電流(liu)要求以(yi)及峰值持(chi)續(xu)時間,當客戶端峰值持(chi)續(xu)時間小于客戶電流(liu)對(dui)應的(de)(de)導(dao)(dao)線(xian)臨界發(fa)煙(yan)時間,那(nei)么保險絲(si)不會熔斷(duan)而導(dao)(dao)線(xian)也不會發(fa)生發(fa)煙(yan)現象,均(jun)能正常工作,但實際上(shang)保險絲(si)未(wei)能起(qi)到熔斷(duan)保護的(de)(de)作用。
 
區域三、Fusing Area - 保險絲熔斷保護區域(綠色區域)
綠色區域在410A和(he)1000A的(de)區間范(fan)圍(wei)內,保險絲(si)熔斷曲(qu)線(xian)先于(yu)導(dao)線(xian)發煙曲(qu)線(xian)與縱坐標垂線(xian)相交(jiao),、保險絲(si)會(hui)先于(yu)導(dao)線(xian)發煙而(er)提前熔斷從而(er)起到保護(hu)電路的(de)作(zuo)用。
 
區域四、Instant Fusing Area -  瞬間熔斷區域(藍色區域)保(bao)險絲熔斷(duan)曲(qu)線(xian)與電流橫坐標相(xiang)交與1s的時間(jian)節點(dian),說明(ming)在(zai)(zai)大于1000A的電流情況下(xia),保(bao)險會在(zai)(zai)1S以內瞬間(jian)熔斷(duan),而導線(xian)不會發煙正常工作。
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